RU2062413C1 - Method and device for converting heat in gas cycles - Google Patents

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: thermodynamic cycle wherein heat is supplied and or removed begins with compression and expansion of two different portions of gas in a rotor pump, the portions being brought alternately into a contact with the same regenerative surfaces. Each portion of gas is then expanded or compressed adiabatically up to the initial pressure. The rotor machine has a cylindric housing with inlet and outlet ports. The housing of the machine is separated with the rotor into expansion and compression parts that are in communication with the inlet and outlet ports. The relationship between pressure at the end of a compression stroke in the compression part and the pressure at the end of the expanding stroke in the expansion part is presented in the invention description. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в трансформаторах тепла и низкотемпературных тепловых двигателях. The invention relates to heat engineering and can be used in heat transformers and low-temperature heat engines.

Из литературы известно много термодинамических циклов преобразования тепла, ставших основной современной энергетики. Но загрязнение окружающей среды и повышение стойкости ископаемых видов топлива делают актуальными поисками новых способов получения энергии, как в сторону повышения эффективности преобразования, так и использования низкотемпературных источников тепла и естественных перепадов температур. Теоретически, максимальным по эффективности преобразования признается цикл Карно, описанный, например, в книге В. А.Кирилин и др. "Техническая термодинамика" М. Энергия, 1968 стр.327-329. Но из-за ограничений, налагаемых применение в цикле влажного пара, цикл практического применения не нашел. Известны высокоэффективные газовые циклы, описанные, например, в книге Е.Г.Фастовский и др. "Криогенная техника" М.Энергия. 1974. стр. 222-228. В этих циклах изотермы замыкаются изохорами (цикл Стирлинга) или изобарами (регенеративный цикл Карно). Ближе всего к предлагаемому способу классические теплонасосные газовые циклы описанные, например, в книге: Е.И.Янтовский, Л.А.Левин "Промышленные тепловые насосы" М.Энергоиздат. 1989. стр. 107-108 и стр. 62. Теплоносный цикл Томсона (Кельвина) заключается в том, что воздух первоначально расширяет адиабатно в детандере с понижением температуры, затем разряженный газ нагревают до температуры окружающей среды и снижают в компрессоре до первоначального давления с повышением температуры выше температуры окружающей среды. Этот отработанный воздух, непосредственно, используют для отопления. Наибольшие трудности и потери возникают в процессе теплопередачи к разряженному газу. Теплонасосный газовый цикл Брайтона заключается в том, что воздух, наоборот, вначале сжимают с повышением его температуры, после чего охлаждают при этом же давлении с использованием тепла для отопления. Заканчивают процесс расширением в детандере до первоначального давления. From the literature there are many thermodynamic cycles of heat conversion, which have become the main modern energy. But environmental pollution and increasing the durability of fossil fuels make it urgent to search for new ways to obtain energy, both in the direction of increasing the conversion efficiency, and the use of low-temperature heat sources and natural temperature extremes. Theoretically, the Carnot cycle, described, for example, in the book of V. A. Kirilin et al. "Technical Thermodynamics" M. Energia, 1968 p. 327-329, is recognized as the maximum in conversion efficiency. But due to the restrictions imposed on the use in a wet steam cycle, the cycle did not find practical application. High-performance gas cycles are known, described, for example, in the book by E.G. Fastovsky et al. "Cryogenic Technique" by M.Energy. 1974. p. 222-228. In these cycles, the isotherms are closed by isochores (Stirling cycle) or isobars (Carnot regenerative cycle). Closest to the proposed method is the classic heat pump gas cycles described, for example, in the book: E.I. Yantovsky, L.A. Levin "Industrial Heat Pumps" M. Energoizdat. 1989. pp. 107-108 and p. 62. The Thomson (Kelvin) heat cycle is that the air initially expands adiabatically in the expander with decreasing temperature, then the discharged gas is heated to ambient temperature and reduced in the compressor to the initial pressure with increasing temperatures above ambient temperature. This exhaust air is directly used for heating. The greatest difficulties and losses arise in the process of heat transfer to a discharged gas. The Brighton heat pump gas cycle consists in the fact that the air, on the contrary, is first compressed with increasing its temperature, and then cooled at the same pressure using heat for heating. The process is completed by expansion in the expander to the initial pressure.

Недостатком цикла является то, что подъем температуры сжатого воздуха должен значительно превышать температуру отапливаемого помещения с тем, чтобы обеспечить достаточную теплопередачу, а это значительно снижает эффективность цикла. The disadvantage of the cycle is that the rise in the temperature of the compressed air should significantly exceed the temperature of the heated room in order to ensure sufficient heat transfer, and this significantly reduces the efficiency of the cycle.

Основной задачей изобретения является снижение потерь температурного напора при температуре в теплонасосном газовом цикле до минимума и тем самым резко повысить эффективность преобразования тепла. The main objective of the invention is to reduce the loss of temperature head at a temperature in the heat pump gas cycle to a minimum and thereby dramatically increase the efficiency of heat conversion.

Эта задача решается тем, что оба цикла начинают одновременно в одной и той же двухроторной объемной машине с расширения и сжатия двух разных порций газа поочередно приводят их в контакт с одними и теми же регенеративными поверхностями тел, размещенных в рабочих камерах машины так, что количество тепла выделенное и поглощенное теплоемкостью регенеративных тел при сжатии одной порции равно количеству тепла поглощаемому при расширении другой. После чего, каждую порцию, соответственно расширяют или сжимают адиабатно до первоначального давления. Работа расширения газа в детандерах частично возмещает работу сжатия в компрессорах. This problem is solved by the fact that both cycles begin simultaneously in the same two-rotor volumetric machine by expanding and compressing two different portions of gas, alternately bringing them into contact with the same regenerative surfaces of bodies placed in the working chambers of the machine so that the amount of heat allocated and absorbed by the heat capacity of regenerative bodies during compression of one portion is equal to the amount of heat absorbed by the expansion of another. After which, each portion, respectively, is expanded or compressed adiabatically to the initial pressure. The gas expansion work in the expanders partially compensates for the compression work in the compressors.

Для того, чтобы работа расширения превышала работу сжатия, то есть для того, чтобы устройство, реализующее способ, работало в режиме теплового двигателя, газ после изотермического сжатия нагревают до постороннего источника тепла теплее окружающей среды, либо охлаждают расширенный, если имеющийся источник холоднее окружающей среды, например грунтовая вода в летнее время. In order for the expansion work to exceed the compression work, that is, for the device implementing the method to work in the heat engine mode, the gas after isothermal compression is heated to an external heat source warmer than the environment, or the expanded one is cooled if the existing source is colder than the environment such as groundwater in the summer.

Предлагаемый способ поясняется тремя рисунками: фиг.1 фиг.4 и фиг.5. The proposed method is illustrated by three figures: FIG. 1, FIG. 4 and FIG. 5.

На фиг.1 показана диаграмма воздуха с нанесенной сеткой изотерм: T_x; T_o; T_т; T_p; T₂ и термодинамическими циклами по предлагаемому способу. На фиг.4 изображена принципиальная схема теплового насоса по предлагаемому способу (циклы 0-1-2-0 и 0-1-2-0, фиг.1). На фиг.5, изображена принципиальная схема теплового двигателя по предлагаемому способу. Вариант, когда посторонний источник теплее окружающей среды. (На фиг.1 циклы 0-1-3-3-4-0 и 0-1-2-0).Figure 1 shows a diagram of air with a grid of isotherms: T _x ; T _o ; T _t ; T _p ; T ₂ and thermodynamic cycles according to the proposed method. Figure 4 shows a schematic diagram of a heat pump according to the proposed method (cycles 0-1-2-0 and 0-1-2-0, figure 1). Figure 5, shows a schematic diagram of a heat engine according to the proposed method. An option when an extraneous source is warmer than the environment. (In Fig. 1, cycles 0-1-3-3-4-0 and 0-1-2-0).

Реализация изотермических частей термодинамических циклов по предлагаемому способу возможна с изобретением двухроторных объемных машин с коаксиальным расположением роторов известной, например, из описания к а.с.СССР 1244356. Основу подобного типа машин составляют 2 коаксиально расположенных ротора с одним или несколькими лопастями, размещенных концентрично в цилиндрическом корпусе, совместно образующие круговую цепочку рабочих камер и смещенные по фазе привода неравномерного вращения роторов. Чаще всего, этот тип машин предлагают в качестве двигателей внутреннего сгорания и для осуществления изотермических или близких к ним процессов сжатия, расширения, эти машины не пригодны. The implementation of the isothermal parts of thermodynamic cycles according to the proposed method is possible with the invention of two-rotor volumetric machines with a coaxial arrangement of rotors known, for example, from the description of the AS.SSSR 1244356. The basis of this type of machine is 2 coaxially located rotors with one or more blades placed concentrically in cylindrical body, together forming a circular chain of working chambers and shifted in phase of the drive of the uneven rotation of the rotors. Most often, this type of machine is offered as an internal combustion engine and for the implementation of isothermal or similar processes of compression, expansion, these machines are not suitable.

Основной задачей усовершенствования этого типа машин, используемых в предлагаемом способе, является максимально полный регенеративный теплообмен между т. д. процессами сжатия и расширения двух разных порций газа, объединенных в общий процесс в одной машине. The main objective of improving this type of machines used in the proposed method is the most complete regenerative heat transfer between the processes of compression and expansion of two different portions of gas, combined into a common process in one machine.

Эта задача разрешается тем, что каждый ротор выполнен с двумя радиально противоположными лопастями-поршнями, образующими совместно 4 рабочие камеры, оснащенные внутри телами с развитой регенеративной поверхностью, например, в форме пластин, подвижных в окружном направлении относительно роторов, а наружная коммутация подводящих и отводящих каналов с выпускными и впускными окнами корпуса разделяет ее на две автономные части, одна из которых подключена к внешней цепи как компрессор, а другая как детандер, причем давление в конце сжатия компрессорной половины и давление конца расширения в детанденой заданы соотношением:

;
Устройство для осуществления способа проиллюстрировано фиг.2 и 3. На фиг. 2 изображен радиальный разрез устройства. На фиг. 3 изображено устройство в осевом разрезе. Устройство состоит (см. фиг.2) из цилиндрического корпуса 1, двух роторов с парами поршней 2 и 3. Во внутренних проточках роторов подвижно закреплены теплообменные пластины 4, расположенные во всех 4 камерах. Плоскость А-А разделяет полость устройства на две части. Верхняя часть с впускным окном 5 и выпускным 6 на фланцах корпуса настроена как компрессор. Нижняя часть с впускным окном 7 и выпускным 8 встроена как детандер. Настройка на функцию и выходные параметры автономных частей осуществлена размерами и расположением окон 5; 6; 7 и 8 в зависимости от направления вращения роторов. Каждый ротор соединен с отдельным приводом в коробке приводов неравномерного вращения 9 (см. фиг.3). Устройство изображено в момент вращения, когда оба ротора имеют одинаковую скорость, но ротор с поршнями 2 ускоряется, а ротор с поршнями 3 замедляет свое вращение, две камеры в плоскости А-А полностью "захлопнуты", а две перпендикулярные им максимально раскрыты, при чем, верхняя заполнена газом с параметрами: P_a; ν_a T_o; а нижняя: P'₁;

T_o (см. диаграмму фиг.1).This problem is solved by the fact that each rotor is made with two radially opposite piston blades, which together form 4 working chambers, equipped inside with bodies with a developed regenerative surface, for example, in the form of plates moving in the circumferential direction relative to the rotors, and the external commutation supply and discharge channels with outlet and inlet windows of the housing divides it into two autonomous parts, one of which is connected to an external circuit as a compressor, and the other as an expander, and the pressure at the end of compression the pressor half and the pressure of the end of the expansion in the expander are given by the ratio:

;
A device for implementing the method is illustrated in FIGS. 2 and 3. In FIG. 2 shows a radial section of the device. In FIG. 3 shows an axial section of the device. The device consists (see FIG. 2) of a cylindrical body 1, two rotors with pairs of pistons 2 and 3. In the internal grooves of the rotors, heat exchange plates 4 are located movably in all 4 chambers. The plane AA divides the cavity of the device into two parts. The upper part with the inlet window 5 and the outlet 6 on the flanges of the housing is configured as a compressor. The lower part with an inlet window 7 and an outlet 8 is integrated as an expander. The setting for the function and output parameters of the autonomous parts is carried out by the size and arrangement of windows 5; 6; 7 and 8, depending on the direction of rotation of the rotors. Each rotor is connected to a separate drive in the gearbox of the uneven rotation drives 9 (see figure 3). The device is depicted at the moment of rotation, when both rotors have the same speed, but the rotor with pistons 2 accelerates, and the rotor with pistons 3 slows down, two chambers in the plane AA are completely "closed", and two perpendicular to them are maximally opened, and , the upper one is filled with gas with the parameters: P _a ; ν _a T _o ; and lower: P '₁;

T _o (see the diagram of figure 1).

Работает устройство следующим образом. Привода в коробке проводов 9 формируют вращение роторов таким образом, что когда один ротор имеет максимальную скорость, его спутник минимальную и наоборот, что обеспечивает непрерывное изменение объемов всех четырех камер, так поршни 2 при повороте с ускорением своей фронтальной поверхностью в верхней части сжимают газ от P_a до P₁. Одновременно в нижней части уже разреженных газ вытесняется через окно 8 к адиабатному компрессору, а тыльные кромки поршней 2 открывают окна заполнения нижней 7 и верхней 5 частей. Начинается заполнение камер в сечении А-А. Через некоторое время поршень 3, продолжая замедляться, откроет окно 6 и закроет окно 7. Тем самым, компрессорная часть начинает выпуск сжатого газа к адиабатному детандеру, а в нижней детандерной части прекращается заполнение и начинается расширение газа (процесс 0-1 на диаграмме). Этот процесс прекратится, когда поршни 2, пройдя через максимум своей скорости и начав замедляться, займут место поршней 3, а поршни 3 место поршней 2. С этого момента все процессы повторяются в той же последовательности, но с новыми порциями газа. Теплота сжатия в верхней части устройства воспринимается пластинами 4, общая теплоемкость которых значительно превышает теплоемкость порции газа за один цикл, и механически переносится в детандерную часть, где в обратном направлении через те же поверхности передается расширяемому газу. Но поскольку теплоемкость пластин значительно превышает теплоемкость порции газа за один цикл, то повышение средней температуры при сжатии и понижении при расширении только незначительно отличается от температуры окружающей среды, т.е. процессы сжатия и расширения можно считать, практически, изотермическими.The device operates as follows. The drives in the box of wires 9 form the rotation of the rotors in such a way that when one rotor has a maximum speed, its satellite is minimal and vice versa, which ensures a continuous change in the volumes of all four chambers, so the pistons 2 compress gas from P _a to P ₁ . At the same time, in the lower part of the already rarefied gas is displaced through the window 8 to the adiabatic compressor, and the rear edges of the pistons 2 open the filling windows of the lower 7 and upper 5 parts. The filling of the chambers in section AA begins. After some time, the piston 3, continuing to slow down, opens window 6 and closes window 7. Thus, the compressor part starts to release compressed gas to the adiabatic expander, and filling stops in the lower expander part and gas expansion begins (process 0-1 in the diagram). This process will stop when pistons 2, having passed through the maximum of their speed and starting to slow down, take the place of pistons 3, and the pistons 3 take the place of pistons 2. From now on, all processes are repeated in the same sequence, but with new portions of gas. The heat of compression in the upper part of the device is perceived by the plates 4, the total heat capacity of which significantly exceeds the heat capacity of a portion of gas in one cycle, and is mechanically transferred to the expander part, where it is transferred to the expandable gas in the opposite direction through the same surfaces. But since the heat capacity of the plates significantly exceeds the heat capacity of a portion of gas in one cycle, the increase in the average temperature during compression and decrease during expansion only slightly differs from the ambient temperature, i.e. the compression and expansion processes can be considered practically isothermal.

Способ с помощью описанной машины осуществляют следующим способом: газ, например воздух, всасывают одновременно в две автономные части одной машины. В одной части порцию газа сжимают до давления P (участок 0-1 на диаграмме фиг. 1) изотермически, причем выделяющаяся при этом теплота механически переносится в детандерную часть, где она передается расширяющемуся газу другой порции до давления P'₁ (0-1 на диаграмме), причем оба процесса проводят при условии, что количество тепла выделенного при сжатии одной порции равно количеству тепла поглощенного при расширении другой, а поскольку в изотермическом процессе количество подводимого тепла равно производимой работе, то и работа, затраченная на привод компрессорной части, равна работе, производимой детандерной частью. Таким образом, устройство для осуществления изотермической частей "расщепленного" цикла, в идеальном случае не получая извне ни работы, ни теплоты, расщепляет газовый поток на два, отличающихся только давлением и энтропией. Дальнейшие действия над этими потоками зависят от назначения цикла в целом. Так, в способе, предназначенном для использования в качестве теплонасосного цикла, изображенного на диаграмме фиг.1 отрезками 0-1-2-0 и 0-1'-2'-0, а принципиальная схема которого изображена на фиг.4, сжатый поток от устройства 10 для осуществления изотермических частей цикла по предлагаемому способу (в дальнейшем расширитель) направляют в адиабатный детандер 11, где поток, расширяясь, совершает работу и покидает детандер 11 холодным с температурой T_x (1-2 на диаграмме), а поток с детандерной части расщепителя 10 направляют непосредственно в компрессор 12, приводимого во вращение эл. двигателем 13 и детандером 11, где его снижают до атмосферного давления с повышением температуры до T_т (участок 1'-2').The method using the described machine is carried out in the following way: gas, for example air, is sucked simultaneously into two autonomous parts of the same machine. In one part, a portion of the gas is compressed to pressure P (section 0-1 in the diagram of Fig. 1) isothermally, and the heat generated in this case is mechanically transferred to the expander part, where it is transferred to the expanding gas of the other portion to a pressure P ' ₁ (0-1 per diagram), and both processes are carried out under the condition that the amount of heat released during compression of one portion is equal to the amount of heat absorbed during expansion of the other, and since in the isothermal process the amount of heat supplied is equal to the work performed, then the work spent on the drive of the compressor part is equal to the work performed by the expander part. Thus, the device for the implementation of the isothermal parts of the "split" cycle, ideally not receiving outside work or heat, splits the gas stream into two, differing only in pressure and entropy. Further actions on these threads depend on the purpose of the cycle as a whole. So, in the method intended for use as a heat pump cycle depicted in the diagram of Fig. 1 by segments 0-1-2-0 and 0-1'-2'-0, and the circuit diagram of which is shown in Fig. 4, the compressed flow from the device 10 for the implementation of the isothermal parts of the cycle according to the proposed method (hereinafter the expander) is sent to the adiabatic expander 11, where the flow, expanding, does the work and leaves the expander 11 cold with a temperature T _x (1-2 in the diagram), and the flow with the expander parts of the splitter 10 are sent directly to the compressor 12 driven by rotation of el. engine 13 and expander 11, where it is reduced to atmospheric pressure with increasing temperature to T _t (plot 1'-2 ').

В способе, предназначенном для использования в качестве Т.Д. цикла теплового двигателя, изображенного на диаграмме 0-1-3'-3-4-0 и 0-1'-2'-0; а, принципиальная схема которого изображена на фиг.5, сжатый поток от расщепителя 10 нагревают в рекуператоре 15 при давлении P₁ до температуры T_p (1-3' на диаграмме), после чего при этом же давлении нагревают от постороннего источника, например в солнечном коллекторе 16, до температуры Т (участок 3-3) и подают на вход адиабатного детандера 11, где газ, расширяясь, совершает работу (3-4 на диаграмме) и с температурой T_p его направляют в рекуператор 15, где он при атмосферном давлении передает избыток тепла сжатому потоку (участок 4-0). Газ от детандерной части расщепителя 10 подают непосредственно в адиабатный компрессор 12, где он с затратой работы от детандера 11 повышает давление от атмосферного и температуру до Т (участок 1'-2'). Избыток работы детандера 11 используют для выработки электроэнергии в генераторе 14. При наличии источника холоднее окружающей среды, охлаждают поток после детандерной части расщепителя 10.In a method intended to be used as an TD the cycle of the heat engine shown in the diagram 0-1-3'-3-4-0 and 0-1'-2'-0; a, a schematic diagram of which is shown in Fig. 5, the compressed flow from the splitter 10 is heated in a recuperator 15 at a pressure P ₁ to a temperature T _p (1-3 'in the diagram), after which it is heated from an extraneous source at the same pressure, for example, solar collector 16, to a temperature T (plot 3-3) and is fed to the inlet of the adiabatic expander 11, where the gas, expanding, does the job (3-4 on the diagram) and with a temperature T _p it is sent to the recuperator 15, where it is at atmospheric the pressure transfers excess heat to the compressed stream (section 4-0). Gas from the expander part of the splitter 10 is fed directly to the adiabatic compressor 12, where it increases the pressure from atmospheric pressure and temperature to T with the expenditure of work from the expander 11 (section 1'-2 '). The excess work of the expander 11 is used to generate electricity in the generator 14. If the source is colder than the environment, cool the stream after the expander of the splitter 10.

Предлагаемые т.д. циклы характеризуются показателями:

где ε_x холодильный коэффициент.Suggested etc. cycles are characterized by indicators:

where ε _{x is the} refrigeration coefficient.

ε_т отопительный коэффициент.ε _t heating coefficient.

η_д коэффициент полезного действия теплового двигателя.η _d the efficiency of the heat engine.

Q количество теплоты на соответствующем участке диаграммы фиг.1
L количество работы на соответствующем участке диаграммы.Q the amount of heat in the corresponding section of the diagram of figure 1
L the amount of work in the corresponding section of the chart.

калорический коэффициент расщепления.

caloric splitting coefficient.

τ = ΔT_x/ΔT_т термический коэффициент расщепления.τ = ΔT _x / ΔT _{t is the} thermal splitting coefficient.

∂ степень изотермического расширения. Основной т.д. параметр. ∂ degree of isothermal expansion. Basic etc. parameter.

На диаграмме и в описании приняты обозначения:
P_a давление атмосферное.In the diagram and in the description, the following notations are accepted:
P _a atmospheric pressure.

P₁ давление в конце сжатия компрессорной части расщепителя
P'₁ давление в конце расширения его детандерной части.P ₁ pressure at the end of compression of the compressor part of the splitter
P ' ₁ pressure at the end of the expansion of its expander part.

T_o температура окружающей среды.T _o ambient temperature.

T_x температура в конце адиабатного расширения.T _x temperature at the end of adiabatic expansion.

ΔT_x= (T₀-T_x) холодный перепад температур.ΔT _x = (T ₀ -T _x ) cold temperature difference.

T_т температура в конце адиабатного сжатия.T _{t is the} temperature at the end of adiabatic compression.

ΔT_т= (T_т-T₀) теплый перепад температур.ΔT _t = (T _t -T ₀ ) warm temperature difference.

T₂ температура горячего источника.T _{2 is the} temperature of the hot spring.

T_р верхняя температура рекуператора.T _{p the} upper temperature of the recuperator.

ΔT_г= (T_г-T_p) горячий перепад температур.ΔT _g = (T _g -T _p ) hot temperature drop.

C_p удельная теплоемкость газа.C _{p is the} specific heat of the gas.

ν удельный объем. ν specific volume.

K показатель адиабаты. K is the adiabatic exponent.

Теоретическая эффективность циклов по заданному способу зависит от показателей адиабаты К и ∂ степени расширения. Если в качестве рабочего тепла принять воздух с К 1,35, то коэффициент τ_q изменяется от 1,044 при ∂ 1,2 до 1,26 при d 4, а холодный коэффициент ε_x к примеру, изменится от 22,7 до 3,8; соответственно холодный перепад температур ΔT_x при T 273 K (0^oC) изменится от 10,5 K до 23,45 K, теплый ΔT_т от 13,2 K до 118 K.The theoretical efficiency of cycles according to a given method depends on the adiabatic indices K and ∂ degree of expansion. If we take air with K 1.35 as working heat, then the coefficient _{q q} changes from 1.044 at ∂ 1.2 to 1.26 at d 4, and the cold coefficient ε _x, for example, changes from 22.7 to 3.8 ; accordingly, the cold temperature difference ΔT _x at T 273 K (0 ^o C) will change from 10.5 K to 23.45 K, warm ΔT _t from 13.2 K to 118 K.

Для сравнения, холодный и отопительный коэффициенты по циклу Карно для тех же перепадов температур ΔT_x и ΔT_т имеют значения: ε $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{Rfhyj}}{\text{x}}$ от 25 до 10,64; ε $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{Карно}}{\text{т}}$ от 21,6 до 3,3.For comparison, the cold and heating coefficients according to the Carnot cycle for the same temperature differences ΔT _x and ΔT _t have values: ε $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{Rfhyj}}{\text{x}}$ from 25 to 10.64; ε $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{Carnot}}{\text{t}}$ from 21.6 to 3.3.

Из сравнения видно, что эффективно применение предлагаемого цикла в устройствах типа тепловой насос. Анализ КПД теплового двигателя с предложенным циклом η_д показывает, что он стремится к КПД цикла Карно, при ∂ стремящейся к 1. Практически выбор значения d будет зависеть от отношения T_o/T₂, но при любом его значении, даже очень близком к единице, можно подобрать такое значение d что работа теплового двигателя будет возможна, то есть возможно получить энергию, используя даже незначительные естественные перепады температур. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4From comparison it is seen that the application of the proposed cycle in devices such as a heat pump is effective. An analysis of the efficiency of the heat engine with the proposed cycle η _d shows that it tends to the efficiency of the Carnot cycle, when ∂ tends to 1. In practice, the choice of d will depend on the ratio T _o / T ₂ , but for any value of it, even very close to unity , it is possible to choose such a value d that the operation of the heat engine will be possible, that is, it is possible to obtain energy using even insignificant natural temperature differences. YYY2 YYY4

Claims (3)

1. Способ преобразования тепла в газовых циклах путем расширения газа, с последующим подводом к нему тепла при постоянном давлении, либо сжатия его с последующим отводом тепла в тех же условиях и адиабатного сжатия, расширения соответственно до первоначального давления, отличающийся тем, что оба цикла начинают одновременно в одной и той же двухроторной объемной машине с расширения и сжатия двух разных порций газа, поочередно проводя их в контакт с одними и теми же регенеративными поверхностями так, что количество тепла, выделенное при сжатии одной порции, равно количеству тепла, поглощаемому при расширении другой, после чего каждую порцию соответственно расширяют или сжимают адиабатно до первоначального давления. 1. A method of converting heat in gas cycles by expanding the gas, followed by supplying heat to it at constant pressure, or compressing it, followed by heat removal under the same conditions and adiabatic compression, expanding to the initial pressure, respectively, characterized in that both cycles begin simultaneously in the same two-rotor volumetric machine with the expansion and compression of two different portions of gas, alternately bringing them into contact with the same regenerative surfaces so that the amount of heat released during compression uu one portion equal to the heat absorbed by the expansion of the other, after which each portion or respectively compressed adiabatically expanded to the original pressure. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что газ после изотермического сжатия нагревают от источника теплее окружающей среды, либо охлаждают расширенный, если источник ее холоднее. 2. The method according to p. 1, characterized in that the gas after isothermal compression is heated from a source warmer than the environment, or expanded expanded, if its source is colder. 3. Устройство для осуществления изотермических частей цикла по способу преобразования в газовых циклах, содержащее цилиндрический корпус с впускными и выпускными окнами, два коаксиально и концентрично расположенных в нем ротора с лопастями, разделяющими цилиндрическую полость корпуса на круговую цепочку рабочих камер, отличающееся тем, что каждый ротор выполнен с двумя радиально противоположными лопастями-поршнями, образуя совместно четыре рабочие камеры с размещенными в них подвижно в окружном направлении относительно роторов телами с развитой регенеративной поверхностью, например, в форме пластин, а наружная коммутация подводящих и отводящих каналов с впускными и выпускными окнами корпуса разделяет ее на две автономные части, одна из которых подключена к внешней цепи как компрессор, а другая как детандер, причем давление в конце сжатия компрессорной половины и давление конца расширения в детандерной заданы соотношением:

где P₁ давление в конце сжатия компрессорной части;

давление в конце расширения детандерной части;
P_а давление атмосферное.3. A device for the implementation of the isothermal parts of the cycle according to the method of conversion in gas cycles, containing a cylindrical body with inlet and outlet windows, two rotor coaxially and concentrically located in it with blades dividing the cylindrical cavity of the body into a circular chain of working chambers, characterized in that each the rotor is made with two radially opposite piston blades, forming together four working chambers with movable in the circumferential direction placed in them relative to the rotors of the body and with a developed regenerative surface, for example, in the form of plates, and the external switching of the supply and exhaust channels with the inlet and outlet windows of the housing divides it into two autonomous parts, one of which is connected to the external circuit as a compressor, and the other as an expander, and the pressure in the end of compression of the compressor half and the pressure of the end of the expansion in the expander are given by the ratio:

where P ₁ pressure at the end of compression of the compressor part;

pressure at the end of expansion of the expander part;
P _and atmospheric pressure.

Images