RS54980B1 - Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motorom - Google Patents
Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motoromInfo
- Publication number
- RS54980B1 RS54980B1 RS20130476A RSP20130476A RS54980B1 RS 54980 B1 RS54980 B1 RS 54980B1 RS 20130476 A RS20130476 A RS 20130476A RS P20130476 A RSP20130476 A RS P20130476A RS 54980 B1 RS54980 B1 RS 54980B1
- Authority
- RS
- Serbia
- Prior art keywords
- generator
- stirling engine
- electricity
- internal cooling
- cooling device
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2254/00—Heat inputs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
- F03G7/047—Environmental heat plants or OTEC plants using heat pumps
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) apsorbuje toplotnu energiju spoljašnjeg okruženja preko eksternog toplotnog kolektora (30), i koncentriše je postedstvom internog rashladnog uređaja (31) na vruću stanu Stirlingovog motora (46). Interni rashladni uređaj (8) rashlađuje hladnu stranu Stirlingovog motora (46) apsorbujući toplotnu energiju iz hladne strane da bi je koncentrisao na vruću stranu Stirlingovog motora (46). Interni rashladni uređaji (8) i (31) su inicijalno pokrenuti električnom energijom eksternog generatora (53). Stirlingov motor (46) pokreće generator (48) električne energije, koji dalje preuzima napajanje internih rashladnih uređaja (8) i (31), posredstvom upravljačkog i prekidačkog sklopa (11). Toplotna energija apsorbovana iz spoljašnje sredine i iz hladne strane Stirlingovog motora (46) je od četiri do devet puta veća od električne energije potrebne za rad internih rashladnih uređaja (8) i (31) što zavisi od tipa internih rashladnih uređaja (8) i (31). Električna energija generatora (48) prevazilazi internu potrošnju toplotnoapsorpcionog generatora električne energije.
Description
Oblast tehnike na koju se odnosi
Pronalazak pripada oblasti elektroenergetike uopšte, odnosno generatorima električne energije a odnosi se na toplotnoapsorpcioni generator električne energije, koji apsorbovanu toplotnu energiju iz spoljašnjeg okruženja sa većom efikasnošću transformiše u električnu energiju korišćenjem Stirlingovog motora.
Po Međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP)oznaka je:H 01 L
Tehnički problem
Kako povećati snagu i efikasnost toplotnoapsorpcionog generatora električne energije uz istovremeno smanjenje troškova izrade toplotnoapsorpcionog generatora električne energije.
Stanje tehnike
Stanje tehnike na kome se zasniva ovaj pronalazak je: toplotnoapsorpcioni generator električne energije po patentnoj prijavi broj P - 2011/0231 Zavodu za intelektualnu svojinu Republike Srbije , kao i međunarodnoj PCT prijavi broj VVO2012/I65990, zatim eksterni toplotnoapsorpcioni kolektor po patentnoj prijavi broj P - 2013/0159 i Stirlingov motor.
Izlaganje suštine pronalaska
Toplotna energija spoljašnje sredine apsorbovana preko eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora pomoću internog rashladnog uređaja se sa većom efikasnošću transformiše u električnu posredstvom Stirlingovog motora i električnog generatora na mehanički pogon. Električna energija utrošena za rad internog rashladnog uređaja dovodi višestruko veću toplotnu energiju, od utrošene, zbog dodatka apsorbovane toplote iz spoljašnjeg okruženja, na vruću stranu Stirlingovog motora. Povezivanjem radilice Stirlingovog motora preko mehaničkog transmisionog sklopa sa rotorom električnog generatora na mehanički pogon možemo u funkcionalnom smislu dobiti pandan Sibekovom termoelektriČnom generatoru. Dovođenjem toplotne energije na vruću stublinu Stirlingovog motora, ujedno rashlađujući hladnu stublinu Stirlingovog motora, stvaramo uslove za pokretanje motora i spregnutog električnog generatora Istovremeno zagrevanje i hlađenje Stirlingovog motora se ostvaruje radom internog rashladnog uređaja, koji se prvi pokreće električnom energijom iz spoljašnjeg izvora energije. Za razliku od Sibekovog termoelektriČnog generatora ovakva konstrukcija ima više nego dva puta veći stepen iskorišćena u pretvatanju toplotne energije u električnu energiju, kao i znatno nižu cenu izrade za odgovarajuću električnu snagu. Ovo nam omogućava da u toplotnoapsorpcionom generatoru električne energije zamenimo Sibekov termoelektrični generator, mehaničkom spregom Stirlingovog motora i električnog generatora da bi postigli više od dva puta veću snagu i značajno smanjenje cene toplotnoapsorpcionog generatora električne energije.
Potreban uslov za funkcionisanje toplotnoapsorpcionog generatora električne energije može se izraziti pomoću formule:
Cop<*>Eff> 1
gde je Cop parametar koji opisuje toplotne pumpe a koji je direktno primenjen za opis internog rashladnog uređaja,
Eff je stepen efikasnosti dobijanja električne energije u toplotnoelektričnim pretvaračima. Ovakvom konstrukcijom sistema se u značajnoj meri povećava Činilac Eff tako da kao rezultat dobijamo veću snagu i stabilan rad toplotnoapsorpcionog generatora električne energije.
Kratak opis slika nacrta
Pronalazak je detaljno opisan na primeru izvođenja prikazanom na nacrtu u kome
Slika1 - predstavlja povezanost fluidom toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom
Slika 2- predstavlja blok šemu toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom
Slika3 - predstavlja povezanost fluidima toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom u varijantnom resenju toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa dva interna rashladna uređaja.
Slika 4- predstavlja blok šemu toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom u varijantnom rešenju sa dva interna rashladna uređaja
Detaljan opis pronalaska
a)Na slici 1 je prikazana povezanost fluidom 2, 6 i 34 toplotnoaporpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom 46, kao uzdužni presek obloga 56 i 55
stublina 40 i 41 koje su sastavni deo Stirlingovog motora 46, i njihova povezanost sa internim rashladnim uređajem 8 i eksternim toplotnim kolektorom 30. Interni rashladni uređaj 8 je sa jedne svoje bočne strane pomoću termički izolovanih cevi 44 u kojima se nalazi zagrejani fluid 2 povezan sa grejnom oblogom 56 vruće stubline 40 Stirlingovog motora 46, dok je sa druge svoje bočne strane termički izolovanim cevima 45 u kojima se nalazi rashlađeni fluid 6 povezan sa hladnom oblogom 55 hladne stubline 41, i sa svoje donje strane termički izolovanim cevima 23 u kojima se nalazi rashlađeni fluid 34 povezan sa eksternim toplotnoapsorpcionim kolektorom 30 Toplotnu energiju spoljašnje sredine preuzima rashlađeni fluid 34 eksternog toplotnog kolektora 30. Kompresijom rashlađenog fluida 34 u internom rashladnom uređaju 8 sada zagrejani fluid 2 predaje
toplotnu energiju vrućoj stublini 40 Stirlingovog motora 46. Rashlađeni fluid 6 internog rashladnog uređaja 8 hladi hladnu stublinu 41 Stirlingovog motora 46. Toplotna energija koju hladna stublina 41 predaje rashlađenom fluidu 6 će zajedno sa toplotnom energijom spoljašnjeg okruženja predatom rashlađenom fluidu 34, radom internog rashladnog uređaja 8 ponovo biti preneta zagrejanim fluidom 2 na vruću stublinu 40 Stirlingovog motora 46.
Grejna obloga 56 obuhvata vruću stublinu 40 svojom unutrašnjom stranom a izrađena je od termički provodnog materijala cilindričnog oblika koji obuhvata vrući cilindar stubline 40 i koji ima u središnjem delu sopstvenog cilindra Šupljinu, u obliku savijene cevi oko valjkastog oblika stubline 40, utopljenu unutar zida obloge 56 u kojoj se nalazi zagrejani fluid 2, dok je sa spoljne strane obloga 56 okružena termoizolacionim materijalom 43 Temperaturni senzor 7 je smešten unutar obloge 56 koja okružuje vruću stublinu 40. Termoizolacioni materijal 43 sprečava odvođenje toplotne energije sa grejne obloge 56 u spoljašnju sredinu.
Hladna obloga 55 obuhvata hladni cilindar stubline 41 Stirlingovog motora 46 svojom unutrašnjom stranom a izrađena je od termički provodnog materijala cilindričnog oblika koji ima u središnjem delu sopstvenog cilindra šupljinu oblika savijene cevi oko valjkastog oblika hladne stubline 41 utopljenu u zid obloge 55 u kojoj se nalazi raslađeni fluid 6 dok je sa spoljne strane okružena termoizolacionim materijalom 42. Termoizolacioni materijal 42 sprečava toplotnu energiju okruženja da zagreva hladni cilindar 41.
Termoizolacioni materijal 29 sprečava toplotnu energiju spoljašnjeg okruženja da zagreva izmenjivač 24 toplote osim kroz Sibekov termoelektricni generator 27. Toplotni fluks kroz Sibekov termoelektricni generator 27 koji je sastavljen od pojedinačnih termoelemenata 25 generiše jednosmeran napon u Sibekovom generatoru 27.
Na slici 2 je predstavljena blok šema toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom 46.
Stirlingov motor 46 je mehanički povezan mehaničkim transmisionim sklopom 47 sa električnim generatorom 48 na mehanički pogon, dok su izolovani električni vodovi 12 od električnog generatora 48 povezani na izolovane napajačke električne vodove 50 internog rashladnog uređaja 8 preko upravljačkog i prekidačkog sklopa 11
Upravljački i prekidački sklop 11 je optičkim kablićem 54 povezan sa optički kontrolisanom sklopkom 52, koja je sa jedne svoje strane električno povezana na eksterni generator 53 električne energije, dok je sa druge svoje strane električno povezana sa internim rashladnim uređajem 8 preko izolovanih električnih vodova 51.
U inicijalnom režimu rada električna energija eksternog generatora 53 električne energije, preko optički kontrolisane sklopke 52 napaja interni rashladni uređaj 8.
Električni napon iz Sibekovog generatora 27 eksternog toplotnog kolektora 30 pokreće elektromotor 49.
Radom internog rashladnog uređaja 8 stvara se i temperaturni gradijent između vruće stubline 40 i hladne stubline 41 koji takođe utiče na pokretanje Stirlingovog motora 46.
Stirlingov motor 46 pokrenut elektromotorom 49 i temperaturnim gradijentom između vruće stubline 40 i hladne stubline 41, preko mehaničkog transmisionog sklopa 47 pokreće električni generator 48 na mehanički pogon. Na izolovanim električnim vodovima 12 se generiše naizmenični električni napon. Tokom inicijalnog režima rada električni napon na izolovanim električnim vodovima 12 se povećava po amplitudi Porastom efektivne veličine električnog napona na izolovanim električnim vodovima 12 do veličine specificirane fabričkim preporukama za napajanje internog rashladnog uređaja 8, stiče se uslov za prelazak toplotnoapsorpcionog generatora električne energije u autonomni režim rada
Svetlosnim ukazom upravljački i prekidaČki sklop 11 prekida električnu vezu između eksternog generatora 53 električne energije i internog rashladnog uređaja 8.
Zatim, upravljački i prekidaČki sklop 11, izolovane električne vodove 12 spaja sa izolovanim električnim vodovima 50. Tako interni rashladni uređaj 8 biva povezan na električno napajanje od električnog generatora 48 na mehanički pogon.
Toplotna energija spoljašnjeg okruženja apsorbovana eksternim toplotnoapsorpcionim kolektorom 30 preneta internim rashladnim uređajem 8 na Stirlingov motor 46, pogoni električni generator 48 na mehanički pogon koji, dalje, napaja električnom energijom interni rashladni uređaj 8. Da bi toplotnoapsorpcioni generator električne energije radio neophodno je ispuniti uslov prema formuli: Cop<*>Eff> 1
gde je Cop coefficient of performance toplotnih pumpi a primenjen na karakteristike internog rashladnog uređaja 8, Eff je stepen efikasnosti konverzije toplotne energije u električnu koji se dobija kao suma efikasnosti Sibekovog termoelektričnog generatora 27 i efikasnosti toplotnoelektričnog pretvarača kao konstrukcije Stirlingovog motora 46, mehaničkog transmisionog sklopa 47 i električnog generatora 48 na mehanički pogon.
Ispunjenjem ovog uslova toplotna energija apsorbovana iz spoljašnje sredine generiše veću električnu energiju na izlazu generatora 48 od električne energije koja je potrebna za rad internog rashladnog uređaja 8.
Višak električne energije je u radnom režimu potrebno odvesti na potrošač 14 električne energije.
Temperaturni senzor 7 je električnim kablićem 57 povezan na upravljački i prekidaČki sklop 11. Temperaturni senzor 7 daje informaciju o temperaturi grejne obloge 56 vrućeg cilindra 40 upravljačkom i prekidačkom sklopu 11.
Upravljački i prekidaČki sklop 11 povezuje potrošač 14 električne energije na električni generator 48.
Ako potrošač 14 električne energije ne preuzme sav višak električne energije toplotnoapsorpcioni generator električne energije prelazi u prekidaČki režim rada U prekidačkom režimu interni rashladni uređaj 8 u kontinuitetu pokreće zagrejani fluid 2 kroz grejnu oblogu 56 vruće stubline 40 kao i rashlađeni fluid 6 kroz oblogu 55 hladne stubline 41 dok điskontinualno pokreće fluid 34 kroz eksterni toplotni kolektor 30
Na taj način tolotna energija spoljašnjeg okruženja, u ovom režimu povremeno ulazi u toplotnoapsorpcioni generator električne energije pomoću eksternog toplotnog kolektora 30, a kontinualno se toplotna energija reciklira na grejnu oblogu 56, i to onaj deo energije koji nije transformisan u električnu zbog nesavršenosti toplotnoelektricnih pretvarača
b) Na slici 3 je prikazana povezanost fluidima 2, 6 i 33, 34 toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa Stirlingovim motorom 46 u varijantnom rešenju sa dva
interna rashladna uređaja 8 i 31. Prikazani su i poprečni preseci obloga 56 i 55 stublina 40 i 41.
Grejna obloga 56 je cilindričnog oblika i obuhvata vruću stublinu 40 svojom unutrašnjom stranom a u središnjem delu zida sopstvenog cilindra ima dve međusobno razdvojene linijske Šupljine oblika dve nezavisne cevi savijene oko valjkastog oblika stubline 40 u kojima se nezavisno nalaze zagrejani fluid 2 internog rashladnog uređaja 8 kao i zagrejani fluid 33 internog rashladnog uređaja 31. Zagrejani fluid 33 doprema toplotnu energiju koja je prethodno apsorbovana iz spoljašnje sredine pomoću eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora 30, u grejnu oblogu 56. Interni rashladni uređaj 31 posredstvom rashlađenog fluida 34 omogućava preuzimanje toplotne energije iz spoljašnje sredine. Zagrejani fluid 2, nezavisno od zagrejanog fluida 33, doprema toplotnu energiju u grejnu oblogu 56.
Ova toplotna energija je rashlađenim fluidom 6 internog rashladnog uređaja 8 prethodno apsorbovana iz hladnog cilindra 41.
Grejna obloga 56 je pomoću termički izolovanih cevi 44 u kojima se nalazi zagrejani fluid 2 termički povezana sa vrućom stranom internog rashladnog uređaja 8. Grejna obloga 56 je pomoću termički izolovanih cevi 58 u kojima se nalazi zagrejani fluid 33 termički povezana sa vrućom stranom internog rashladnog uređaja 31
Na slici 4 je prikazana blok šema varijantnog rešenja toplotnoapsorpcionog generatora električne energije sa dva interna rashladna uređaja 8 i 31. Temperaturni senzor 7 koji se nalazi u grejnoj oblozi 56 stubline 40, Stirlingovog motora 46 je električnim kablićem 57 povezan sa upravljačkim i prekidačkim sklopom 11.
Generator električne energije 48 na mehanički pogon je izolovanim električnim vodovima 12 povezan sa prekidačkim sklopom 11
Obloga 56 i stublina 40 predstavljaju vruću stranu Stirlingovog motora 46. Stirlingov motor 46 je preko grejne obloge 56 termički izolovanim cevima 44 i 58 toplotno povezan sa vrućim stranama internih rashladnih 8 i 31, a svojom hladnom oblogom 55 je povezan termički izolovanim cevima 45 na hladnu stranu internog rashladnog uređaja 8, dok jc mehanički povezan na elektromotor 49 sa jedne svoje strane, a sa druge svoje strane je preko mehaničkog transmisionog sklopa 47 mehanički povezan na naizmenični električni generator 48.
Interni rashladni uređaj 31 je sa jedne svoje strane termički izolovanim cevima 23 u kojima se nalazi rashlađeni fluid 34 povezan sa eksternim toplotnoapsorpcionim kolektorom 30, dok je sa druge strane termički izolovanim cevima 58 u kojima se nalazi zagrejani fluid 33 termički povezan sa grejnom oblogom 56, vruće stubline 40, Stirlingovog motora 46.
Interni rashladni uređaj 8 je sa jedne svoje strane termički izolovanim cevima 44 u kojima se nalazi zagrejan fluid 2 termički povezan sa grejnom oblogom 56 , dok je sa druge strane termički izolovanim cevima 45 u kojima se nalazi rashlađeni fluid 6 termički povezan sa hladnom oblogom 55, hladne stubline 41, Stirlingovog motora 46
Upravljački i prekidaČki sklop 11 je optičkim kablićem 54 povezan sa optički kontrolisanom sklopkom 52, koja je sa jedne svoje strane električno povezana na eksterni generator 53 električne energije, dok je sa druge svoje strane električno povezana sa internim rashladnim uređajem 8 preko izolovanih električnih vodova 51, a sa svoje treće strane električno povezana sa internim rashladnim uređajem 31 preko izolovanih električnih vodova 63.
Upravljački i prekidaČki sklop 11 je sa jedne svoje strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova 12 sa generatorom 48 električne energije, dok je sa suprotne svoje strane električno povezan sa potrošačem 14 električne energije, a sa svoje treće strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova 50 sa internim rashladnim uređajem 8, i sa svoje četvrte strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova 59 sa internim rashladnim uređajem 31.
U inicijalnom režimu rada eksterni generator 53 električne energije, preko optički kontrolisane sklopke 52, napaja električnom energijom interni rashladni uređaj 8 i interni rashladni uređaj 31. Interni rashladni uređaj 31 zagrejanim fluidom 33 prenosi toplotnu energiju spoljašnjeg okruženja, koja se apsorbuje u eksternom toplotnoapsorpcionom kolektoru 30, do grejne obloge 56 Stirlingovog motora. Interni rashladni uređaj 8 apsorbuje toplotnu energiju iz hladne stubline 41 Stirlingovog motora 46, preko hladne obloge 55 i rashlađenog fluida 6, i prenosi apsorbovanu toplotnu energiju u grejnu oblogu 56, Stirlingovog motora 46.
Usled temperaturne razlike između spoljašnje sredine i eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora 30, generiše se električni napon u termoelementima 25 Sibekovog termoelektričnog generatora 27. Toplotni fluks kroz Sibekov termoelektrični generator 27 generiše električnu energiju, koja se izolovanim električnim vodovima 28 prenosi do elektromotora 49. Elektromotor 49 pokreće Stirlingov motor 46, koji ima temperaturni gradijent između vruće stubline 40 i hladne stubline 41 U inicijalnon režimu rada toplotnoapsorpcioni generator električne energije se napaja električnom energijom iz eksternog generatora 53 električne energije i toplotnom energijom spoljašnjeg okruženja preko eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora 30. Efektivna vrednost napona generatora 48 električne energije raste. Kada efektivna vrednost napona na izolovanim električnim vodovima 12 poraste do vrednosti napona koja je potrebna za rad internih rashladnih uređaja 8 i 31, dolazi do promene režima rada
Upravljački i prekidaČki sklop 11 aktivira autonomni režim rada na osnovu merenja vrednosti električnog napona na izolovanim električnim vodovima 12. Upravljački i prekidaČki sklop 11 šalje optički signal, optički kontrolisanoj sklopki 52 koja prekida napajanje internih rashladnih uređaja 8 i 31, tako da upravljački i prekidaČki sklop 11 konektuje napajanje internih rashladnih uređaja 8 i 31 na generator 48 električne energije. U autonomnom režimu rađa toplotnoapsorpcioni generator električne energije kao jedini izvor energije koristi toplotnu energiju spoljašnjeg okruženja U autonomnom režimu rada potrošač 14 električne energije nije priključen na toplotnoapsorpcioni generator električne energije.
Toplotna energija spoljašnjeg okruženja apsorbovana preko eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora 30 se radom internih rashladnih uređaja 8 i 31 koncentriŠe u grejnu oblogu 56 i napaja toplotnom energijom Stirlingov motor 46. Stirlingov motor 46 pokreće preko mehaničkog transmisionog sklopa 47 električni generator 48 na mehanički pogon. Generator 48 električne energije generiše električni napon na izolovanim električnim vodovima 12 Da bi se na generatoru 48 dobila veća električna snaga od ukupne električne snage potrebne za pogon internih rashladnih uređaja 8 i 31 potrebno je da bude ispunjen uslov prema formuli:
P1<*>C0P1 + P2*COP2
-...-————————<*>Eff> 1
Pl +P2
gde je Pl električna snaga potreba za rad internog rashladnog uređaja 8, P2 je električna snaga potrebna za rad internog rashladnog uređaja 31, COP1 je coefficient of performance toplotne pumpe za interni rashladni uređaj 8, COP2 je coefficient of performance toplotne pumpe za interni rashladni uređaj 31, Eff je efikasnost toplotnoelektričnog pretvarača sastavljenog od mehaničke konstrukcije sastavljene od Stirlingovog motora 46 mehaničkog transmisionog sklopa 47 i električnog generatora 48 na mehanički pogon
Razliku u temperaturi između vrućeg cilindra 40 i hladnog cilindra 41 Stirlingovog motora 46 obezbeđuje interni rashladni uređaj 8 Dovođenje toplotne energije iz spoljašnjeg okruženja obezbeđuje interni rashladni uređaj 31 pomoću eksternog toplotnoapsorpcionog kolektora 30. Toplotna energija apsorbovana iz spoljašnje sredine i iz hladne strane Stirlingovog motora 46 je od četiri do devet puta veća od električne energije potrebne za rad internih rashladnih uređaja 8 i 31 što zavisi od tipa internih rashladnih uređaja 8 i 31. Toplotna energija koja iz spoljašnjeg okruženja uđe u toplotnoapsorpcioni generator električne energije praktično ne izlazi iz toplotnoapsorpcionog generatora električne energije u formi toplotne energije.
Energija može izaći samo u formi električne energije U autonomnom režimu rada upravljački i prekidaČki sklop 11 kontinualno napaja interne rashladne uređaje 8 i 31, električnom energijom iz generatora 48
U radnom režimu višak energije se predaje u formi električne energije potrošaču 14. Upravljački i prekidaČki sklop 11 na osnovu dodatnog podatka od temperaturnog senzora 7 odlučuje o prelasku u radni režim. U radnom režimu interni rashladni uređaji 8 i 31 se kontinualno napajaju električnom energijom sa izolovanih električnih vodova 12, generatora 48 električne energije. Energetski balans između apsorbovane toplotne energije i električne energije predate potrošaču 14, se postiže povoljnim izborom odnosa proizvoda pojedinačnih snaga električne potrošnje i COP internih rashladnih uređaja 8 i 31 Pri tome proizvod snage električne potrošnje i COP internog rashladnog uređaja 8 ne srne biti mnogostruko veći od proizvoda snage električne potrošnje i COP internog rashladnog uređaja 31, jer bi to ugrozilo funkcionisanje toplotnoapsorpcionog generatora električne energije
PrekidaČki režim rada toplotnoapsorpcionog generatora električne energije je uslovljen većom apsorpcijom toplotne energije iz spoljašnjeg okruženja a manjom potrošnjom električne energije. Tada se interni rashladni uređaj 31 diskontinualno snabdeva električnom energijom. Na taj način toplotnoapsorpcioni generator električne energije postiže prividni balans između apsorbovane i predate energije potrošaču 14 električne energije. Upravljački i prekidaČki sklop 11 na osnovu podatka dobijenog od temperaturnog senzora 7 o temperaturi bliskoj gornjoj dozvoljenoj granici temperature grejne obloge 56 privremeno prekida napajanje internog rashladnog uređaja 31. Potrošnja toplotne energije grejne obloge 56 za rad Stirlingovog motora 46 dovodi do smanjena temperature grejne obloge 56 Interni rashladni uređaj 8 je u prekidačkom režimu kontinualno snabdevan električnom energijom Recikliranje neiskorišćene toplotne energije usled nesavršenosti Stirlingovog motora 46 se postiže pomoću internog rashladnog uređaja 8 Tada se srednja toplotna energija obloga 56 i 55 Stirlingovog motora 46 smanjuje uz istovremeno održavanje temperaturnog gradijenta između stublina 56 i 55. Hlađenje grejne obloge 56 inicira informaciju temperaturnog senzora 7 upravljačkom i prekidačkom sklopu 11, koji ponovo aktivira napajanje električnom energijom internog rashladnog uređaja 31, iz generatora 48.
Potrošač 14 električne energije se kontinualno snabdeva električnom emergijom dok se toplotnoapsorbujući generator električne energije diskontinualno snabdeva toplotnom energijom sopljašnjeg okruženja i to samo u intervalima trajanja električnog napajanja internog rashladnog uređaja 31, prospajanjem preko upravljačkog i prekidačkog sklopa 11 na generator 48.
Claims (8)
1. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46),naznačen time,što je interni rashladni uređaj (8) sa jedne svoje bočne strane pomoću termički izolovanih cevi (44) u kojima se nalazi zagrejani fluid (2) povezan sa grejnom oblogom (56) vruće stubline (40) Stirlingovog motora (46), dok je sa druge svoje bočne strane termički izolovanim cevima (45) u kojima se nalazi rashlađeni fluid (6) povezan sa hladnom oblogom (55) hladne stubline (41). i sa svoje donje strane termički izolovanim cevima (23) u kojima se nalazi rashlađeni fluid (34) povezan sa eksternim toplotnoapsorpcionim kolektorom (30).
2. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1.naznačen time.što grejna obloga (56) obuhvata vruću stublinu (40) svojom unutrašnjom stranom a izrađena je od termički provodnog materijala cilindričnog oblika koji ima u središnjem delu sopstvenog cilindra šupljinu, u obliku savijene cevi oko valjkastog oblika stubline (40), utopljenu unutar zida obloge (56) u kojoj se nalazi zagrejani fluid (2) dok je sa spoljne strane obloga (56) okružena termoizolacionim materijalom (43).
3. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1,naznačen time.što je temperaturni senzor (7) smešten unutar obloge (56) koja okružuje vruću stublinu (40) i što je električnim kablićem (57) povezan na upravljački i prekidaČki sklop (11).
4. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1.naznačen time.što hladna obloga (55) obuhvata hladni cilindar stubline (41) Stirlingovog motora (46) svojom unutrašnjom stranom a izrađena je od termički provodnog materijala cilindričnog oblika koji ima u središnjem delu sopstvenog cilindra šupljinu oblika savijene cevi oko valjkastog oblika hladne stubline (41) utopljenu u zid obloge (55) u kojoj se nalazi raslađeni fluid (6) dok je sa spoljne strane okružena termoizolacionim materijalom (42).
5. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1.naznačen time,što je Stirlingov motor (46) mehanički povezan mehaničkim transmisionim sklopom (47) sa električnim generatorom (48) na mehanički pogon, dok su izolovani električni vodovi (12) od električnog generatora (48) povezani na izolovane napajačke električne vodove (50) internog rashladnog uređaja (8) preko upravljačkog i prekidačkog sklopa (11). koji je optičkim kablićem (54) povezan sa optički kontrolisanom sklopkom (52). koja je sa jedne svoje strane električno povezana na eksterni generator (53) električne energije, dok je sa druge svoje strane električno povezana sa internim rashladnim uređajem (8) preko izolovanih električnih vodova (51).
6. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1,naznačen time.što je grejna obloga (56) cilindričnog oblika i obuhvata vruću stublinu (40) svojom unutrašnjom stranom a u središnjem delu zida sopstvenog cilindra ima dve međusobno razdvojene linijske šupljine oblika dve nezavisne cevi savijene oko valjkastog oblika stubline (40) u kojima se nezavisno nalaze zagrejani fluid (2) internog rashladnog uređaja (8) kao i zagrejani fluid (33) internog rashladnog uređaja (3 i).
7. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1,naznačen time,Što je Stirlingov motor (46) preko grejne obloge (56) termički izolovanim cevima (44) i (58) toplotnu povezan sa vrućim stranama internih rashladnih uređaja (8) i (31). a svojom hladnom oblogom (55) je povezan termički izolovanim cevima (45) na hladnu stranu internog rashladnog uređaja (8). dok je mehanički povezan na elektromotor (49) sa jedne svoje strane, a sa druge svoje strane je preko mehaničkog iransmisionog sklopa (47) mehanički povezan na naizmenični električni generator (48).
8. Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa Stirlingovim motorom (46) prema patentnom zahtevu 1,naznačen time,što je upravljački i prekidaČki sklop (11) sa jedne svoje strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova (12) sa generatorom (48) električne energije, dok je sa suprotne svoje strane električno povezan sa potrošačem (14) električne energije, a sa svoje treće strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova (50) sa internim rashladnim uređajem (8), i sa svoje četvrte strane električno povezan pomoću izolovanih električnih vodova (59) sa internim rashladnim uređajem (31).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RS20130476A RS54980B1 (sr) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motorom |
| PCT/RS2014/000009 WO2015065218A1 (en) | 2013-10-31 | 2014-10-27 | Cooling electric energy generator with stirling engine integrated in it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RS20130476A RS54980B1 (sr) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motorom |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RS20130476A1 RS20130476A1 (sr) | 2015-10-30 |
| RS54980B1 true RS54980B1 (sr) | 2016-11-30 |
Family
ID=52004035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RS20130476A RS54980B1 (sr) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motorom |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RS (1) | RS54980B1 (sr) |
| WO (1) | WO2015065218A1 (sr) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116988889B (zh) * | 2023-07-31 | 2025-01-21 | 新奥(舟山)液化天然气有限公司 | 一种基于缸内膨胀的lng冷能发电装置 |
| WO2025237140A1 (zh) * | 2024-05-16 | 2025-11-20 | 宁晋县康泓养殖专业合作社 | 无氧斯特林发动机组 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2898152A1 (fr) * | 2006-03-06 | 2007-09-07 | Philippe Baron D | Convertisseur d'energie comportant pompe a chaleur et moteur thermique |
| LT5488B (lt) * | 2007-06-28 | 2008-04-25 | Antanas BANEVI�IUS | Įrenginys ir būdas šilumos energijai konvertuoti |
| RS53561B1 (sr) | 2011-06-03 | 2015-02-27 | Dušan Švenda | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije |
-
2013
- 2013-10-31 RS RS20130476A patent/RS54980B1/sr unknown
-
2014
- 2014-10-27 WO PCT/RS2014/000009 patent/WO2015065218A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RS20130476A1 (sr) | 2015-10-30 |
| WO2015065218A1 (en) | 2015-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7617216B2 (ja) | 廃熱からのエネルギー回収 | |
| RS20110231A2 (sr) | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije | |
| JP2015010821A (ja) | 放熱装置 | |
| JP6055604B2 (ja) | スターリングエンジンを用いた熱交換器とそれに関連する方法 | |
| IN2012DN05106A (sr) | ||
| TW200617275A (en) | Method and system for generation of power using stirling engine principles | |
| RS54980B1 (sr) | Toplotnoapsorpcioni generator električne energije sa stirlingovim motorom | |
| SE9002472L (sv) | Kylsystem foer stirlingmotor | |
| MX2013001519A (es) | Generador termico que contiene un material magnetocalorico. | |
| CN103138647A (zh) | 利用地热的发电装置 | |
| CN113531947B (zh) | 一种能够热回收的脉冲热电制冷的过冷维持装置 | |
| RU2755072C1 (ru) | Система для производства тепловой и электрической энергии на основе двигателя внешнего сгорания | |
| CN216077246U (zh) | 一种热管型磁性发电装置 | |
| RU2552532C1 (ru) | Устройство охлаждения электрической машины | |
| KR200240139Y1 (ko) | 열전반도체소자를 이용하여 가열과 냉각을 동시에실현하는 장치 | |
| CN209197201U (zh) | 一种半导体tec温控电源 | |
| KR20120067385A (ko) | 태양가열 스털링엔진 발전시스템 | |
| CN109416226A (zh) | 用于功率转换器的冷却装置 | |
| CN106762212B (zh) | 一种斯特林电机及除霜单元 | |
| CN121772188A (zh) | 一种基于逆压电效应的临近空间热控装置及方法 | |
| WO2012125040A1 (en) | Method for powering a nuclear reactor's cooling pumps and other equipment by using the energy in the reactor's cooling water to power hot gas engines / stirling engines | |
| KR20130010655A (ko) | 스터링 엔진의 실린더장치 | |
| US8677745B1 (en) | Annular stirling cycle engine | |
| RS20130159A1 (sr) | Eksterni toplotnoapsorpcioni kolektor u sistemu toplotnoapsorpcionog generatora električne energije | |
| RU2009111799A (ru) | Устройство для превращения солнечной энергии в электрическую |