用于将热量转换成有用功的热力发动机和热力循环的制作方法_2

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置彼此连接,使得所述工作气体的质量Δπι在两个存储装置之间交换。第四和第五处理步骤能够同时进行。
[0027]如果在两个存储装置之间没有发生质量Am的交换,则压缩全部机械地产生。特别是,在两个存储装置中工作气体的质量相等。
[0028]能够实现T1= T n= T 21,T2= T 12= T 22,V = V1= V 2并且 Δ V = Δ V 厂 Δ V 2。同样能够实现P11= P:和/或P 22= P 2。
[0029]热力发动机能够被连接到太阳能系统,该太阳能系统特别包括用于将太阳能转换为热量的太阳能板。热力发动机能够被设置为从第二热力发动机的废热产生有用功。
【附图说明】
[0030]以下参考附图中图示的实施方式说明本发明的进一步的特征和优点,其中:
[0031]图1以侧视图的方式示出根据本发明的热力发动机的示意图;
[0032]图2是在热(动)力循环的处理步骤I和2期间的图1的热力发动机的示意图;
[0033]图3是在热力循环的处理步骤3期间的图1的热力发动机的示意图;
[0034]图4是在热力循环的进一步的循环的处理步骤4和5期间的图1的热力发动机的示意图;
[0035]图5是在热力循环的进一步的循环的处理步骤6期间的图1的热力发动机的示意图;
[0036]图6以p-V图的方式示出热力循环的循环。
【具体实施方式】
[0037]图1以侧视图的方式示出根据本发明的热力发动机的示意图。用于工作气体(working gas)的第一存储装置2A在图1中示出,并且被划分为第一冷室3A和第一热室4A。通过第一可动活塞装置5A实施图1中的划分。第二存储装置2B与第一存储装置2A镜面对称,并且通过第二可动活塞装置5B被划分为第二冷室3B和第二热室4B。两个存储装置2A、2B经由连接件6彼此连接,使得工作气体的部分量在两个活塞装置5A和5B的格局/位置关系(constellat1n)期间能够在两个存储装置2A、2B之间被交换。
[0038]两个存储装置2A、2B被构造为具有圆形截面的移位缸(displacementcylinder) 7A、7B,并且分别被划分为热室4A、4B和冷室3A、3B。通过活塞装置5A、5B实现该划分,两个移位活塞IlA和IlB位于共用的活塞杆9上。活塞杆9在轴线C-C上往复运动。存储装置2A、2B还分别包括加热器12A、12B、蓄热器(regenerator) 14AU4B和散热器13A、13B。利用加热器12A、12B能够将源自外部热源的热量提供给到工作气体。该外部热源例如是提供热水的太阳能系统,热水被泵送通过加热器12A、12B。以能够从工作气体吸走热量并且将该热量排放到外部的方式构造散热器13A、13B。例如,通过流过散热器13A、13B的冷却水回路实现该构造。蓄热器14A、14B布置在加热器12A、12B和散热器13A、13B之间并且当前由铜丝网制成,因此在工作气体通过蓄热器14A、14B时能够缓冲来自工作气体的热量。
[0039]还能够看见的是,热室4A、4B分别被划分为两个分室(partial chamber)4Aa>4Ab、4Ba、4Bb,分室4Aa、4Ab经由连接通道15A彼此连接,分室4Ba、4Bb经由连接通道15B彼此连接。因此,利用移位活塞IlAUlB的运动能够使工作气体从冷室3A、3B通过散热器13A、13B、蓄热器14A、14B、加热器12A、12B进入一个热分室4Ab、4Bb,并且通过连接通道15A、15B进入另一个的分室4Aa、4Ba。该过程也能够反过来发生。
[0040]连接件6位于两个存储装置2A、2B之间,并且被构造为工作缸/作功缸(workingcylinder) 8ο工作活塞/做功活塞10在该工作缸8中运行,并且还被固定连接到活塞杆9。由此通过工作活塞10的运动改变存储装置2A、2B的总容积。当图1中的工作活塞10向左移动时,第一存储装置2A的容积扩大,第二存储装置2B的容积减小。相反地,当工作活塞10向右移动时,第一存储装置2A的容积减小,第二存储装置2B的容积扩大。
[0041]活塞杆被连接到曲轴,飞轮(当前未示出)安装到曲轴,该曲轴能够缓冲通过工作气体所做的功的一部分。
[0042]参考随后的四个附图详细地说明热力发动机如何准确地运行,以及工作气体如何在移位活塞7A、7B内运动和工作活塞如何运动。
[0043]在图2中示意性地示出在热力循环的处理步骤I和2期间根据图1的热力发动机,其中,图2中的活塞杆9向左移动。能够看到的是,移位缸7A中的移位活塞IlA同样向左移动,由此减小冷室3A的容量。由此推动工作气体通过散热器13A、蓄热器14A和加热器12A,接着工作气体被加热并且由此进入加热器下游的分室4Ab。工作气体的一部分从该处通过连接通道15A流回第二分室4Aa。被加热的工作气体因此也存在于第二分室4Aa。同样地,工作活塞10随着活塞杆9向左移动,第一存储装置2A的总容积被相应扩大。因此,被加热的工作气体也存在于工作缸8中在右侧与工作活塞10相邻的区域内。
[0044]利用图示的热力循环的处理步骤,具有质量m+Am的工作气体的体量V因此在第一存储装置2A中被扩大并且温度从T1增加到T 2。选择温度的增加,使得工作气体的压力/压强从Pm升高到P 2。这导致力作用于工作活塞10,由此通过工作气体实施实际有用的功,并且能够经由工作活塞10释放实际有用的功。
[0045]在第二存储装置2B中,移位缸7B中的移位活塞IlB由于同样固定连接到活塞杆9而同样向左移动。热分室4Ba的容积由此减小,将工作气体通过连接通道15B压入第二热分室4Bb。接着,工作气体被加压通过加热器12B、蓄热器14B和散热器13B并且由此被冷却,随后进入冷室3B。同时,归因于图2中的工作活塞10朝向左侧的运动,存储装置2B的总容积减小。
[0046]在第二存储装置2B中具有质量m的工作气体由此从温度T2冷却下降到较低温度T1,其体积同时从V+VA被压缩到V。同时,工作气体被冷却到使压力降低到较低压力?2的程度。
[0047]在活塞11A、10、11B即将到达图2左侧处的其极限位置之前,具有高温T2、高压p2和较大的体积V+Λ V的部分质量m+Am因此位于第一存储装置2A中。工作气体的具有质量m、低温T1、低压P1和较小的体积V的部分量位于第二存储装置2B中。
[0048]图3示意性地示出在热力循环的处理步骤3期间根据图1的热力发动机,其中,活塞杆9此时在极限左侧位置。能够看到的是,工作活塞10此时已从工作缸8中移出到在两个存储装置2A、2B之间存在开口连接的程度。第一存储装置2A中的工作气体之前具有高于第二存储装置2B中的压力的压力,之后,此时在两个存储装置2A、2B之间出现压力平衡,使得产生平均压力pm。热工作气体的具有质量Am和温度T2的部分由此从第一存储装置2A进入第二存储装置2B并且流过加热器12B、蓄热器14B和散热器13B进入冷室3B。因此,工作气体的该部分量Δπι被冷却到温度1\。将相应的气体压缩功ql从第一存储装置2Α传送到第二存储装置2B。使用公式ql = T2X Am计算气体压缩功ql。为了压缩工作气体的部分量Δπι,通过第二存储装置中的压缩功q2 = T1X Am实施其一部分。
[0049]图4示意性地示出在热力循环的进一步的循环的处理步骤4和5期间根据图1的热力发动机,其中,发生与图2相反的状态改变。能够看见的是,活塞杆9向右移动,因此两个移位活塞IlAUlB以及工作活塞10也向右移动。
[0050]归因于第一存储装置2A中的移位活塞IlA向右移动的事实,热分室4Aa的容积减小,包含在热分室4Aa中的工作气体被加压通过连接通道15A进入第二分室4Ab,并且从第二分室4Ab通过加热器12A、蓄热器14A和散热器13A进入冷室3A。工作气体在冷室3A中被相应冷却。归因于工作缸8中的工作活塞10的运动,第一存储装置2A的总容积同时减小,由此进一步压缩工作气体。
[0051]在状态改变后,具有质量m的工作气体由此在第一存储装置2A中被冷却到较低温度T1,体积V+Λ V在此被压缩到V。压力在该状态改变中从平均压力Pm被降低到较低压力
P1 O
[0052]同时,通过移位活塞IlB的运动将在移位缸7Β的第二存储装置2Β中的工作气体从冷室3Β通过散热器13Β、蓄热器14Β和加热器12Β向右压入分室4Bb并且由此被加热。接着,该工作气体通过连接通道15B进入第二热分室4Ba。同时,归因于工作缸8的工作活塞10的运动,第二存储装置2B的总容积扩大。
[0053]在第二存储装置2B中具有质量m+Am的工作气体在状态改变后具有较高温度T2、较大体积V+ Λ V和较高压力P2。
[0054]图5图示出在热力循环的进一步的循环的处理步骤6期间图1的热力发动机。能够看到的是,活塞11Α、10、IlB位于最右侧位置。第一存储装置2Α的冷室3Α的容积和第二存储装置2Β的热室4Β的容积最大。工作活塞同时从工作缸移出到两个存储
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