Магнитная конденсирующая система для криогенных двигателей - RU2004137286A

Реферат

1. Способ создания низкотемпературного поглотителя тепла для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащий этапы, на которых путем воздействия на нее магнитным полем намагничивают парамагнитную жидкость при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды; преобразуют тепло намагничивания парамагнитной жидкости в механическую работу; и выключают магнитное поле, в результате чего создается понижение температуры в парамагнитной жидкости при температуре ниже температуры окружающей среды за счет магнитокалорического эффекта для поглощения тепла при температуре ниже температуры окружающей среды.

2. Устройство для конденсирования пара при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащее некоторое количество парамагнитной жидкости; средство для намагничивания парамагнитной жидкости при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды; средство для преобразования тепла намагничивания в механическую работу; средство для размагничивания парамагнитной жидкости, обусловливающего понижение температуры в жидкости до температуры ниже первоначальной температуры, которая ниже температуры окружающей среды, за счет магнитокалорического эффекта; и средство для введения пара в тепловой контакт с парамагнитной жидкостью, чтобы парамагнитная жидкость смогла поглощать тепло из пара за счет понижения температуры, в результате чего происходит конденсирование пара при температуре ниже температуры окружающей среды.

3. Способ создания низкотемпературного поглотителя тепла для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды, согласно которому намагничивают парамагнитную жидкость в жидком состоянии при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды за счет того, что обеспечивают возможность принудительного введения жидкости по первичному каналу в магнитное поле силами магнитного притяжения, и при этом движение по каналу вырабатывает кинетическую энергию; удаляют тепло намагничивания из намагниченной жидкости путем преобразования кинетической энергии в механическую работу; размагничивают парамагнитную жидкость при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды за счет выключения магнитного поля, в результате чего создается понижение температуры в парамагнитной жидкости до температуры меньшей первоначальной температуры ниже окружающей среды за счет магнитокалорического эффекта, тем самым обеспечивая возможность для парамагнитной жидкости поглощать тепловую энергию при температуре ниже температуры окружающей среды; и повторяют этапы намагничивания и размагничивания, тем самым обеспечивая для парамагнитной жидкости возможность непрерывно поглощать тепловую энергию при температуре ниже температуры окружающей среды.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что парамагнитной жидкостью является сжиженный кислород при криогенной температуре, и тем, что этап преобразования кинетической энергии в механическую работу включает в себя этап установки турбины внутри первичного канала.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что магнитное поле создают сверхпроводящим соленоидом, имеющим центральное отверстие, и тем, что первичный канал проходит через указанное центральное отверстие.

6. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что первичный канал находится в тепловом контакте с поглощающей тепло парамагнитной жидкостью, и дополнительно содержит этапы, на которых устанавливают вторичный канал в тепловом контакте с первичным каналом; и конденсируют несконденсировавшийся пар при температуре ниже температуры окружающей среды путем подачи пара во вторичный канал и передачи тепловой энергии из пара в поглощающую тепло парамагнитную жидкость.

7. Устройство для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащее парамагнитную жидкость в жидком состоянии при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды; средство для генерирования магнитного поля; первичный канал, идущий в магнитное поле; средство для намагничивания парамагнитной жидкости путем создания для нее возможности протекания по каналу к магнитному полю под воздействием сил магнитного притяжения, создаваемых магнитным полем; средство для преобразования тепла намагничивания в механическую работу с помощью турбины, установленной внутри канала; средство для размагничивания жидкости путем удаления магнитного поля, в результате чего создается понижение температуры в парамагнитной жидкости до температуры ниже первоначальной температуры, которая ниже температуры окружающей среды, за счет магнитокалорического эффекта, в результате чего обеспечивается возможность для парамагнитной жидкости поглощать тепловую энергию при температуре ниже температуры окружающей среды; и средство для повторения этапов намагничивания и размагничивания, обеспечивающих парамагнитной жидкости возможность непрерывно поглощать тепловую энергию ниже температуры окружающей среды.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что парамагнитной жидкостью является сжиженный кислород при криогенной температуре.

9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что магнитное поле генерируется сверхпроводящим соленоидом, имеющим центральное отверстие, и тем, что первичный канал проходит через центральное отверстие.

10. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что первичный канал находится в тепловом контакте с поглощающей тепло парамагнитной жидкостью, и дополнительно содержит вторичный канал в тепловом контакте с первичным каналом; и средство для подачи несконденсировавшегося пара при температуре ниже температуры окружающей среды во вторичный канал, в результате чего тепло от пара передается в парамагнитную жидкость для конденсирования пара при температуре ниже температуры окружающей среды.

11. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что несконденсировавшимся паром является пар, выводимый из криогенного двигателя, и тем, что содержит средство для рециркулирования сконденсировавшегося пара назад в криогенный двигатель.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что несконденсировавшимся паром является пар, выводимый из криогенного двигателя, и тем, что содержит средство для рециркулирования сконденсировавшегося пара назад в криогенный двигатель.

13. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что повторение этапов намагничивания и размагничивания также включает в себя центральный первичный канал, образующий замкнутый контур, содержащий парамагнитную жидкость и находящийся в тепловом контакте с жидкостью; множество расположенных через интервал сверхпроводящих соленоидов, имеющих центральные отверстия и установленных вокруг первичного канала, при этом первичный канал проходит через отверстия; турбину, установленную внутри первичного канала между соседними соленоидами; вторичный канал, установленный вокруг первичного канала в тепловом контакте с первичным каналом; множество камер с герметизирующими заслонками, установленных внутри отверстий, при этом камеры сообщаются с первичным каналом; средство для зарядки электрическим током чередующихся сверхпроводящих соленоидов, в результате чего генерируются магнитные поля в чередующихся соленоидах; средство для введения парамагнитной жидкости в камеры чередующихся имеющих магнитные поля соленоидов, в результате чего жидкость намагничивается; средство для разрядки чередующихся сверхпроводящих содержащих парамагнитную жидкость соленоидов путем передачи их тока в незаряженные соседние соленоиды, в результате чего происходит размагничивание парамагнитной жидкости, и создается понижение температуры в парамагнитной жидкости за счет магнитокалорического эффекта; средство, открывающее заслонки камеры, задерживающие парамагнитную жидкость, чтобы жидкость могла повторно намагничиваться при создаваемом силами магнитного притяжения ускорении в первичном канале в сторону магнитного поля соседних заряженных соленоидов, в результате чего тепло намагничивания может принять вид кинетической энергии; средство для преобразования тепла намагничивания в механическую работу путем преобразования турбиной кинетической энергии в механическую работу; средство для подачи несконденсировавшегося пара при температуре ниже температуры окружающей среды, выводимого из криогенного двигателя во вторичный канал, в результате чего пар конденсируется при температуре ниже температуры окружающей среды путем передачи тепловой энергии из пара в парамагнитную жидкость; и средство для повторения этапов передачи тока из заряженных соленоидов в незаряженные соленоиды, и обеспечения для жидкости возможности протекания из одного соленоида в другой соленоид по замкнутому контуру первичного канала с помощью коммутирующих схем и средств для открытия и закрытия заслонок, в результате чего парамагнитная жидкость подвергается ряду этапов намагничивания и размагничивания, создавая поглотитель тепла для поглощения тепловой энергии из пара, протекающего по вторичному каналу при температуре ниже температуры окружающей среды.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство для рециркулирования сконденсировавшегося пара назад в криогенный двигатель, в результате чего обеспечивается цикличность работы двигателя.

15. Устройство для создания низкотемпературного поглотителя тепла для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащее средство для намагничивания парамагнитной жидкости при первоначальной температуре, которая ниже температуры окружающей среды, путем воздействия на жидкость магнитным полем; средство для преобразования тепла намагничивания парамагнитной жидкости в механическую работу; и средство для удаления магнитного поля из жидкости, в результате чего обеспечивается понижение температуры в парамагнитной жидкости при температуре ниже температуры окружающей среды за счет магнитокалорического эффекта, и обеспечения для жидкости возможности поглощать тепло при температуре ниже температуры окружающей среды.

16. Устройство для конденсирования пара при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащее сверхпроводящий соленоид, имеющий центральное отверстие и генерирующий магнитное поле; камеру с заслонкой доступа, содержащую парамагнитную жидкость при первоначальной температуре ниже температуры окружающей среды и установленную на некотором расстоянии от сверхпроводящего соленоида; средство для открытия и закрытия заслонки доступа; канал, сообщающийся с камерой и отверстием сверхпроводящего соленоида, для обеспечения возможности для парамагнитной жидкости протекать из камеры в отверстие, проходя через канал, когда заслонка доступа открыта; турбину, установленную внутри канала между камерой и сверхпроводящим соленоидом; средство для намагничивания парамагнитной жидкости путем открытия заслонки доступа, в результате чего для жидкости обеспечивается возможность ускоряться по каналу к сверхпроводящему соленоиду под воздействием сил магнитного притяжения, создаваемых сверхпроводящим соленоидом, с намагничиванием парамагнитной жидкости за счет того, что та перемещается ближе к соленоиду, где магнитное поле более интенсивное, и обеспечения теплу намагничивания возможности принимать вид кинетической энергии жидкости, двигающейся по каналу; средство для преобразования тепла намагничивания в механическую работу путем преобразования направленной кинетической энергии жидкости, ускоряющейся по каналу, в механическую работу при помощи турбины; средство для разрядки сверхпроводящего соленоида; средство для размагничивания парамагнитной жидкости путем разрядки сверхпроводящего соленоида, в результате чего обусловливается понижение температуры в жидкости ниже первоначальной температуры, меньшей, чем температура окружающей среды, за счет магнитокалорического эффекта; и теплопередающее средство для отвода тепловой энергии из пара и поглощения тепловой энергии в парамагнитную жидкость при температуре ниже температуры окружающей среды за счет понижения температуры.

17. Конденсирующая система для конденсирования пара, выводимого из криогенного двигателя при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащая средство для изотермического намагничивания парамагнитного вещества при первоначальной температуре ниже критической температуры пара; средство для размагничивания намагниченного парамагнитного вещества, в результате которого создается понижение температуры в парамагнитном веществе ниже первоначальной температуры за счет магнитокалорического эффекта, обусловленного размагничиванием; средство для введения пара в тепловой контакт с парамагнитным веществом при более низкой температуре, в результате чего тепло передается из пара в парамагнитное вещество; и средство для рециркуляции сконденсировавшегося пара назад в криогенный двигатель, в результате чего обеспечивается возможность цикличной работы двигателя.

18. Конденсирующая система для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды, содержащая средство вмещения парамагнитной жидкости при температуре ниже температуры окружающей среды в конденсирующей системе; средство для намагничивания парамагнитной жидкости внутри конденсирующей системы при температуре ниже температуры окружающей среды; средство для преобразования тепла намагничивания в механическую работу, в результате чего уменьшается энтропия поглотителя тепла; и средство для размагничивания парамагнитной жидкости путем удаления магнитного поля, в результате чего происходит понижение температуры в парамагнитной жидкости за счет магнитокалорического эффекта для поглощения тепловой энергии при температуре ниже температуры окружающей среды.