1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28598
(51) F03G 6/00 (2006.01)
F24J 2/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0136.1
(22) 06.02.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Мунсызбай Толеухан Мусалимулы;
Жақсылықов Қуаныш Амангелдіұлы; Əбдіш
Нұршат; Мунсузбаев Мурат Толеуханович; Тулешев
Курманбай Тулешевич; Хусаинов Абрик Умарович;
Сабралы Сұлтан Еркінұлы
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения " Казахский
национальный технический университет им.
К.И. Сатпаева" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) KZ №24005, 2011
(54) УСТРОЙСТВО ПО ПРЕОБРАЗОВАНИЮ
СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ
(57) Устройство по преобразованию солнечной
энергии в механическую относится к энергетике, в
частности, к гелиотехнике и может быть
использовано в различных отраслях хозяйства в
качестве источника механической энергии.
Предлагаемое устройство состоит из
гелиоколлектора с легкокипящей жидкостью и
преобразователя энергии кипения в механическую
энергию и предназначено для повышения
коэффициента использования энергии солнца, и
упрощения конструкции преобразователя.
(19)KZ(13)A4(11)28598

2. 28598
2
Изобретение относятся к энергетике, в
частности, к гелиотехнике и может быт
использовано в различных отраслях хозяйства в
качестве источника механической энергии.
Известна солнечная паротурбинная установка
[SU, а.с. 855249 А, приоритет от 15.08.1981 г. МПК
F03G 6/06]. Указанная установка содержит
концентратор лучистой (солнечной) энергии и
включенные в контур циркуляции рабочего тела
приемник-парогенератор, паровую турбину,
регенеративный подогреватель с патрубками
подвода и отвода греющей и нагреваемой сред,
струйный конденсатор, активное сопло которого
соединено с выходным патрубком греющей среды
регенеративного подогревателя, а пассивное сопло -
с радиатором, причем установка дополнительно
снабжена дополнительным регенеративным
подогревателем, подключенным по линии греющей
среды на входе к выходу струйного конденсатора, а
на выходе - к патрубку отвода греющей среды
регенеративного подогревателя, а на выходе - к
входу радиатора.
Установка работает следующим образом.
Рабочее тело нагревается до высшей температуры
цикла в приемнике-парогенераторе теплом лучистой
энергии Солнца и поступает в первую ступень
турбины, где адиабатно расширяется. Затем в
основном регенеративном подогревателе от
рабочего тела изобарно отводят тепло к потоку
среды, идущему в приемник-парогенератор. После
указанного основного регенеративного
подогревателя поток рабочего тела разделяют. Часть
его поступает сначала во вторую ступень турбины,
где адиабатно расширяется, а затем в
дополнительный регенеративный подогреватель, где
от него изобарно отводят тепло к потоку,
вышедшему из диффузора струйного конденсатора,
и далее в радиатор, где рабочее тело изобарно-
изотермически конденсируют и изобарно
переохлаждают до температуры, близкой к
температуре окружающей среды. Из радиатора
рабочее тело поступает в пассивное сопло
конденсатора, где адиабатно расширяется и
нагревается в его камере смешения теплом,
отбираемым от другой части потока рабочего тела.
Другая часть потока рабочего тела из основного
регенеративного подогревателя поступает в
активное сопло конденсатора, где адиабатно
расширяется, а затем охлаждается в камере
смешения. В диффузоре струйного конденсатора
давление обоих потоков рабочего тела адиабатно
повышается до максимального в цикле, после чего
рабочее тело изобарно нагревается в обоих
подогревателях и поступает в приемник
парогенератор, где его температура опять
повышается до максимальной температуры цикла.
К недостаткам известной установки следует
отнести сложность ее конструкции, а также
относительно невысокий коэффициент полезного
действия.
Известна силовая установка на солнечной
энергии [Патент Российской Федерации №2184873,
приоритет от 13.12.2000 г. опубликовано
10.07.2002 г., МПК F03G 6/00], содержащая
генератор, испаритель, конденсатор и турбину с
низкокипящим рабочим веществом, в которой
испарение рабочего вещества происходит за счет
солнечной энергии, поступающей к испарителю
через теплоноситель, а конденсация рабочего
вещества происходит при помощи жидкого
охладителя, который отбирает тепло у
отработавшего пара, превращая его в жидкость,
охладитель проходит через теплообменник, где он
отдает отобранное у отработавшего пара тепло
веществу окружающей среды в периоды самой
низкой его температуры, а установка содержит
тщательно теплоизолированные накопительные
емкости для горячего теплоносителя и для
охлажденного теплоносителя, емкости для
охладителя, отобравшего тепло у отработавшего
пара, и для охладителя, отдавшего это тепло в
теплообменнике веществу окружающей среды, в
периоды его самой низкой температуры.
К недостаткам данного устройства относятся
сложность конструкции, использование холодного
материала в качестве охладителя, а так же низкий
коэффициент полезного действия.
Задачей изобретения является максимальное
использование энергии солнца с упрощенной
конструкцией преобразвателя.
Известна турбина «Əлемсақ» [Патент
Республики Казахстан №24005 приоритет от
08.07.2010 г. опубликовано 16.05.2011 г., МПК F01D
1/00], состоящая из диска с закреплёнными на нём
рабочими лопатками и неподвижной части. Рабочие
лопатки турбины закреплены по окружности с
различными радиусами вертикально к плоскости
диска, а неподвижная часть, состоит из устройства
подачи пара (газа), сопл и отражателя пара (газа),
выполненные в виде воронки, переходящей в сопло,
вырезанные в теле неподвижной части турбины.
Увеличение коэффициента использования энергии
пара (газа) осуществляется за счёт того, что пар (газ)
поступающий из сопла на турбину, ударяется на
рабочие лопатки диска с большим радиусом и
приводит ее во вращение. Дальше, отражаясь от
рабочих лопаток и направляющих (отражателей),
выполненных в виде воронки, переходящей в сопло
и вырезанные в теле неподвижной части турбины
пар (газ) с меньшей скоростью ударяется по
рабочим лопаткам меньшего радиуса. Далее,
отражаясь от рабочих лопаток меньшего радиуса и
направляющих (отражателей) с меньшим радиусом,
выполненных в виде воронки, переходящей в сопло
и вырезанные в теле неподвижной части турбины
пар (газ) с ещё меньшей скоростью ударяется по
рабочим лопаткам ещё меньшего радиуса и выходит
из турбины. Благодаря направленному движению
пара (газа) на рабочие лопатки, организованными
направляющими (отражателями), выполненными в
виде воронки, переходящей в сопло и вырезанные в
теле неподвижной части турбины использование
кинетической энергии пара (газа) достигается
максимальной величины.
Техническая задача решается за счет
использования гелиоколлектора с легкокипящей

3. 28598
3
жидкостью в качестве источника пара и турбины
«Əлемсақ» в качестве преобразователя
потенциальной энергии пара в механическую, что
упрощает конструкцию преобразователя с
максимальным использованием энергии солнца.
На фиг.1 показано устройство по
преобразованию энергии солнца в механическую
энергию, которая состоит из гелиоколлектора
(испаритель) 1 с легкокипящей жидкостью и
турбины «Əлемсақ» 2 соединенные через
трубопроводы 3, 4. Вал турбины подключен к
потребителю 5.
Устройство по преобразованию солнечную
энергию в механическую энергию работает
следующим образом.
Солнечные лучи нагревают гелиоколлектор 1 и
получают пар легкокипящей жидкости, который
через трубопровод 3 попадает в сопло турбины
«Əлемсақ», ускоряется и, ударяя по лопастям
турбины, приводит его в движение. Полученная
механическая энергия передается потребителю 5.
Пар, на выходе из сопла и в самой турбине
расширяясь охлаждается. Охлажденный пар, после
совершения работы, через трубопровод 4 обратно
попадает в гелиоколлектор 1, и цикл повторяется.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство по преобразованию энергии солнца в
механическую, состоящее из гелиоколлектора с
легкокипящей жидкостью и преобразователя
энергии кипения жидкости в механическую энергию
отличающаяся тем, что в качестве преобразователя
энергии кипения легкокипящей жидкости в
механическую энергию используется турбина
«Əлемсақ».
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч