열을 이송하기 위한 방법 및 장치

열을 이송하기 위한 방법 및 장치 {A DEVICE AND METHOD FOR TRANSPORTING HEAT}

본 발명은 원심력에 의해 가압된 유체 내에 열을 생성하는 것에 관한 것이다.

원심력을 사용하여 유체를 압축하기 위해 회전하는 장치가 알려져 있으며, 이때 유체는 가열되고 이러한 열을 장치 외주의 다른 유체 또는 매체로 전달한다.

이들 장치들에 공통적인 사항은 유체 중 하나가 외주에 배치된 노즐을 통해 장치를 구동한다는 것 및 유체가 원심력에 의해서만 장치를 통해 이송된다는 것이다.

외주에 배치된 상기 노즐의 내측과 외측 사이의 압력차가 크기 때문에, 유체 내에 높은 속도가 생성되며, 대응하는 큰 마찰 및 난류를 갖게 된다. 노즐이 회전 방향에 역방향으로 돌아가 있는 경우, 이 또한 회전 저항 및 마찰을 생성할 것이다. 이는 효율을 감소시킬 것이다.

유체가 비교적 고습도의 가스인 경우, 가스는 다른 유체로 열을 방출할 때 온도 감소 및 압력 증가에 기인하여 물을 응결시킬 것이다. 또한, 응결된 액체의 엔탈피는 상기 외주 노즐 이후의 가스 내의 온도 강하를 감소시킬 것이다. 이는 냉각 효율을 감소시킬 것이다.

외주의 노즐은 하나의 회전 속도에서 특정 온도 및 압력의 유체에 대해 최적화 구성되어 있다. 이 또한, 열악한 유연성을 초래한다.

본 발명의 목적은 종래 기술 장치의 상술한 단점을 피하는 열을 이송하기 위한 회전 장치를 획득하는 것이다.

이는 하기의 청구항으로부터 나타나는 바와 같은 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에서, 특히, 입구 및 출구가 주로 회전축에 존재하며 유체가 채널을 통해 외주로/외주로부터 이송되게 된다는 점 및 둘보다 많은 유체가 존재할 수 있으며, 이들 중 적어도 하나는 열을 제공하도록 압축될 수 있다는 점에서 효율이 향상된다. 압축성 유체는 외주 외부의 운무 형태의 다른 비압축성 유체와 직접적으로 열을 교환할 수 있다. 회전 장치는 밀봉부를 갖는 포위 및 배기식 보호 케이싱 내의 베어링 내에 장착된다.
상기 장치는 회전축을 중심으로 균형화되어 반경방향으로 배열된 적어도 두 개의 현가된 U 채널 구조체를 포함하고, 각 U 채널 구조체는 다수의 U 채널을 포함하고, U 채널은 회전축으로부터 장치의 외주로 연장되었다가 다시 복귀되며, U 채널 구조체는 U 채널을 통한 상기 유체의 이송을 위해 각각의 입구 채널 및 출구 채널에 연결되고, 채널 중 하나는 냉각 유체를 포함하고, 채널 내의 원심 압축에 기인하여 냉각 유체에 열이 발생되며, 열은 제2 채널 내의 더 낮은 온도를 갖는 가열 유체에 전달되고, 출구 이전의 가열 유체는 열 교환기로부터 받아들여진 열에 의해 가압되고, 냉각 유체는 입구 이전에 가압되며, 냉각 유체를 포함하는 채널은 냉각 유체 싱크 채널을 포함하고 가열 유체를 포함하는 채널은 가열 유체 싱크 채널을 포함하며, 냉각 유체 싱� �� 채널과 가열 유체 싱크 채널은 평행하고 인접하며, 상기 장치는 냉각 유체 싱크 채널과 가열 유체 싱크 채널 사이에 상기 채널들 사이에서 열을 전달하는 열 교환기를 더 포함한다.
상기 장치는 내부에 저압을 갖는 고정된 보호 챔버를 포함하고, 고정된 보호 챔버는 샤프트에 대하여 베어링 내에 배열되며, 입구 및 출구에서 U 채널 구조체에 대해 밀봉되며, 보호 케이싱은 U 채널 구조체를 둘러싸고, 회전 장치로부터 재료를 수용하기 위해 회전 장치의 노즐 열 외부에 배열된 디스크형 젝터 디퓨저가 보호 케이싱에 고정되며, 디스크형 젝터 디퓨저는 또한 보호 케이싱 내측에 저압을 생성한다.
다른 실시예로서, 냉각 유체와 가열 유체 사이에서 열을 이송하기 위한 방법이며, 상기 냉각 유체와 가열 유체를 장치의 회전축에 위치된 입구 및 출구를 구비하는 장치에 공급하는 단계, 상기 냉각 유체와 가열 유체가 원심력에 노출되도록 장치를 회전하는 단계, 냉각 유체를 포함하는 싱크 채널로부터 가열 유체를 포함하는 싱크 채널로, 유체가 원심력에 노출되는 경우 원심 압축에 의해 냉각 유체 내에 발생된 열을 전달하는 단계 및 가열 유체를 냉각 유체로부터 수용한 열에 의해 압축하는 단계를 포함하고, 가열 유체 및/또는 냉각 유체 중 적어도 하나 내의 열이 활용되고, 장치는 하나의 유닛으로서 회전되고, 장치의 출구에서의 가열 유체 내의 팽창 일이 장치의 입구에서 냉각 유체를 가압하기 위해 사용되고, 상기 장치는 그 입구로부터 그 출구 까지 가열 유체 및 냉각 유체의 수송을 위해 열적으로 단열된 싱크 채널 및 열적으로 단열된 상승 채널에 외주에서 연결된 열 교환기를 더 포함한다.

이제, 도면에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 종방향 축 단면의 구조도를 도시하며, 회전축의 일 측부 상에 단지 두 개의 U 채널 구조체가 도시되어 있으며, 회전축의 반대 측부는 도시된 측부와 동일하게 대칭적일 것이다.

도 1은 U 채널 구조체(107)를 형성하기 위한 본 발명의 주요 부분, 즉, 원통형 드럼 또는 디스크형 구조체 또는 트랙/쇼블(shovel)을 갖는 디스크 또는 회전축을 반경방향 또는 축방향으로 둘러싸는 조립된 파이프 또는 상술한 바의 조합을 도시하며, U 채널 구조체는 샤프트 입구 단부(103)에서 입구 채널(101, 102)에 연결되고, 샤프트 출구(110)에서 출구 채널(111, 112)에 연결되어 있다. 샤프트 단부들(103, 110)은 베어링(113) 내에 현가되며, U 채널 구조체를 회전시키도록 구성된 구동 수단(미도시)과 연결되어 있다. 구조체는 샤프트(103)의 중심으로부터 싱크 채널(104)로 가열 유체를 공급하기 위한 입구 채널(101)을 포함하고, 이는 그 싱크 채널(105)에 냉각 유체를 공급하기 위한 입구 채널(102)의 샤프트 단부(103)를 둘러싸고 있으며, 싱크 채널(105)은 열 교환 그릴이 그 위에 장착될 수 있는 가열 유체 싱크 채널(104)을 둘러싸거나, 다른 방식으로 그와 열적으로 접촉한다. 또한, 가열 유체 싱크 채널(104)은 구조 보강을 위해, 그리고, 더 양호한 열 교환을 위해 싱크 채널들(104, 105) 사이의 열 교환기(106)를 형성하는 가열 그릴을 포함할 수 있다. 유체들이 입구 이전에 동일한 온도를 가지고, 그 싱크 채널(105) 내의 냉각 유체가 원심력에 기인하여 더 많이 압축될 수 있으며, 추가적으로, 그 싱크 채널(104) 내의 고온 유체에 대해 더 낮은 cp를 갖는 경우, 냉각 유체는 더 승온될 것이며, 외주(107)를 향한 그 경로 상에서 연속적으로 가열 유체에 열을 전달할 것이고, 외주(107)에서 열 교환이 중지되고, 유체는 추가로, 외주로부터 가열 유체의 상승 채널(108) 및 냉각 유체의 상승 채널(109) 내에서 회전축을 향해 내향하여, 그리고, 그 출구를 향해 서로 단열된 상태로 유동하며, 이 출구에서, 가열 유체 출구 채널(111)은 출구 샤프트(110)의 단부에서 냉각 유체 출구 채널(112)에 의해 포위되어 있다. 그후, 냉각 유체는 냉각을 위해 사용되고, 가열 유체는 가열을 위해 사용된다. 냉각 유체의 조절된 유동을 위해, 그 싱크 채널(105)에 대해 더 높은 원심력을 제공하는 그 상승 채널(109) 내의 더 높은 중력 밀도를 상쇄하도록 입구(102) 이전에 조절된 압력이 제공되어야 한다. 그리고, 가열 유체에 대하여, 이는 반대가 될 것이며, 따라서, 출구(111)에서의 조절된 압력 규제(미도시)에 의해, 또는, 입구(102) 이전의 냉각 유체의 상기 조절된 압력과 대략 동일한 일을 제공하는 적응된 압력 에너지 변환 장치(예컨대, 터빈/터보-차저)를 통해 가열 유체를 통과시킴으로써, 출구(111)에서 과압을 형성하고, 그 상승 채널(108) 내의 중력 밀도는 싱크 채널(104) 내에서 보다 낮을 것이다. 또한, 냉각 유체의 출구도 상기 순환을 달성하도록 반경방향 외향 연장된 상태로 배열될 수도 있지만, 이는 더 낮은 효율을 제공한다.

유체 입구 채널(101, 102) 및 출구 채널(111, 112)은 그 샤프트 단부(103, 110)(미도시)를 둘러싸도록 배열될 수 있거나, 샤프트는, 기밀 벽으로 중간에서 폐쇄되어 있고 입구 채널 중 하나가 단부들 중 하나를 위해 사용되며 다른 단부는 출구 채널을 위해 사용되는 적응된 튜브이다. 파이프 단부들은 그 각각의 싱크 채널 및 상승 채널에 연결되어 있다.

상기 U 채널 구조체 또는 싱크 채널(104, 105) 또는 상승 채널(108, 109)은전체적으로 반경방향으로 굴곡되거나, 부분적으로 회전 방향(미도시)의 역방향으로 굴곡되도록 구성될 수 있다.

입구로부터 출구까지의 채널은 후술된 바와 같이 폐쇄된 시스템 내에 있지 않으며, 침전된 재료 및 일부 유체가 외주(107) 위의 적응된 노즐의 열을 통해 외주의 외부 표면을 따른 원형 디스크 형상의 젝터(jektor) 디퓨저(미도시)와 회전 장치의 일련의 노즐/노즐로부터 재료를 수용하는 U 채널 구조체 내로 전달될 수 있으며, 이는 회전하지 않으면서 젝터 디퓨저가 부착되어 있는 배기된 보호 케이싱(미도시) 내에 저압을 형성하고, 배기된 보호 케이싱 내에서 회전축 둘레에서 반경방향으로 배열되고 균형화되어 있는 U 채널이 있으며, 이는 입구 및 출구에서 밀봉되어 있고, 상기 고정된 배기된 보호 케이싱에 대해 베어링 내에서 현가되어 있으며, 배기된 보호 케이싱에서 저압/진공은 회전 저항을 감소시킨다.

예로서, 함습 공기가 입구(102)에 사용되는 경우, 침전되는 상기 재료는 먼지 및 물일 수 있다. 또한, 입구(102)에서의 유체/공기에 조절된 양의 무화된 물 또는 다른 비압축성 매체나 액화된 액체(미도시)가 추가될 수도 있으며, 매체의 무화도(automization)는 외주를 향해 연속적으로 외향하는 매체를 무화시키는 쇼블 또는 파이프 내의 또는 그 둘레의 적응된 채널 내에서 접선방향으로 매체가 통과할 수 있게 함으로써 유지된다. 매체/물은 더 반경방향적인 경로로 유동하는 유체/공기를 통해 외향하는 나선형 형상의 접선방향 운동을 가질 것이다. 비교적 큰 표면적을 형성하는 매체/물은 유체/공기로부터 신속하고 직접적으로 열을 수용하고, 가능하게는 추가적으로 싱크 채널(105)로부터의 다른 냉각 유체로부터 간접적으로 열을 수용하며, 싱크 채널(105)은 또한 채널(104) 내의 매체/물 없이 가열 유체가 가져야 하는 전체 또는 그 부분적 온도를 유지한다. 유체 내에서 더 길게 부유되도록 하는 매체/물의 조절된 최적의 무화도에 의해, 이는 외주(107)를 향한 압력 및 온도를 증가시키고, 여기서, 이는 적응된 축방향 채널 길이로 존재하여야 하며, 그래서, 매체/물은 침전될 수 있고, 속도는 느려지며, 상기 노즐 내에서 외주(107) 위로 추가적으로 인도된다. 상기 젝터 디퓨저 이후에, 매체/물과 소정의 다른 유체가 분리되고, 높은 압력을 가지게 되면, 이는 특히, 장치의 회전 및/또는 유체/매체의 순환 또는 다른 에너지 변환에 전체적으로 또는 부분적으로 참여하도록 사용될 수 있다. 따뜻한 물은 젝터 디퓨저 이후 그 압력의 작용을 수행한 이후에 활용될 수 있다. 물 운무에 의해 추가되는 냉각 유체로서 공기만을 사용함으로써, 입구로부터의 가열 유체는 상술한 바와 같이 되고, 이 또한 공기로부터 물을 가져오며, 더 높은 온도 및 더 높은 상대 습도에서 더 많이 가져오게 된다.

유체 중 하나가 현재까지 설명된 것의 반대로 유동할 수 있다. 이때, 이는 역류형 열 교환기(106)를 형성한다. 현재의 해법은 가열 유체가 열 교환기(106)의 회전축을 향해 내향하는 냉각 유체에 열을 방출하지 않거나 제한된 정도로 방출하도록 이루어질 필요가 있다. 이러한 필요성은 채널이 반경 지점으로부터 적절한 재료로 서로 단열되고 냉각 유체로부터의 반경방향 내부가 가열 유체에 대해 더 차가워지는 경우 사라지게 된다. 역류식 해법에 의해, 채널(109) 내의 가열 유체도 냉각 유체의 채널(108)에 대해 열적으로 절연되어야 한다.

입구(101)로부터 출구(111)까지의 가열 유체 채널 및 냉각 유체 채널(102, 112) 양자 모두 또는 유체 채널들 중 하나는 폐회로(미도시)일 수 있으며, 여기서, 유체는 각 채널 내에서 그 열 교환기로 인도되고, 각 채널 내에서 샤프트 단부로부터 인도되며, 샤프트 단부는 외부 및 정적 채널과 열 교환기에 대한 적응된 고정부(tightening)를 구비하거나, 유체는 채널 내에서, 외부에 적응된 원형/디스크형 가열 그릴을 구비하는 장착된 원통형 중심 단부 열 교환기를 통해 회전 장치의 샤프트 단부의 각 측부로/각 측부로부터 인도되고, 주위로부터의 주변 공기일 수 있는 열 교환 매체는 팬형 보호 케이싱 내의 회전 열 교환기의 외부 표면 위의 반경방향/접선방향 채널 내로 유동하며, 공기는 격벽의 다른 측부 상에서 접선방향/반경방향 대향 방향의 채널 내에서 팬 � �이싱을 벗어나고, 격벽은 팬 케이싱 및 매체 입구/출구 채널에 장착되어 있고, 샤프트에 평행하며, 원형 냉각 그릴을 위한 트랙을 구비하고, 이는 그와 냉각 그릴 사이에 작은 간격을 갖는 상태로 로터 열 교환기에 대해 반경방향으로 구성되어 있으며, 여기서, 공기는 가열 유체 측부로부터 열을 수용하고, 회전 장치의 샤프트의 대향 단부 상의 냉각 유체 열 교환기로부터 냉기를 수용한다. 냉각 그릴 사이에 적응된 간격 및 그를 위해 이들이 적응되어 있다는 사실을 사용함으로써, 로터 열 교환기는 열 교환 매체/공기의 순환을 수행할 수 있으며, 또한, 이는 비교적 큰 표면적을 제공하고, 이러한 표면적은 열 교환을 위해 유리하며, 열교환기가 또한 소형화되게 된다. 유체는 역시 더 높은 압력에 적응된 폐회로를 구비할 수 있으며, 이는 본 발명의 장치가 더욱 소형화될 수 있게 한다. 이 경우, 양 유체를 위한 폐회로를 사용함으로써, 잭터 디퓨저에 대한 필요성이 없으며, 배기된 보호 케이싱 내의 저압은 이때 진공 펌프 같은 적절한 자원에 의해 형성되어야 한다. 냉각 유체의 순환에 기인하여, 이는 후술된 바와 같이 적절한 자원에 의해 수행되어야 한다.

상기 U 채널을 포함하는 디스크형 회전 장치를 사용함으로써, 베어링 및 샤프트는 적어도 두 개의 베어링을 갖는 회전 장치의 일 측부 상에 축방향으로 구성될 수 있다. 또한, 축방향 힘의 제거를 위해 샤프트의 각 단부에 회전 장치가 존재하고 입구(101, 102)가 샤프트로부터 자유로워지는 것이 유익하다.

폐회로에서, 냉각 유체는 또한 가열 유체의 자체 순환에 관하여 적응된 회로를 위한 압력을 가져야 하며, 최상의 열 교환 효과는 압축기가 냉각 유체, 그리고, 가능하게는 가열 유체를 위한 열 교환기 이후에 연결될 때이며, 상기 외부적 열 교환기를 구비하는 경우에서와 같이, 압축기는 냉각 유체의 입구 이전에 폐회로 내에 배열될 수 있거나, 압축기는 회전 장치 내의 현가 베어링 내에 배열되며, 회전 장치는 싱크 채널 보다 매우 작은 반경을 갖는 냉각 매체 싱크 채널의 전방에서 쇼블을 구비한 원심 로터를 갖고, 원심 로터가 동일한 방향으로 장치 보다 높은 회전을 가지며, 반경방향 및 접선방향의 결과적인 부하 내에서 슬링(sling)하는 냉매도 냉매가 그 싱크 채널 내에 수용될 때 U 채널장치의 회전을 구동할 수 있다. 또한, 이는 개회로에서도 이 방식으로 이루어질 수 있다. 입구 내로 연장되는 그 샤프트 또는 베어링 및 사이의 밀봉부를 구비하는 샤프트를 통한 회전 장치까지의 다른 샤프트 단부 같은 적절한 수단에 의해 원심 로터의 회전 동작이 수행되고, 로터 샤프트는 모터에 직접적으로 연결 및/또는 기어에 의해 연결 및/또는 임의의 회전 에너지가 가열 유체의 압력/순환으로부터 터빈을 통해 공급되고, 터빈은 원심 로터의 샤프트에 연결된다. 또한, 축방향 터빈이 냉각 유체의 입구의 전방에 연결될 수 있으며, 샤프트가 회전 장치의 샤프트 내의 밀봉부와 부착되고, 터빈 샤프트는 가열 유체의 출구 이후에 연결된 축방향 터빈에 연결된다. 터빈 샤프트는 추가로 회전 장치의 U 채널 및 터빈 양자 모두의 일정한 회전을 유지하기 위해 나머지 에너지를 공급하기 위한 적절한 수단과 접촉하거나, 유체 내의 압력이 증가될 수 있다. 이러한 해법의 장점은 입구/출구가 더 작은 반경을 가질 수 있으며, 수렴 및 발산하고, 유체의 축방향 속도가 현저한 손실 없이 높을 수 있으며, 반경방향 속도는 외주(107)로부터 외향 및 내향 양방향으로 더 큰 단면적에 따라 감소하게 된다는 것이다. 공기의 배기 및 가압되도록 구성될 수도 있는 그 채널에 대한 적절한 유체의 재충전은 각 유체의 회전축에 배열되는 적절한 밸브 또는 후술된 바와 같은 압력 탱크에 의해 수행될 수 있다.

회전축 상을 횡단하는, 그리고, 회전축 둘레에 중심설정된 적어도 하나의 디스크 또는 관형 열 교환기(106)(미도시)는 냉각 유체를 위한 적어도 하나의 순환 채널과 가열 유체를 위한 적어도 하나의 순환 채널을 외주(107)에 포함하며, 냉각 유체의 입구로부터의 공급 채널은 냉각 유체 채널에 연결되고/회전축에 가장 근접한 열교환기 내에 있으며, 열 교환기 내의 냉각 유체 순환 채널로부터 외주 내로, 그리고, 회전축으로, 그리고 출구로 연결된다. 현용의 열 교환기 방향 내의 가열 유체 순환 채널은 냉각 유체 순환 채널에서 설명하 것과 동일한 방식으로 연결될 수 있으며, 유동 방향은 냉각 유체와 동일하거나 반대일 수 있다. 유체가 반대 방향으로 유동하는 경우에, 냉각 유체 순환 채널 내의 냉각 유체는 외주에 대해 외향하는 그 느린 주연 속도를 유지하려고 할 것이며, 이는 회전 방향에 대해 상대적 순환을 형성한다. 열 교환기 내의 그 채널(들)로 외주로부터 도입되는 가열 유체에 대해, 가열 유체는 그 높은 주연 속도를 유지하려고 할 것이며, 그래서, 가열 유체는 냉각 유체의 대향 방향으로 회전 방향과 함께 상대적으로 이동할 것이며, 이는 열 교환 효과를 증가시킨다. 더 많은 원형 열 교환기가 회전축을 향해 일렬로 내향 연결될 수 있다.

원형 열 교환기는 서로 다른 직경의 다수의 튜브(미도시)를 갖도록 배열될 수 있으며, 더 큰 원형 열 교환기가 더 작은 원형 열 교환기를 둘러싸게되고, 이들은 회전 샤프트/축을 중심으로 전체 길이를 둘러싸고 그에 중심설정되며, 디스크가 샤프트 상에 중심설정되고, 이 디스크는 파이프의 각 샤프트 단부를 지지하고 그에 대해 배열되며, 이는 가스와 내부 사이에서 밀봉한다. 디스크는 반경방향 채널을 형성하기 위해 필요한 트랙 중 하나 이상과 함께 배치될 수 있으며, 이는 유체가 회전하게 하고, 유체를 두 개의 파이프 사이의 공간으로부터 또한, 최내측 튜브와 유체를 위한 채널을 형성하는 샤프트 사이의 공간으로부터 인도한다. 또한, 샤프트는 상술한 바와 같은 파이프일 수 있다. 파이프를 통해 유동하는 유체는 결과적으로 접선방향/축방향이며, 추가로, 유체는 그 반경방향 외향/내향 파이프의 단부로부터 제2 유체 채널 반경방향 내측/외측에 있는 차순위 열 교환기 파이프 채널로 이동하거나, 유체는 회전 샤프트 내외로 인도된다. 본 경우의 외주를 향해 외향한 역방향 열 교환 유동에 의해, 유체는 샤프트/회전축에 가장근접한 파이프 채널 내에서 시작하고, 제2 유체는 반경방향 외측의 파이프 채널 내에서 시작하며, 내부의 유체는 그 외부로 이동하는 등이다. 유체는 그들이 도입되는 파이프 채널에 관하여 반대 방향으로 축방향으로 이동할 것이다. 다수의 파이프 채널 이후, 유체는 외주에서 그 축방향 측부 각각으로부터 반경방향으로 그 절연된 채널 내로 회전축을 향해 그 입구로 다시 내향 분기될 것이며, 여기서, 유체는 회전 장치의 샤프트 단부의 상기 단부 열 교환기를 통해 유동할 수 있고, 이들은 회전 장치 샤프트 단부에 대해 배열 및 지지되어 있으며, 열 교환기는 또한 샤프트 단부 상의 상기 디스크/디스크들의 외부 표면에 대하여 장착 및 지지되고, 각 열 교환기는 축방향 채널 분할기 파이프로 분할되고, 축방향 채널 분할기 파이프는 또한 상기 디스크에 부착 및 지지되어 있으며, 분할기 파이프는 원통형 열 교환기의 내부 측부와 샤프트/회전축 사이에 배열되어 있고, 여기서, 이는 외부 및 내부 측부 내의 상기 파이프의 반경방향 공간의 균등한 축방향 단면적이고, 동일한 영역은 또� �� 열 교환기의 단부와 파이프 섹션의 단부 사이의 개구 내에 있다.

이는 열 교환기 내의 유동 채널을 형성하며, 유체는 외부 채널 내의 U 채널열 교환기로부터 열 교환기의 단부로 도입되고, 그후, 반경방향 내향으로 향하며, 추가로, 중심 채널로 축방향으로 향하고, 다시 U 채널로 향하며, 외주를 향해 외향하여 새로운 열 교환하고, 상술한 바와 같이 폐쇄 회로 내에서 유동한다. 외주를 향해 외향하는 최내측 파이프 채널에서, 잔류 유체는 서로를 향해 가열/냉각 열 교환하며, 그래서 이들은 그들이 외주를 향해 외향하는 그 파이프 채널 내로 추가로 향해지기 이전에 동일한 온도가 되고, 외주에서, 전술한 바와 같이, 하나의 유체는 더 뜨거워지게 된다. 이들 조합의 종합은 상대적으로 큰 오버 표면적을 제공하며, 유체는 더 높은 유속 및 압력을 가질 수 있다. 냉각 유체의 이동을 위한 압축은 상술한 바와 같이 수행될 수 있거나, 후술된 바와 같이 수행될 수 있다. 베어링, 배기된 보호 케이싱 내의 저압/진공 및 그 밀봉과, 회전 장치의 회전은 전술된 바 또는 후술된 바와 같을 수 있다.

열교환기의 중심 채널의 상기 내부 단부 내측에서, 축방향 터빈은 냉각 유체를 압축 및 이동시키도록 배열될 수 있고, 가열 유체로부터의 압축은 에너지 변환될 수 있다(미도시). 그리고, 장치가 가능하게는 휘발성 가스를 사용하기 위해 절대적으로 기밀되어야할 때, 이는 미소한 간극을 갖는 열 교환기의 기밀 단부 덮개에 대해 배열되는 다수의 자석/전자석 반경방향의 터빈 샤프트에 연결될 수 있으며, 단부 캡이 자기장의 통과를 허용하는 재료로 이루어질 때, 이는 단부 캡의 다른 측부 상의 자석과 동일한 반경방향 거리를 갖는 동일한 수의 전자석을 보유하는 단부 캡의 외부 표면 상에 존재하며, 각 측부 상의 자석은 서로를 위해 좌우에 존재할 것이며, 자석은 자석의 외부 표면이 에너지 변환 및 회전을 위한 적절한 펀드(funds)에 연결될 때 터빈을 구동하도록 접촉하며, 냉각 유체 측부에 대해 전자기 모터일 수 있고, 가열 유체 측부에 대해 전기 터빈 발전기일 수 있으며, 이는 회전 장치와 동일한 방식으로 고속으로 회전하� ��, 회전 장치의 회전 방향에 대해 그 터빈을 작동시키는 냉각 유체의 전기 모터로의 전기를 발생시킨다. 유체 사이의 최적의 유동을 위해, 냉각 유체의 전기 모터의 외부적 소스로부터 조절되 양으로 추가된 전기를 제공하도록 규제할 수 있으며, 동시에, 가열 유체의 발전기로부터의 전기는 조절된 양을 감소시킨다. 이런 터빈은 상술한 바와 같이 반대 방향으로 회전할 수 있거나, 동일 방향으로 회전할 수 있거나, 또는 더 높은 속도의 회전 장치를 구비할 수 있으며, 더 높은 속도의 회전 장치를 구비하는 경우는 냉각 유체 전기 모터 또는 에너지가 공급되는 다른 적절한 회전 수단에 여분의 전기가 추가될 때 U 채널을 갖는 회전 장치의 회전을 수행할 수 있을 것이다. 이는 상술된 바 및 후술된 바와 같이 회전 저항을 감소시키기 위한 다른 기준들이 충족되는 경우이다.

더 높은 가능 열 교환 면적을 달성하기 위해, 그리고, 더 높은 유동 통과를 제공할 수 있는 최저 가능 유동 저항에 관한 최적화를 위해, U 채널 열 교환기(106)는 원추형 형상을 형성할 수 있으며, 이는 샤프트 둘레를 둘러싸고 샤프트에 중심설정되어 있으며, 여기서, 입구(101, 102)는 외주(107)를 향해 외향하는 무딘 단부와 날카로운 단부로부터 이루어지며, 상승 채널의 원추형 형상의 무딘 단부는 서로 연결되고, 서로로부터 절연되며, 출구(111, 112)로 내향하는 원추부를 향한다. 원추 형상은 무딘 단부들이 서로 대면하는 상태로 각 샤프트 단부를 위한 적어도 세 개의 균등한 길이의 원추형 튜브로 이루어질 수 있으며, 파이프는 적응된 치수로 이루어지고, 이들은 샤프트에 대한 크기 만큼 서로 내에 일렬로 존재하며, 그들 사이의 간격은 반경방향 최외측일 수 있는 적응된 냉각 유체 채널을 형성하고, 그후, 가열 유체는 내부의 반경방향 공간 내에서 채널 내로 진행한다. 파이프는 샤프트에 지지/부착될 수 있으며, 다양한 쇼블로 중심설정되고, 쇼블은 내부 튜브의 내측에 놓여지거나 그에 부착되며, 이는 쇼블에 부착되는 유체 채널에 반경방향으로 외향하며, 이는 유체가 회전하게 하고, 파이프는 지지 및 강화된다.

본 발명은 두 개의 정적 및 중공 샤프트/파이프(103, 110)(미도시)를 포함할 수 있으며, 이들은 회전하지 않고 U 채널 구조체의 양 측부 상에서 각 샤프트를 위한 보강식 축방향 규제기에 고정되며, 베어링이 상기 정적 샤프트의 단부 상에 배설되어 있고, 지지 U 채널 구조체(107)의 외부 표면을 향해 회전축 상에 중심설정되어 구성되며, 상기 중공 샤프트 단부(103, 110) 내측에서, 이는 U 채널 구조체의 다른 측부 상의 하나의 측부 채널 및 출구 채널(111) 상의 가열 유체를 위해 입구 체널(101)을 형성하는 정적 채널을 구성 및 중심설정하고, 상기 중공 정적 샤프트 단부의 내부 측부와 가열 유체 채널(101, 111)의 외측 사이의 공간은 U 채널 구조체의 다른 측부 상의 하나의 측부 채널 및 외부 채널(112) 상의 냉각 유체를 위한 입구 채널(102)을 형성하며, 상기 입구 채� �(101, 102)의 단부에서, 이는 조절가능한 스테이터 블레이드에 장착되며, 이 조절가능한 스테이터 블레이드는 적응된 회전을 실행하기 위해 입구 측부의 U 채널 구조체에 회전 방향으로 가압된 입구 유체를 제어하도록 구성되고, U 채널의 입구 및 출구에는 회전 방향을 향해 완전히 또는 부분적으로 후향 굴곡된 쇼블이 장착되어 있고, 쇼블을 지나서, 상기 출구 채널(111, 112)의 단부에는 출구 채널을 따라 가압된 출구 유체를 제어하도록 구성된 스테이터 블레이드가 장착되고, 언급된 보호 케이싱이 상기 축방향 규제기 상의 밀봉부와 함께 장착되며, 축방향 규제기는 U 채널 구조체의 각 측부 상에서 축방향으로 샤프트를 적응시킨다. 또는 밀봉부는 배기된 보호 케이싱의 중앙 개구에서 U 채널을 위한 회전 장치 사이에 구성된다.

가압된 아르곤 또는 낮은 cp를 갖는 유사한 무거운 가스가 사용될 수 있는 폐쇄 시스템 내의 냉각 유체 및 공기가 사용될 수 있는 개방 시스템 내의 가열 유체를 구비하는 본 발명에서, 외주로부터의 가열된 가열 유체/공기가 가열 유체의 출구 외측에서 또는 그를 초과하여 냉각 유체의 열 교환기 내에서 열 교환할 수 있다. 최적의 열 교환시, 가열 유체는 주변 온도에서 추가로 가압되어 전달될 것이다. 동일한 바는 대향하는 냉각 유체가 공기이고 가압된 수소 또는 헬륨 또는 다른 적절한 가스가 출구에서 냉각 유체를 가열시키는 폐쇄 시스템 내의 가열 유체인 경우에 발생하며, 이제, 가열 유체를 위한 상기 터빈은 상술한 바와 같이 입구에 대해 공기/냉각 유체를 압축시키는 축방향 압축기에 연결될 수 있다. 그리고, 회전의 잔여 에너지는 축방향 압축기의 다른 샤프트 측부에 연결될 수 있다. 이는 역시 장점을 갖는 유체 입구 이전에 연결될 수 있거나, 다른 열역학적 장치 내에 통합되는 양자의 경우에 매우 효율적인 열적 압축기를 생성한다.

본 발명은 직렬로 연결될 수 있으며, 이 경우, 단계들 중 하나 이상 사이의 외부/내부 가열/냉각에 가열 유체 및 냉각 유체 양자 모두를 위한 열 교환이 직렬로 이루어지며, 다수의 직렬 링크가 유체 중 적어도 하나를 위한 저온 또는 고온 및 압력 증가 각각을 위한 직렬 링크내의 단계들 사이에서 교차 열교환할 수 있다.

또한, 본 발명은 낮은 비등점을 갖는 암모니아와 물의 혼합물 또는 다른 적절한 액화된 유체에 적용될 수 있는 액화된 가열 유체일 수 있으며, 이는 상승 채널 내에서, 그리고, 가열 유체의 출구까지, 냉각 유체에 대해 충분한 온도차가 있고, 외주에 형성된 압력에 관하여 비등점이 달성되는 경우 외주에서 그 상승 채널의 시작시 증기/가스로 상 전환하고, 그후, 터빈을 통해 고압으로 공급될 수 있으며, 터빈에서, 가열 유체는 터빈 이전 또는 이후의 냉각 유체 중 일부로부터의 가능한 열 교환에 의해 팽창시 다시 액체로 응결된다. 압력을 제한하고, 냉각 유체가 달성하는 온도에 관한 그 비등점 및 액체의 외주에 대해 압력을 적응시키기 위해, 액체 내의 물 거울은 형성되는 증기 압력 및 더 낮은 원심력에 의해 더 가벼운 증기에 대한 피스톤으로서 작용하는 액체 압력에 대한 외주로부터의 반경방향 높이에 적응될 수 있다. 또한, 물 컬럼은 입구에서 저압을 형성하도록 구성될 수 있으며, 액체는 열 교환기 내의 적절한 반경방향 지점으로부터 냉각 매체에 의해 응결될 수 있고, 가열 유체 입구를 향해 내향하며, 가열 유체 입구에서 냉각 유체의 온도는 가열 유체와 동등해지고, 폐회로 내에서 복귀될 수 있거나, 이는 주변으로부터 회전 장치로의 열 또는 외부 소스로부터의 열을 얻고, 이 열과 압축 열의 합은 외주를 향해, 그곳의 열 교환기로 향하거나 이는 이제 샤프트 단부로부터 샤프트로의 역류 열 교환기일 수 있으며, 외주를 통해 가열 유체는 이제 또한 다소 그 상승 채널내에 탑승하게 된다.

회전 장치의 U 채널의 현가된 베어링은 적응된 롤링 베어링, 글라이딩 베어링 및 자기 배어링을 구비할 수 있다.

회전 장치는 자체-재균형 메커니즘을 갖고 배열될 수 있으며, 이러한 자체 재균형설정 메커니즘은 회전축을 중심으로 중심설정되고, 회전축 둘레를 횡단하는 적어도 하나의 순환 채널일 수 있으며, 이러한 순환 채널은 적절한 액체 또는 금속 광석 유사체의 소형 볼로 절반이 충전된다.

그 상승 채널 내의 더 높은 밀도를 보상하기 위한 냉각 유체의 입구 이전의 압축 에너지는 동일한 온도차에서 냉각 유체의 냉각 및 팽창을 갖는 종래의 압축에 비해 크게 더 낮을 것이다. 회전에 의해 외주에서 채널 내의 냉각 유체 내에 압력 및 온도를 달성하기 위해 비교적 최소의 에너지가 필요하기 때문에, 그리고, 밀도 및 압력 양자 모두를 증가시키도록 싱크 채널을 향한 냉각 유체의 상승 채널 내의 더 높은 질량 밀도가 입구 이전의 압축에 의해 보상되기 때문에, 동일한 방향의 유동 열 교환에서, 냉각 유체는 외주를 향해 연속적으로 외향하면서 냉각되며, 이는 이론적으로 외주에서만 열 교환이 수행되는 것에 비해 입구의 압축 작업의 50% 에너지 감소를 제공할 것이다.

그러나, 다른 한편, 가열 유체의 터빈으로부터의 상기 팽창 작업이 입구 이전의 냉각 유체의 압축기의 압축으로 완전히 또는 부분적으로 변환될 수 있을 때, 열 교환은 외주에서만 실행될 수 있고, 여기서, 추가적인 압축 에너지가 동일 축 상에 인가될 수 있으며, 그후, 이는 어떤 경우든 유체의 순환 및 상기 터빈/압축기와 U 채널을 구비한 회전 유닛의 회전을 유지하기 위해 필요한 미소한 에너지를 공급받으며, 샤프트를 둘러싸는 디스크를 구비한 상기 축방향 파이프 채널이 사용될 수 있으며, 여기서, 세 개의 파이프는 외주에서 유체를 위한 두 개의 축방향 열 교환기 채널을 형성한다. 그리고, 유체 싱크 채널 및 상승 채널은 서로 열적으로 단열되어 있다. 출구에서의 가열 유체의 온도 및 압력 양자 모두가 증가할 것이며, 그 반대도 마찬가지로, 냉각 유체의 출구에서는 낮은 압력 및 온도 양자 모두가 존재할 것이지만, 이는 입구로부터의 압축기로부터의 압력에 의해 보상된다. 폐쇄 시스템에서, 양 유체에 대해 주변과의 열 교환을 위한 열/냉기가 남아있을 수 있으며, 단열된 유체가 외주 열 교화기를 향해 그 싱크 채널 내에서 인도되기 이전에, 회전축에서 두 개의 유사한 축방향 채널 내에서 상술한 바와 같이 균등화된다. 이 경우에, 상술한 바와 같은 역류형 열 교환이 유익하다. 그리고, 여기서 폐쇄 시스템 내에서 단 하나의 유체가 가압 및 적응되는 경우, 폐쇄 시스템 내의 유체에 따라 회전축 외부로 채널을 통해 주변으로부터 인도되는 냉각 또는 가열 유체 각각으로부터 가스 또는 주변 공기를 갖는 다른 U 채널내의 개방 시스템을 구비하며, 가스/공기는 차갑거나 뜨거운 상태로서 공급되거나, 다른 유체의 외부측/단부 열 교환기에 대해 유체가 열 교환하며, 외주로부터의 열 교환은 균등화되고, 가압되며, 유체는 주변 온도에서 인도되며, 이는 압력을 발생시키는 직렬로 연결된 동일한 방법에 의한 다수의 유사한 장치에서 이어질 수 있다. 이는 매우 깔끔하고 효율적인 열적 압축을 제공한다. 직렬적 지속 단계에서, 유체는 주변에 냉기를 생성하는 폐쇄 시스템에서 냉각 유체로부터 가열될 수 있고, 이제, 직렬체의 입구로부터의 유체는 외주에서 추가로 가열되는 가열 유체이며, 이는 에너지로 변환될 수 있는 출구에서의 압력 및 온도를 증가시킨다. 주변과의 열 교환기로서 폐쇄 시스템 내에 가열 유체가 존재한다면, 최종 단계와 동일한 방식이다. 그후, 직렬체 내의 유체는 주변으로부터 출구로의 단열 팽창을 갖는 냉각 유체일 것이고, 냉각 유체는 그후 에너지 활용을 위해 축방향 터빈을 통과하고, 냉각 유체는 매우 차가워지게 되며, 그후 가스가 분리될 수 있다. 예로서, 냉각 유체가 배기되는 경우 CO ₂ 이다. 상기 교차 결합 직렬체에 의해, 이 방식으로 가스를 매우 많이 냉각시키는 것이 가능하며, 이 가스의 대부분은 이 방법 및 장치에 의해 분리될 수 있다.

폐쇄 시스템에서, 회전 시작의 개시 시에, 원심력 형태에 의해 영향을 받지 않은 채널 내에는 저압 및 온도 강하가 존재하며, 이는 주변을 향해 지나가는 채널의 체적에 대한 이들 채널의 체적에 의존한다. 그러나, 열을 수용한 유체의 순환 주기 이후에, 유체의 온도는 안정화되며, 결국 상술한 바와 같이 열을 수용 및 제공한다. 유체 밀도 및 압축성에 따라서, 원심력의 외부의 채널 내의 체적은 이들 채널 및 열 교환기로부터의 열 교환을 감소시키는 적절한 유체의 부정적 희석을 피하기 위해 체적에 적응되어야 한다. 따라서, 샤프트 단부로부터/로 상기 외부적 회로 및 열 교환기를 통과한 것 같은 무겁고 가압된 유체를 사용하는 것이 유익하며, 그 이후, 적절한 유체는 축적 탱크를 통과하고, 여기서, 이 축적 탱크 또한 배열된 열 교환기일 수 있다. 냉각 유체에 대하여, 이와 같이, 압축기가 또한 열 교환기와 압력 탱크 사이에 배열될 수 있는 것이 가장 적합하다. 아르곤 같은 무해한 유체를 사용함으로써, 동작시 유체를 위한 샤프트의 입구 및 출구의 밀봉부에서 제한된 누설이 허용될 수 있다. 그리고, 재충전/보급은 상술한 바와 같이 주변 공기로부터 아르곤을 분리해 내는 회전 장치의 적응된 교차 결합 직렬체의 압력 탱크에 실행될 수 있다.

높은 g 및 압력에서, 열 교환이 수행된다. 대류 속도 및 난류는 더 높은 열 교환 효과를 도출하며, 이는 1g 용액에 대해 더 적은 면적을 필요로 한다.

냉각 유체: 이는 입구 이전의 상태에 관하여 출구 이후에 더 차카우며, 그 이유는 냉각 유체가 주변을 향해 압력에 의해 가열되기 때문이며, 이는 압축성이어야만 하고, 냉각 유체가 또한 높은 질량 밀도 및 높은 단열 지수/낮은 cp를 갖는 것이 유익하며, 관련될 수 있는 그리고 입구 이전에 가열될 수 있는 일부 유체는 이하와 같다: 재순환을 필요로 하지 않는 공기. 재순환가능한 아르곤. 또는 오늘날의 열 펌프 및 폐쇄 사이클에 사용되는 유체.

가열 유체: 이는 입구 이전의 상태에 관하여 출구 이후에 더 따뜻할 것이며, 그 이유는 가열 유체가 외주를 향한 가압에 의해 가열되지 않거나 제한적으로 가열되기 대문이며, 이는 원심력에 비압축성이거나 더 적은 정도로 압축될 수 있어야 하고, 가열 유체는 또한 압축성인 경우 낮은 질량 밀도 및 낮은 단열 지수/높은 cp를 갖는 것이 유익하고, 관련될 수 있는 일부 유체는 이하와 같다: 재순환이 필요하지 않은, 그러나, 높은 정수압을 생성하는 물 및 외주 주변의 가열 유체 채널은 열 교환을 규제하는 방대한 구조체를 피하기 위해 최소의 단면적을 가져야만하거나 외주로부터의 물 컬럼이 낮거나, 물 운무는 냉각 유체 내에서 직접적으로 무화된다. 수소 및 헬륨 같은 가벼운 가스는 외주를 향해 비교적 작은 압력 증가를 제공하며, 따라서, 이들이 입구에서 동일한 온도를 갖는다면 냉각 유체에 대해 더 낮은 온도를 제공한다. 가열 유체가 외주에서 냉각 유체보다 더 차가운 경우, 공기 또는 임의의 유체, 그리고, 가열 유체는 이를 달성하기 위해 입구 이전에 적응된 냉매일 수 있으며, 이는 간접적으로 열 교환하도록 출구로부터 냉각 유체중의 일부에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 장점

본 발명이 또한 액체 유체로부터/로의 상 전환 없이 열, 냉기 및 압력을 제공할 수 있을 때. 따라서, 사이클 프로세스에서, 본 발명은 더큰 유연성을 가지며, 공기 같은 환경 친화적 가스의 사용을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 오늘날 공지된 시스템에 대해 더 높은 효율, 더 적은 복잡성, 더 많은 신뢰성, 더 많은 축약성, 더 저렴한 제조 및 동작 비용을 갖는다.

출구가 회전축에 있을 때, 유체의 속도는 이들이 외주 위로 전송된 경우에 비해 더 낮을 수 있으며, 이는 유체가 외주 및 내부로부터 접선방향으로 지연되고 외주를 향해 외향하는 접선방향 가속에 의해 균형을 취득하는 경우에도 더적은 마찰을 제공하고, 더 효율적이다. 가열 유체의 순환을 구동하는 것은 냉각 유체로부터의 외주에서의 가열 유체의 가열 뿐이다.

이때, 회전 장치가 배기된 보호 케이싱(미도시) 내에 배열 및 수납되며, 이는 그후 최소의 회전 저항, 노이즈 및 열 손실이 달성되게 한다. 적절한 밀봉부에 의해, 총 에너지의 수 퍼센트만이 낮은 압력 및 일정한 회전을 유지하기 위해 필요해질 수 있다. 장치는 소형이고, 소수의 기계적 가동부를 구비하며, 이는 더 낮은 정비 빈도수를 제공한다. 본 발명에서, 장치 외부의 유체 내에 생성된 압력은 활용되는 에너지일 수 있다.

본 발명은 채널 내의 압력 및 고속에서의 회전으로부터 발생하는 힘을 견디기 위해 필요한 강도를 갖는 재료로 제조될 수 있다. 구조체는 상술한 힘을 제한하기 위해 낮은 질량 밀도를 가져야 한다. 구조체는 금속으로 또는 세라믹으로 또는 복합체로 또는 나노 기술 재료로 또는 그 조합으로 설계될 수 있다. 열 교환기는 높은 열 전도성을 가져야 하며, 그 외부의 채널은 적절한 재료로 서로로부터 단열되어야 한다. 원심력은 회전 속도를 설정하며, 힘에 적응되는 U 채널 구조의 직경은 사용중 재료를 위해 허용되는 힘에 적응되어야 한다.

도면은 단지 본 발명의 원리를 예시하는 개략도이며, 본 발명의 반드시 실제 물리적 구현체를 도시하고 있는 것은 아니다. 본 발명은 다수의 다양한 재료 및 그 구성요소의 배열을 사용하여 구현될 수 있다. 이런 구현은 본 기술 분야의 임의의 숙련자의 능력 내에서 이루어질 수 있다.

실시예:

실시예 1: 이하의 계산은 외주 속도(vp)가 400m/s인 경우에, 외주에 열 교환기를 갖는 폐쇄 시스템에서 수소 및 아르곤을 위한 이론적 온도의 예를 도시한다. 1=입구. 2=외주. 3=출구. 유체 채널 내의 유동 속도가 비교적 낮을 수 있기 때문에, 저항, 압력 및 온도는 수 퍼센트 강하하며, 따라서, 무시된다.

ΔT 1-2 = ΔT 3-2 동일 cp를 가짐. (cp = 일정한 압력에서의 열 용량)

vp = 400 m/s, cp h2 = 14320 J/kg K, cp Ar = 520 J/kg K

ΔT h2 (1-2) = vp ² /(2 x cp) = 400 ² m/s / (2 x 14320 J/kg K) = 5.6 K

ΔT Ar (1-2) = vp ² /(2 x cp) = 400 ² m/s/ (2 x 520 J/kg K) = 154 K

동일 질량 cp에서 T에서의 최대 열 교환은 이하와 같다:

T = (((ΔAr- (Th2x cp 질량 Ar)/ (cp 질량 h2))) / 2 = (154K-5.6K) / 2 = 74.2 K

이는 h ₂ 가 일 샤프트 단부 상의 그 열 교환기로부터 주변 보다 74.2 K 더 따뜻하게 전달될 수 있고, 다른 샤프트 단부에서, 아르곤이 주변 보다 그 열 교환기에서 74.2 K 더 차갑다는 것을 의미한다.

실시예 2: 열 교환기(106)에서 두 배 질량 cp = (1000 x 2 kJ/kg K) / ( 520 kJ K) = 3.85 를 갖는 폐회로에서 가압된 냉각 유체로서 아르곤에 대해 열 교환기로서 개방 시스템 내의 가열 유체로서 공기를 사용함에 의거.

vp = 400 m/s, cp luft = 1000 J/kg K, cp Ar = 520 J/kg K

ΔT Ar (1-2) = vp ² /(2 x cp) = 400 ² m/s / (2 x 520 J/kg K) = 154 K

ΔT 공기 (1-2) = vp ² /(2 x cp) = 400 ² m/s / (2 x 1000 J/kg K) = 80 K

±ΔT= (((Ar- (T luft x cp 질량 공기)/ (cp 질량 Ar))) / 2

±ΔT= (((154K - (80K x 1000 J/kg K) / (3.85 x 520 J/kg K))) / 2 = 57K

이는 그 열 교환기 출구에서 공기가 주변 보다 57K 더 따뜻하고, 아르곤이 주변 보다 57K 더 차갑다는 것을 의미하며, 공기는 가열을 위해 외주로 가압되어 공급되어야 한다.

그러나, 상압하의 공기가 출구에서 또는 그 외부에서 그 열 교환기를 통해 아르곤에 의해 냉각되는 경우는 공기 및 아르곤은 주변에 비해 약간 더 많은 T를 가지며, 공기는 환경의 T로 가압되어 공급된다. 그리고, 등엔트로피 지수 (k) = 1.4이다. 그리고, T 주변 공기 = 291 K 및 1 바아이다. 이때, 공기는 하기의 압력에서 뜨겁거나 차갑게 전달된다.

T2 공기 = 291K + 80K + 57K= 428 K ,

이는 p2 = 1bar x ((291K +80K) /291K))^(1.4/(1.4-1))= 2.34 bar 를 제공한다.

그리고, T 1-2에서의 가열은 p3 = 2.34 bar((428K-80K) / 428K))^(1,4/(1,4-1))= 1.134 bar 를 제공한다.

공기가 직렬로 연결된 유사 장치의 열 내에서 순방향으로 가압되는 경우 가열되거나, 주변 T가 된다. 압력 비율 = p3/p1 = 1.134일 때에도 cp가 모든 단계에서 동일할 경우 직렬 연결의 각 단계에서 그러하다. 따라서, 단계의 수는 제1 단계의 압력 비율의 제곱일 수 있다. 그래서, 실시예에서, 직렬로 10 단계들이 있다.

10. 단계에서 P3 = 1,134^10 bar = 3.52 bar 주변 온도 T보다 수 K 초과.