| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2279558
ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ низькопотенційного тепла
В ЕЛЕКТРИЧНУ ЕНЕРГІЮ
Ім'я винахідника: Аллаяра Артур Фірдаусовіч (RU); Бадамшін Ільдар Хайдарович (RU
Ім'я патентовласника: Державна освітня установа вищої професійної освіти "Уфимський державний авіаційний технічний університет" (RU)
Адреса для листування: 450000, Республіка Башкортастан, Уфа, вул. К. Маркса, 12, УГАТУ, відділ інтелектуальної власності, В.П.Ефремовой
Дата початку дії патенту: 2000.01.01
Винахід відноситься до теплоенергетики, зокрема до установок для перетворення низькопотенційної енергії в електричну. Установка для перетворення низькопотенційного тепла в електричну енергію містить корпус, термоелектричні модулі, з'єднані з акумуляторною батареєю, термоелектричні модулі розташовані за калорифером газотурбінної електростанції, що складається з послідовно встановлених компресора, камери згоряння, турбіни, вільної турбіни і електрогенератора і тепловий насос. Винахід дозволяє розширити функціональні можливості перетворення низькопотенційного тепла в електричну енергію і підвищити ККД установки.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до теплоенергетики, зокрема до установок для перетворення низькопотенційної енергії в електричну.
Відомий термоелектричний генератор, що перетворює тепло спалювання палива, що включає камеру каталітичного спалювання палива, що містить каталізатор, термоелектричні перетворювачі, джерело палива, засоби для змішування палива з повітрям і засоби для подачі горючої суміші в камеру каталітичного спалювання, засоби для попереднього нагрівання каталізатора до температури каталітичної реакції окислення палива, наприклад електричний нагрівач, і кошти для його відключення після досягнення температури каталітичної реакції, укладені між двома керамічними або металевими пластинами, камера каталітичного спалювання утворена, по крайней мере, одним термоелектричним перетворювачем і каталізатор завдано на високотемпературну поверхню термоелектричного перетворювача.
(Патент RU №2197054 МПК H 02 N 3/00, публікація 20.01.2003)
Недоліком генератора є великі втрати в зв'язку з теплопровідністю термоелементів, висока температура горіння, що знижує ресурс термоелектричних модулів і вимагає частої заміни, а й обмежені функціональні можливості.
Аналогом і є теплоелектрогенератор, що включає корпус-нагрівач з камерою горіння і водяною сорочкою, блок вентилятора з двигуном, ротором, вхідним і вихідним повітряними патрубками, розміщеними термоелектричними модулями з можливістю подачі електроенергії на двигун блоку вентилятора і зовнішні споживачі, ротор забезпечений плоскопараллельнимі дисками, відокремленими від камери горіння герметичній розділової стінкою з укріпленими на ній і на горизонтальних поверхнях камери згоряння згаданими термоелектричними модулями, а з боку ротора на герметичній розділової стінки виконані теплос'емние пластини, розташовані в повітряних проміжках між плоскопараллельнимі дисками. Технічним результатом аналога є можливість отримання від одного генератора трьох енергоносіїв - гарячої води, гарячого повітря, електроенергії, підвищення технологічності використання, спрощення запуску в роботу, підвищення екологічності та безпеки використання.
(Патент RU №2166702 МПК F 24 H 6/00, публікація 10.05.2001)
і відомий аналог - термоелектричний генератор, що містить вузол нагрівача, вузол охолоджувача й батареї термоелементів, виконані у вигляді модулів, які зібрані в блок, розміщений між вузлами нагрівача і охолоджувача. Вузол нагрівача може бути виконаний порожнистим, що дає можливість встановлювати його на вихлопній трубі двигуна внутрішнього згоряння або дизеля. Запропонована конструкція в поєднанні з 4-компонентним матеріалом термоелементів забезпечує одержання компактного генератора, який легко розміщується як в корпусі суден в місці розміщення вихлопної труби, так і автомобіля. При цьому в залежності від потужності двигуна можна отримати генератор з вихідною потужністю 10-30 кВт і більше та з ККД близько 10%. Винахід може бути використано в ТЕГ, що застосовуються з метою утилізації відпрацьованого тепла ядерних реакторів, двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), дизельних і інших теплових двигунів.
(Патент RU №2191447 МПК Н 01 L 35/2, публікація 20.10.2002)
Недоліком цих аналогів є обмежені функціональні можливості в зв'язку з використанням термоелектричних модулів як основного джерела електричної енергії.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результату до заявляється є установка для перетворення низькопотенційного тепла в електричну енергію, виконана у вигляді системи випуску двигуна внутрішнього згоряння, що містить корпус, вхідний патрубок, сопло Лаваля, термоелектрогенератор з радіаторами і термоелементами, з'єднаний з акумуляторною батареєю, вихревую регульовану трубу, кільцеві сопла Лаваля, в яких на розширюються конічних поверхнях встановлені направляючі, які надають газовим потокам протилежні руху газів по траєкторії розширюється гвинтовий спіралі, а термоелектрогенератор з'єднаний з акумуляторною батареєю за допомогою діода. Холодні спаї термоелементів термоелектрогенераторов охолоджуються потоком повітря, що набігає за допомогою сопла Лаваля або рідиною. Винахід дозволяє підвищити ефективність системи, поліпшити утилізацію викидною теплової енергії шляхом перетворення її частини в електричну для підзарядки акумуляторної батареї, запобігти розряд акумуляторної батареї на термоелектрогенератор.
(Патент RU №2081337 МПК F 01 N 5/02, 3/04, публікація 10.06.97)
Недоліком прототипу є його обмежені функціональні можливості.
Завдання винаходу - розширення функціональних можливостей і підвищення ККД, за рахунок застосування термоелектричних модулів і теплового насоса.
Поставлена задача досягається тим, що в установці для перетворення низькопотенційного тепла в електричну енергію, що містить корпус, термоелектричні модулі, з'єднані з акумуляторною батареєю, на відміну від прототипу, встановлюють тепловий насос за термоелектричними модулями, а термоелектричні модулі розташовані за калорифером газотурбінної електростанції, що складається з послідовно встановлених компресора, камери згоряння, турбіни, вільної турбіни і електрогенератора.
На кресленні наведена схема установки.
 |
Суть винаходу полягає в перетворенні енергії непридатних газів в корисну електричну енергію за допомогою термоелектричних модулів і теплового насоса. Установка включає в себе газотурбінну електростанцію, що складається з компресора 1, жорстко з'єднаного з турбіною 2, камери згоряння 3, вільної турбіни 4, що приводить в обертання електрогенератор 5, калорифера 6 і термоелектричних модулів 7, за якими встановлюється тепловий насос 8. Установка працює в такий спосіб. Повітря стискається компресором 1 і під тиском подається в камеру згоряння 3. Туди ж, і теж під тиском, впорскують пальне і підпалюють його. Гарячі гази виходять з камери згоряння 3, обертають турбіну 2 і вільну турбіну 4. Турбіна 2 в свою чергу через вал обертає компресор 1, стискає повітря, а вільна турбіна 4 приводить в обертання електрогенератор 5. Далі гарячі гази віддають частину тепла калорифера 6, термоелектричним модулів 7 і теплового насосу 8. Газотурбінна електростанція, наприклад ГТЕ 10-95, має корисну електричну потужність 10 МВт і теплову енергію 15 МВт. В результаті 83% енергії палива, що згорів в двигуні, перетворюється в корисну енергію. Інша енергія викидається в вихлопну трубу і витрачається на роботу тертя. |
Для доказу підвищення ККД установки проведемо розрахунки.
Приймемо наступні параметри ГТУ:
- Температура гарячих газів Т г = 500 ° К;
- Температура повітря Т х = 300 ° К;
- Витрата газу G = 70 кг / с.
Тоді втрачається потужність складе:
N = G · L = G · C p · (T г -T х) = 70 · 1100 · (500-300) = 15400000 Bт = 15,4 МВт.
Беручи ККД термоелементів 3%, отримаємо електричну потужність, що знімається з термоелектричних модулів 15,4 · 0,03 = 0,5 МВт.
Таким чином, з використанням термоелектричних модулів ККД газотурбінної електростанції підвищується на 2%.
При використанні теплового насоса залишився тепло, це 15,4-0,5 = 14,9 МВт, можна перетворити в корисну енергію. Вважаючи ККД теплового насоса 10%, отримаємо 0,1 · 14,9 = 1,49 МВт.
Таким чином, з використанням теплового насоса ККД установки підвищується на 6%.
Отже, отримане винахід дозволяє розширити функціональні можливості і підвищити ККД за рахунок використання термоелектричних модулів і теплового насоса як додаткових джерел енергії.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Установка для пребразованія низько потенційного тепла в електричну енергію, яка містить корпус, термоелектричні модулі, з'єднані з акумуляторною батареєю, що відрізняється тим, що містить тепловий насос, розташований за термоелектричними модулями, а термоелектричні модулі розташовані за калорифером газотурбінної електростанції, що складається з послідовно встановлених компресора, камери згоряння , турбіни, вільної турбіни і електрогенератора.
Версія для друку
Дата публікації 02.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.