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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2282040

ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА

Ім'я винахідника: Баранов Володимир Васильович (RU); Баранов Олександр Васильович (RU)
Ім'я патентовласника: Баранов Володимир Васильович (RU)
Адреса для листування: 141005, Московська обл., М Митищі-5, а / я 2, В.В. Баранову
Дата початку дії патенту: 2004.11.04

Винахід відноситься до теплоенергетики. Енергетична установка в першому варіанті виконання містить термосорбціонние акумулятори водню, заповнені порошкоподібною металогідриди, систему газопроводів, систему подачі теплоносія, при цьому термосорбціонний акумулятор водню містить теплообмінник, розташований всередині газосборнік у вигляді трубки з висновком, з'єднаний системою газопроводів з газосборником іншого термосорбціонного акумулятора водню, причому містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню, пневмодвигун, систему подачі охолоджуючого та / або нагріває теплоносія, систему відводу охолоджуючого та / або нагріває теплоносія, при цьому газозбірники пов'язані між собою системою газопроводів з пневмодвигуном в прямому і зворотному напрямках, теплообмінник підключений до системи подачі і до системи відводу охолоджуючого та / або нагріває теплоносія. У другому варіанті виконання енергетична установка містить гідродвигун. Винахід дозволяє підвищити коефіцієнт використання тепла, забезпечити компактність установки і спростити обслуговування, при цьому енергетична установка розрахована на тривалу роботу без зовнішнього втручання в режимі гідрування - дегидрирования.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплоенергетики для електроживлення об'єктів і призначене для перетворення наявної теплової енергії, наприклад, з геотермальних природних джерел в електричну енергію.

Відома енергетична установка, що працює на геотермальної текучої середовищі високого тиску, що містить сепаратор первинний для поділу текучого середовища по двох каналах, а саме: один - пар високого тиску, інший - рідина високого тиску, первинну парову турбіну в паровому каналі, вторинний сепаратор, первинний теплообмінник , конденсатор-випарник, парову турбіну низького тиску, турбіну органічного пара, конденсатор, підігрівач, насос, систему трубопроводів (див. патент RU №2126098, МПК F 03 G 4/06, F 01 K 23/04, опублік. 10.02.1999 в БІ №4). Недоліком відомого пристрою є складність і громіздкість конструкції, високі питомі витрати одержуваної електроенергії.

Відома енергетична установка, що складається з теплообмінників, камери згоряння, термодатчиков, сонячного колектора, конденсатора, системи трубопроводів, системи водопостачання, вакуумного насоса, блоку управління, двигуна з електрогенератором, акумулятора (див. Патент RU №2227959, МПК H 02 N 6/00 , 10/00, опублік. 27.04.2004 в Бюл. №12). Робочим тілом є вода. Описана енергетична установка дозволяє знизити питомі витрати одержуваної електроенергії шляхом спільного (комплексного) використання теплової енергії природних джерел тепла - сонячної енергії, геотермальних джерел, теплової енергії від спалювання будь-якого місцевого палива, від зовнішнього джерела енергопостачання за допомогою електричного нагрівача, однак має складну конструкцію, вимагає установки додаткових пристроїв, працює при температурі теплоносія не нижче + 65 ° ... + 70 ° С і при цьому має низьку генеруючої потужністю.

Відома прийнята за аналог установка (див. Опис до заявки JP №59-78907, МПК С 01 В 3/56, B 01 D 53/14, опубл. 08.05.84), що містить балон з воднем високого тиску, два однотипні термосорбціонние акумулятори водню, кожен з яких містить циліндричну оболонку, всередині якої вбудовані теплообмінник і коаксіально розташований газосборнік у вигляді трубки з висновком, пов'язаний з балоном системою газопроводів з регулюючими клапанами, систему прокачування теплоносія з насосом, при цьому простір між циліндричною оболонкою, газосборником і теплообмінником заповнене сплавом металів - оборотними металогідриди (наприклад, сплавом TiMn), які при охолодженні поглинають водень, а при нагріванні розкладаються на інтерметалліді і водень з підвищеним тиском. Робочим тілом є водень. Описана установка є економічною, однак, не здатна забезпечити отримання електричної енергії високої генеруючої потужності.

Відома прийнята за прототип установка (див. Патент US 6128904, МПК F 01 K 25/06, 10.10.2000), що містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню з теплообмінниками, пов'язаних через систему газосборніков з пневмодвигуном, в прямому і зворотному напрямках, при цьому термосорбціонние акумулятори водню містять циліндричну оболонку, металогідриди, фільтри. Теплообмінники вбудовані всередині термосорбціонних акумуляторів водню. Описана установка є економічною, екологічно чистої, так як робочим тілом є водень, проте, служить для перетворення електричної енергії в механічну роботу і не здатна забезпечити отримання електричної енергії високої генеруючої потужності від наявного в даній місцевості джерела тепла (теплоносія).

Завданням даного винаходу є отримання електричної енергії високої генеруючої потужності від наявного в даній місцевості теплоносія низького потенціалу з температурою близько + 30 ° ... + 100 ° С.

Очікуваний технічний результат полягає в значному підвищенні коефіцієнта використання тепла, в компактності установки, простоті обслуговування, при цьому енергетична установка розрахована на тривалу роботу без зовнішнього втручання в режимі гідрування - дегидрирования в інтервалі тиску 5-100 атм.

Поставлена задача вирішується таким чином. Енергетична установка містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню з теплообмінниками, пов'язаними з системою подачі теплоносія, і газосборником, пов'язаними через систему газопроводів з пневмодвигуном в прямому і зворотному напрямках, причому газозбірники виконані у вигляді трубок з пористими стінками з металевої сітки, при цьому сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм розміром осередку 0,01 мм.

У другому варіанті виконання завдання вирішується таким чином. Енергетична установка містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню з теплообмінниками, пов'язаними з системою подачі теплоносія, і газосборником, пов'язаними через систему газопроводів з двигуном в прямому і зворотному напрямках, причому газозбірники виконані у вигляді трубок з пористими стінками з металевої сітки, а двигун виконаний в вигляді гідродвигуна з гідроакумуляторами. При цьому сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм розміром осередку 0,01 мм.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де

Фиг.1 схематично зображено модуль енергетичної установки з пневмодвигуном

Фиг.2 - модуль енергетичної установки з гідродвигуном

Фіг.3 - енергетична установка з декількома модулями з пневмодвигуном

Фіг.4 - енергетична установка з декількома модулями з гідродвигуном

Фіг.5 - варіант виконання термосорбціонного акумулятора водню

У першому варіанті виконання енергетична установка включає електрогенератор 1, пневмодвигун 2 і не менше двох однотипних термосорбціонних акумуляторів водню 3, систему газопроводів, що включає газопроводи 4а, 4б, що працюють в прямому напрямку, і газопроводи 5а, 5б, що працюють в зворотному напрямку, систему подачі 6 охолоджуючого та / або нагріває теплоносія і систему відводу 7 охолоджуючого та / або нагріває теплоносія. Термосорбціонний акумулятор водню 3 коаксіально і герметично вбудований всередині теплообмінника 8 і складається з циліндричної оболонки 9 з коаксіально розташованим всередині газосборником 10 у вигляді трубки і через висновки 11 з'єднаний з газосборником 10 іншого термосорбціонного акумулятора водню 3 системою газопроводів 4а, 4б, 5а, 5б з пневмодвигуном 2. Простір 12 заповнено порошкоподібною металогідриди (LaNi _5, FeTi і т.д.). При цьому теплообмінник 8 виконаний у формі циліндричної посудини, в якому може бути розташовано декілька термосорбціонних акумуляторів водню 3, і підключений до системи подачі 6 охолоджуючого та / або нагріває теплоносія через вхідний патрубок 13 і системі відводу 7 через вихідний патрубок 14. Висновок 11 виконаний через торець циліндричної оболонки 9 і стінки теплообмінника 8. система газопроводів 4а, 4б пов'язує висновки 11 першого і другого термосорбціонних акумулятора водню 3 через пневмодвигун 2 в одному напрямку, а система газопроводів 5а, 5б в зворотному напрямку.

Газозбірник 10 виконаний з пористими, проникними для водню (діаметром пір 1-5 мкм) стінками, але перешкоджають проникненню твердих частинок металогідриди, наприклад, з металевої сітки з фільтром (не показано). Сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм розміром осередку 0,01 мм. Всі конструктивні елементи теплообмінника 8 і термосорбціонного акумулятора водню 3 виготовлені з нержавіючої сталі. Елементи теплообмінника 8 і термосорбціонного акумулятора водню 3, які беруть участь в теплообміні, можуть бути виконані з ребрами і / або перегородками для кращого теплообміну.

Працює пристрій наступним чином. Через вхідний патрубок 13 (див. Фіг.1) в перший теплообмінник 8 (праворуч) надходить нагріває теплоносій, наприклад вода, з геотермального джерела (Т = + 60 ° С) і нагріває що знаходиться в просторі 12 металогідриди. При використанні спеціально підібраного сплаву металів десорбція водню здійснюється вже при 30-50 ° С. Одночасно в другий теплообмінник 8 (зліва) через вхідний патрубок 13 надходить охолоджуючий теплоносій з температурою, наприклад, Т = + 15 ° С. В результаті в першому термосорбціонном акумуляторі водню 3 виділяється чистий водень, створюючи тиск порядку 50-100 атм (залежить від температури нагріву), і через висновок 11 по газопроводу 4а з регулюючим клапаном 15 надходить в пневмодвигун 2, що обертає електрогенератор 1, що виробляє електроенергію, потім з пневмодвигателя 2 по газопроводу 4б через регулюючий клапан 16 під тиском близько 5 атм витісняє водень в газосборнік 10 другого термосорбціонного акумулятора водню 3, де охолоджений інтерметаліди поглинає водень, утворюючи металогідриди. Після завершення цього процесу нагріває теплоносій надходить у другий теплообмінник 8 (зліва) і нагріває утворився в просторі 12 металогідриди, який розкладається на інтерметаліди і водень з підвищеним тиском. Одночасно в перший теплообмінник 8 через вхідний патрубок 13 надходить охолоджуючий теплоносій. В результаті тепер уже в другому теплообміннику 8 виділяється чистий водень, створюючи тиск порядку 50-100 атм, який з газосборника 10 по газопроводу 5а з регулюючим клапаном 16 надходить в пневмодвигун 2, що обертає електрогенератор 1, потім з пневмодвигателя 2 по газопроводу 5б через регулюючий клапан 15 під тиском близько 5 атм витісняє водень в газосборнік 10 першого термосорбціонного акумулятора водню 3, де охолоджений інтерметаліди сорбирует надходить під тиском водень. Обертання пневмодвигателя 2 передається ротору електрогенератора 1, який виробляє електричну енергію. На цьому завершується повний цикл роботи одного модуля енергетичної установки. При повторі циклу енергетична установка продовжує виробляти електричну енергію, яку акумулюють і / або передають споживачеві. Для отримання електричної енергії вищою генеруючої потужності можливо використовувати в енергетичній установці групу описаних вище модулів (див. Фіг.3).

У другому варіанті виконання (див. Фіг.2) енергетична установка включає електрогенератор 1, гідродвигун 17 і не менше двох однотипних термосорбціонних акумуляторів водню 3 і гідроакумуляторів 18, систему газопроводів, що включає газопроводи 4а, 4б для роботи в прямому напрямку і газопроводи 5а, 5б для роботи в зворотному напрямку, систему трубопроводів 19а, 19б, 20а, 20б, систему подачі 6 охолоджуючого та / або нагріває теплоносія і систему відводу 7. Термосорбціонний акумулятор водню 3 коаксіально і герметично вбудований всередині теплообмінника 8 і складається з циліндричної оболонки 9 з коаксіально розташованим всередині газосборником 10 у вигляді трубки, сполученим з газосборником 10 іншого термосорбціонного акумулятора водню 3 через висновки 11, зістиковано між собою газопроводами 4а, 4б через гідроакумулятори 18, далі через гідродвигун 17 в одному напрямку трубопроводами 19а, 19б та газопроводами 5а, 5б, через гідроакумулятори 18, далі через гідродвигун 17 трубопроводами 20а, 20б в зворотному напрямку. Простір 12 заповнено порошкоподібною металогідриди (LaNi _5, FeTi і т.д.). При цьому теплообмінник 8 виконаний у формі циліндричної посудини, в якому може бути розташовано декілька термосорбціонних акумуляторів водню 3, і підключений до системи подачі 6 охолоджуючого та / або нагріває теплоносія через вхідний патрубок 13 і системі відводу 7 через вихідний патрубок 14. Висновок 11 виконаний через торець циліндричної оболонки 9 і стінки теплообмінника 8.

Газозбірник 10 виконаний з пористими, проникними для водню (діаметром пір 1-5 мкм) стінками, але перешкоджають проникненню твердих частинок металогідриди, наприклад з металевої сітки з фільтром (не показано). Сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм, розміром осередку 0,01 мм. Всі конструктивні елементи теплообмінника 8 і термосорбціонного акумулятора водню 3 виготовлені з нержавіючої сталі. Елементи теплообмінника 8 і термосорбціонного акумулятора водню 3, які беруть участь в теплообміні, можуть бути виконані з ребрами і / або перегородками для кращого теплообміну. Як гідроакумуляторів 18 використовують поршневі або мембранні гідроакумулятори.

Пристрій працює наступним чином. Через вхідний патрубок 13 (див. Фіг.2) в перший теплообмінник 8 (праворуч) надходить нагріває теплоносій, наприклад вода, з геотермального джерела (Т = + 60 ° С) і нагріває що знаходиться в просторі 12 металогідриди. При використанні спеціально підібраного сплаву металів десорбція водню здійснюється вже при 30-50 ° С. Одночасно в другий теплообмінник 8 (зліва) через вхідний патрубок 13 надходить охолоджуючий теплоносій з температурою, наприклад, Т = + 15 ° С. В результаті в першому термосорбціонном акумуляторі водню 3 виділяється чистий водень, створюючи тиск порядку 50-100 атм (залежить від температури нагріву), який з газосборника 10 по газопроводу 4а з регулюючим клапаном 15 надходить в гідроакумулятор 18, тисне на поршень 21, видавлюючи масло, яке по трубопроводу 19а під тиском надходить у гідродвигун 17, обертаючи електрогенератор 1, потім з гідродвигуна 17 по трубопроводу 19б надходить у другій гідроакумулятор 18, тисне на поршень 21, витісняючи що у гидроаккумуляторе 18 і газопроводі 4б водень через регулюючий клапан 16 в газосборнік 10, з якого поглинається охолодженим інтерметалідах. Після завершення цього процесу нагріває теплоносій надходить у другий теплообмінник 8 (зліва) через вхідний патрубок 13 і нагріває в просторі 12 утворився металогідриди, який розкладається на інтерметаліди і водень з підвищеним тиском. Одночасно в перший теплообмінник 8 через вхідний патрубок 13 надходить охолоджуючий теплоносій. В результаті тепер уже в другому теплообміннику 8 виділяється чистий водень, створюючи тиск порядку 50-100 атм, який з газосборника 10 по газопроводу 5а з регулюючим клапаном 16 надходить в гідроакумулятор 18, тисне на поршень 21, видавлюючи масло, яке по трубопроводу 20а під тиском надходить в гідродвигун 17, обертаючи електрогенератор 1, потім з гідродвигуна 17 по трубопроводу 20б надходить в гідроакумулятор 18 (праворуч) і тисне на поршень 21, витісняючи що у гидроаккумуляторе 18 і газопроводі 5б водень через регулюючий клапан 15 в газосборнік 10, з якого поглинається охолодженим інтерметалідах.

На цьому завершується повний цикл роботи одного модуля енергетичної установки. При повторі циклу енергетична установка продовжує виробляти електричну енергію, яка акумулюється і / або передається споживачеві. Для отримання електричної енергії вищою генеруючої потужності можливо використовувати в енергетичній установці групу описаних вище модулів (див. Фіг.4).

У разі можливого використання атмосферного повітря та / або сонячної енергії як теплоносія (див. Фіг.5) теплообмінник 8 вбудований всередині термосорбціонного акумулятора водню 3 і виконаний у вигляді трубки.

Приклад. Енергетична установка (два модуля) з чотирьох блоків термосорбціонного акумулятора водню АВС-100 (1 блок - 150 кг, габарити - 460 × 1200 × 280 мм) при використанні охолоджуючого теплоносія - води при температурі Т = + 20 ° С і нагріває теплоносія при температурі Т = +70 ° С, гідроаккумудяторов об'ємом 2 м ³ на 50 атм. за 1 годину роботи виробляє 5 кВт.

У запропонованій енергетичній установці оптимально вирішена задача перетворення первинної енергії в електричну енергію. В якості альтернативи традиційним видам палива використовується водень що не витрачається енергоносій. При цьому прямий зв'язок між тиском водню і температурою дозволяє створити компактні енергетичні установки. Представлений пристрій, що працює з використанням термосорбціонного стиснення водню на основі оборотних металогідридів, є економічним і ефективним, так як водень, будучи робочим тілом, не витрачається в процесі роботи і енергетична установка потребує тільки в джерелі теплової енергії, дозволяючи отримувати при цьому електричну енергію будь-якої заданої генеруючої потужності при використанні тепла будь-яких наявних в даній місцевості екологічно чистих природних джерел тепла без застосування додаткових засобів і стадій перетворення тепла в електричну енергію.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Енергетична установка, що містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню з теплообмінниками, пов'язаними з системою подачі теплоносія, і газосборником, пов'язаними через систему газопроводів з пневмодвигуном в прямому і зворотному напрямку, що відрізняється тим, що газозбірники виконані у вигляді трубок з пористими стінками з металевої сітки.

2. Енергетична установка по п.1, що відрізняється тим, що сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм, розміром осередку 0,01 мм.

3. Енергетична установка, що містить не менше двох термосорбціонних акумуляторів водню з теплообмінниками, пов'язаними з системою подачі теплоносія, і газосборником, пов'язаними через систему газопроводів з двигуном в прямому і зворотному напрямку, що відрізняється тим, що газозбірники виконані у вигляді трубок з пористими стінками з металевої сітки, а двигун виконаний у вигляді гідродвигуна з гідроакумуляторами.

4. Енергетична установка по п.1, що відрізняється тим, що сітка виконана з нержавіючої дроту діаметром 0,04 мм, розміром осередку 0,01 мм.

Версія для друку
Дата публікації 31.10.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів