| 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 RU2099543
СПОСІБ ПЕРЕТВОРЕННЯ низькопотенційного тепла У ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЮ
Ім'я винахідника: Степанов Микола Миколайович
Ім'я патентовласника: Степанов Микола Миколайович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.12.30
Використання: в області теплоенергетики. Суть винаходу: в способі перетворення низько потенційного тепла, при якому стискають за допомогою нагнітача знаходиться в контурі, що включає випарник, газоподібне робоче тіло з подальшим переходом його енергії в роботу, розширенням і зниженням температури, а потім відновлюють теплоту робочого тіла за допомогою зовнішнього теплоносія при поверненні робочого тіла в нагнітач, за допомогою конденсатного насоса подають у випарник рідкий зволожувач, який розпилюють і випаровують в робочому тілі до повного насичення з переходом укладеного в робочому тілі тепла в приховану теплоту пари, а перехід енергії стиснення робочого тіла в механічну роботу здійснюють в силовий турбіні з одночасним розширенням, а й з конденсацією в ній парів зволожувача і перетворенням їх прихованої теплоти і в механічну роботу і далі в електроенергію, що отримується конденсат зволожувача повертають до його насосу, а робоче тіло повертають в нагнітач через теплообмінник, в якому відновлюють теплоту робочого тіла, в якості якого використовують газ з температурою кипіння нижче температури плавлення зволожувача, а в якості останнього - рідина з температурою кипіння вище температури навколишнього середовища.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано для виробництва механічної роботи і електроенергії за рахунок тепла, наявного в навколишній атмосфері, а й тепла, що виділяється різними пристроями і губиться в атмосфері, наприклад вихлопних газів, теплових виділень холодильних пристроїв, газів витяжної вентиляції, геотермальних вод і т.п.
Відомий спосіб перетворення низько потенційного тепла, при якому (в циклі теплового насоса) стискають за допомогою нагнітача знаходиться в контурі, що включає випарник, газоподібне робоче тіло з подальшим переходом його енергії в роботу, розширенням і зниженням температури, а потім відновлюють теплоту робочого тіла за допомогою зовнішнього теплоносія при поверненні робочого тіла в нагнітач (Кирилін В.А. та ін. "Технічна термодинаміка", М. Енергоіздат, 1983, с.137).
Недоліками відомого способу є залежність від постійного електропостачання та неефективність перетворення одержуваної роботи в електроенергію, а й обмеженість одержуваної потужності.
Завданням винаходу є розширення арсеналу способів перетворення низько потенційного тепла, а й зниження залежності від електропостачання, підвищення одержуваної потужності, поліпшення умов відбору тепла від теплоносія без зміни фазового (газоподібного) стану робочого тіла, забезпечення ефективного перетворення теплоти теплоносія і відповідної роботи в електроенергію.
Суть винаходу полягає в тому, що в способі перетворення низько потенційного тепла, при якому стискають за допомогою нагнітача знаходиться в контурі, що включає випарник, газоподібне робоче тіло з подальшим переходом його енергії в роботу, розширенням і зниженням температури, а потім відновлюють теплоту робочого тіла за допомогою зовнішнього теплоносія при поверненні робочого тіла в нагнітач, за допомогою конденсатного насоса подають у випарник рідкий зволожувач, який розпилюють і випаровують в робочому тілі до повного насичення з переходом укладеного в робочому тілі тепла в приховану теплоту пари, а перехід енергії стиснення робочого тіла в механічну роботу здійснюють в силовий турбіні з одночасним розширенням, а й з конденсацією в ній парів зволожувача і перетворенням їх прихованої теплоти і в механічну роботу і далі в електроенергію, що отримується конденсат зволожувача повертають до його насосу, а робоче тіло повертають в нагнітач через теплообмінник, в якому відновлюють теплоту робочого тіла, в якості якого використовують газ з температурою кипіння нижче температури плавлення зволожувача, а в якості останнього - рідина з температурою кипіння вище температури навколишнього середовища. При цьому розпорошення і випаровування зволожувача здійснюють в випарнику під тиском, створюваним нагнітачем, в якості якого використовують турбонагнетатель, а для роботи турбонагнетателя використовують енергію силовий турбіни.
 |
 |
На фіг. 1 зображена принципова схема пристрою для реалізації способу перетворення низько потенційного тепла, на фіг. 2 можлива комплектація обладнання пристрою.
Пристрій для реалізації способу перетворення низько потенційного тепла містить контур робочого тіла, в якому є турбонагнетатель (компресор) 1, випарник 2, силова турбіна 3 з електрогенератором 4, теплообмінники 7,9 для газового і рідкого теплоносіїв і шибер (засувка) 10. Контур зволожувача містить конденсатні приймальню ємність 6 зволожувача, конденсаційний насос 5, теплообмінник 8. Силова турбіна 3 і турбонагнетатель 1 мають робочі колеса, з'єднані між собою і з електрогенератором 4 загальним валом.
Спосіб перетворення низько потенційного тепла в електроенергію реалізується в такий спосіб
У вихідному положенні контур робочого тіла повністю заповнений, турбіна 3 і турбонагнетатель нерухомі. Електрогенератор 4, підключений до енергосистеми (НЕ зображена), запускають спочатку в режимі електродвигуна і розкручують силову турбіну 3 спільно з турбонагнітачем 1 (це може бути виконано додатковим двигуном). Одночасно насосом 5 подають у випарник 2 рідкий зволожувач. В результаті короткочасної роботи електрогенератора 4 в режимі електродвигуна стискають за допомогою нагнітача 1 знаходиться в контурі робоче тіло, яке надходить через теплообмінник 8 в випарник 2. Через теплообмінник 8 в випарник 2 подають рідкий зволожувач, який розпилюють і випаровують в робочому тілі до повного насичення з переходом укладеного в робочому тілі тепла в приховану теплоту пари зволожувача. Стислий робоче тіло, насичене парами зволожувача, надходить в робоче колесо турбіни 3, де відбувається розширення робочого тіла і перехід його енергії стиснення в зовнішнє механічну роботу з пониженням температури і з одночасною конденсацією в ній парів зволожувача, тому що вологість виходить за межі насичення, і перетворенням прихованої теплоти пари в явну і і в механічну роботу. Таким чином, силова турбіна 3 працює під впливом двох складових: енергії розширення робочого тіла, стиснутого турбонагнітачем 1, тобто явної теплоти робочого тіла і енергії теплоти пари зволожувача, тобто прихованої теплоти робочого тіла. Отримана в турбіні 3 механічна робота забезпечує при розвитку оборотів до номінальних перехід електрогенератора 4 в режим вироблення електроенергії, тобто перетворення в неї механічної роботи.
Конденсат зволожувача повертають до насоса 5, тобто в ємність 6, а робоче тіло в турбонагнетатель 1 через теплообмінники 7,9, в яких відновлюють теплоту робочого тіла, перетворену в зовнішнє роботу, за допомогою зовнішнього теплоносія, яким може бути атмосферне повітря, гази витяжної вентиляції і повітря припливної, повітря, що відводить тепловиділення холодильних пристроїв і інші газоподібні або рідкі теплоносії, що розсіюють тепло в навколишньому просторі. Робоче тіло, проходячи через турбонагнетатель 1, стискається і циркулює в контурі, як описано вище, а зволожувач здійснює перенесення прихованої теплоти між випарником 2 і турбіною 3. Оскільки робочі колеса турбіни 3 і турбонагнетателя 1 з'єднані загальним валом, частина енергії турбіни 3 безпосередньо використовується для роботи турбонагнетателя 1, який працює за рахунок внутрішніх енергоресурсів контуру, не вимагає спеціального приводного електродвигуна і не має відповідних втрат енергії.
В теплообміннику 8 відбувається підігрів зволожувача робочим тілом для зменшення його в'язкості і полегшення розпилення і випаровування в випарнику 2. Тиск робочого тіла може регулюватися за допомогою шибера 10.
Виходячи з температурних змін робочого тіла при реалізації способу, в його якості використовують газ з температурою кипіння нижче температури плавлення зволожувача, а в якості останнього ємність з температурою плавлення нижче розрахункової температури охолодження робочого тіла і з температурою кипіння вище температури навколишнього середовища, чим забезпечується запуск після тривалої стоянки.
При таких умовах застосування фреонів неможливо. Необхідними властивостями робочого тіла володіють повітря і азот, і в якості зволожувача легко випаровуються рідини: етиловий спирт (C 2 H 6 O), метиловий спирт (CH 4 O) і етиленгліколь (C 2 H 4 O 2 O). Однак ці рідини створюють з киснем повітря вибухонебезпечні суміші, тому доцільно застосування з ними азоту в якості газоподібного робочого тіла. При мінімальній температурі робочого тіла в циклі способу не нижче 0 o C в якості його зволожувача може бути використана вода.
В результаті цього винаходу розширено арсенал способів і технічних засобів перетворення низько потенційного тепла, так як на відміну від теплового насоса, що реалізує тільки передачу теплоти низько потенційного теплоносія на більш високий температурний рівень, тобто здатного виконувати лише теплову роботу, в запропонованому способі ця теплота перетворюється в механічну роботу, а теплота теплоносія в зовнішнє механічну роботу, яка, при необхідності, може бути далі перетворена в універсальний вид енергії в електроенергію. Більш того, при перетворенні теплоти робочого тіла відомими тепловими двигунами: паровими і газовими турбінами, паровими машинами і двигунами внутрішнього згоряння, перетворюється в механічну роботу лише явна теплота робочого тіла, а вся прихована теплота викидається як теплові відходи, що знижує коефіцієнт ефективного використання теплоти теплоносія в кращому випадку до 40% При здійсненні запропонованого способу, завдяки використанню в силовий турбіні для перетворення в механічну роботу і і прихованої теплоти робочого тіла і повернення енергії в кругової цикл, коефіцієнт ефективності підвищується не менше ніж в 2 рази.
При цьому зменшено залежність від електропостачання, так як воно використовується лише короткочасно при запуску електрогенератора 4 в режимі електродвигуна, а в сталому режимі електроенергія не споживається, а тільки виробляється, знижений рівень температур і тиску на Енергонасичений ділянці між турбонагнітачем 1 і турбіною 3, так як частина енергії переноситься насиченою парою зволожувача, а зниження зазначених параметрів тягне за собою скорочення розсіювання тепла, тим самим підвищується допустима потужність пристрою, що реалізує спосіб. Оскільки робоче тіло циркулює в контурі тільки в газовій фазі, поліпшуються умови регенеративного теплообміну з теплоносієм. У зв'язку з тим що в якості робочого тіла і його зволожувача раціонально використання лише абсолютно екологічно чистих матеріалів, його робота в будь-якій якості в цьому сенсі абсолютно безпечна. Завдяки значному скороченню споживання палива для вироблення електроенергії застосування цього способу сприятиме зниженню рівня парникового потепління.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб перетворення низько потенційного тепла, при якому стискають за допомогою нагнітача знаходиться в контурі, що включає випарник, газоподібне робоче тіло з подальшим переходом його енергії в роботу, розширенням і зниженням температури, а потім відновлюють теплоту робочого тіла за допомогою зовнішнього теплоносія при поверненні робочого тіла в нагнітач, що відрізняється тим, що за допомогою конденсатного насоса подають у випарник рідкий зволожувач, який розпилюють і випаровують в робочому тілі до повного насичення з переходом укладеного в робочому тілі тепла в приховану теплоту пари, а перехід енергії стиснення робочого тіла в механічну роботу здійснюють в силовий турбіні з одночасним розширенням, а й з конденсацією в ній парів зволожувача і перетворенням їх прихованої теплоти і в механічну роботу і далі в електроенергію, що отримується конденсат зволожувача повертають до його насосу, а робоче тіло повертають в нагнітач через теплообмінник, в якому відновлюють теплоту робочого тіла, в якості якого використовують газ з температурою кипіння нижче температури плавлення зволожувача, а в якості останнього рідина з температурою кипіння вище температури навколишнього середовища.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що розпорошення і випаровування зволожувача здійснюють в випарнику під тиском, створюваним нагнітачем, в якості якого використовують турбонагнетатель.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що для роботи турбонагнетателя використовують енергію силовий турбіни.
Версія для друку
Дата публікації 07.01.2007гг
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.