| 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 RU2099653
Економічні теплові ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ І СПОСІБ ЇЇ РОБОТИ
Ім'я винахідника: Мазій Василь Іванович
Ім'я патентовласника: Мазій Василь Іванович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.07.22
Використання: область енергетики, винахід вирішує технічне завдання утилізації сонячного тепла, розсіяного в земній атмосфері. Суть винаходу: економічна теплова електростанція (ете) складається з: котельні установки, в якій послідовно змонтовані теплообмінники паросилова установки (ПСУ), газотурбінного двигуна твердого палива (ГТДТТ), аміачної турбіни. До складу ете входять парова турбіна, аміачна турбіна, повітряна турбіна теплового насоса, повітряний компресор ГТДТТ і повітряний компресор теплового насоса. Всі турбіни і повітряні компресори змонтовані на одному валу, причому через дискові муфти можна відключати тепловий насос і вимикати генератор електричного струму і навпаки відключати генератор електричного струму і включати тепловий насос при виробленні тепла і холоду. Спосіб роботи ете полягає в тому, що гарячі гази ГТДТТ після повітряної турбіни ГТДТТ подаються в топку котла, причому тепло, що поглинається теплообмінником ПСУ в сумі з теплом, поглинається теплообмінником ГТДТТ більше тепла, що підводиться в топку котельні установки з вугільним пилом, крім того, тепло конденсації водяної пари використовується для пароутворення рідкого аміаку.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі енергетики. Переважна область використання взимку виробництво тепла, переважна область використання влітку виробництво електрики.
Існуючі теплові електростанції (ТЕЦ) використовують тепло палива, для виробництва електроенергії до 40%
Існуючі котельні установки для виробництва (тепла) гарячої води використовують тепло палива до 80%
Прототипом винаходу може бути теплова електростанція [1] і спосіб роботи теплової електростанції [2]
Основним недоліком парогазових установок, які б виробляли електроенергію є практична неможливість їх роботи на чисто твердому паливі, а й відносно низькі значення їх коефіцієнтів корисної дії.
Основним недоліком котельних установок теплофікації є відносно низький їх коефіцієнт корисної дії.
Мета винаходу значне підвищення ККД при роботі ете в режимі вироблення електроенергії і значне підвищення ККД при роботі ете у фазі приготування тепла і холоду за рахунок утилізації сонячного тепла, розсіяного в земній атмосфері.
Суть винаходу і його відмінні ознаки від прототипу полягають у використанні знаходяться в послідовній теплової зв'язку паросилова установки (ПСУ), газотурбінного двигуна твердого палива (ГТДТТ) аміачної турбіни, при цьому гарячі гази повітряної турбіни ГТДТТ подаються в топку котельні установки. Конденсат аміаку використовується для охолодження вологих парів води ПСУ.
Вологі пари води конденсуються і своє тепло конденсації передають рідкому аміаку для його пароутворення.
Таким чином, тепло водяної пари передається парам аміаку, зменшуючи тим самим втрати тепла ПСУ в холодильнику.
На кресленні зображена принципова схема (ете) економічної теплової електростанції.
Приклад конкретного виконання ете показаний на кресленні, де:
1 котельня установка (КУ),
2 паросилова установка (ПСУ),
3 газотурбінний двигун твердого палива (ГТДТТ),
4 аміачна турбіна (АТ),
5 тепловий насос (ТН),
6 генератор електричного струму,
7 споживачі гарячої води і холодного повітря (житлові будинки),
8 водяний насос теплофікації,
9 водяний конденсатор пари аміаку,
10 насос рідкого аміаку,
11 аміачно-парової теплообмінник,
12 аміачно-газовий теплообмінник,
Парова турбіна, аміачна турбіна, газотурбінний двигун твердого палива, генератор електричного струму і тепловий насос змонтовані на одному валу.
При цьому при включенні дискової муфти "б" і відключенні дискової муфти "а" ете працює в режимі виробництва електроенергії і навпаки, при включенні дискової муфти "а" і виключенні дискової муфти "б" ете працює в режимі виробництва гарячої води (тепла) і холодного повітря.
Робота ете в режимі виробництва електроенергії:
Дискова муфта "а" відключена, дискова муфта "б" включена.
У цьому випадку сумарна тепло від згоряння вугільного пилу Q см і підводяться в топку котла гарячих газів Q г надходить на теплообмінники ПСУ, яка працює з подвійним перегрівом і регенерацією пара. Частина, що залишилася тепла надходить на теплообмінник ГТДТТ, забезпечуючи його роботу.
Тепло, яке залишається після теплообмінника, ГТДТТ надходить до аміачним теплообміннику, причому кількість аміаку, що надходить в теплообмінник, має забезпечити конденсацію парів води ПСУ з одного боку, а кількість парів води ПСУ має забезпечити пароутворення аміаку. Таким методом утилізується тепло конденсації водяної пари.
Техніко-економічна ефективність, конкретний термодинамічний розрахунок. Робота ете в режимі виробництва електроенергії.
Розрахунок починаємо з умов, що лопатки соплового апарату та повітряної турбіни ГТДТТ працюють при Т3 1023 K (750 o C).
приймаємо 
c ККД повітряного компресора 0,8; p ККД повітряної турбіни 0,9;
T 2 температура повітря після повітряного компресора, 
t = 1073-1023 = 50º;
T н стандартна температура повітря 288 K;
Q ГТДТТ тепло, яке надходить на теплообмінник ГТДТТ
m коефіцієнт, що враховує зміну теплоємності повітря зі зміною його температури ~ 1,02;
l ступінь підвищення тиску повітря в повітряній турбіні 1,63;
Q т тепло, що поглинається теплообмінником ГТДТТ
Q тC p (T 3 T 2) 0,275 (1023 514) 140 ккал.
Q г тепло, що відводиться від повітряної турбіни ГТДТТ
Q гQ a1 + Q т Q е
Q a1 тепло атмосферного повітря.
Q a1 C p T н 0,24 · 288 69 ккал.
Q г = 69 + 140 34,2 174,8 ккал.
Q a2 тепло, що йде в атмосферу з гарячими газами.
Приймаємо: T g 325 K
Q a2 325 · 0,24 78 ккал.
Q a2 тепло, що поглинається аміачно-газовим теплообмінником.
Приймаємо: Q a2 200 ккал.
Q ПСУ тепло, що поглинається теплообмінником пароутворення.
Приймаємо: Q ПСУ 200 ккал.
Приймаємо умова, що тепло, що поглинається теплообмінником ГТДТТ, так само тепла, скидають в топку котельні установки
Q т = Q 12
де Q 12 тепло, скидають в топку котельні установки після повітряної турбіни ТТДТТ з урахуванням атмосферного тепла Q 12 = Q 2 -0,107Q см
Звідси:
З урахуванням утилізації тепла конденсації водяної пари для пароутворення рідкого аміаку приймаємо ККД аміачної турбіни ат = 0,5
З урахуванням регенерації і подвійного перегріву водяної пари паросилова установки приймаємо ККД ПСУ ПСЧ = 0,4.
В цьому випадку ККД економічною теплової електростанції (ете) складе: 
економія палива становить понад 40%
Робота економічної теплової електростанції в режимі виробництва тепла і холоду.
Муфта "а" включена, муфта "б" відключена. Коефіцієнт перетворення теплового насоса розраховуємо по формулі
де l ступінь підвищення тиску повітря в повітряному компресорі теплового насоса, 
температура повітря на вході в сопловой апарат повітряної турбіни (ТН), 
температурі повітря, що залишає морозильні камери.
Приймаємо: T н = 288 K; l = 1,4; c = 0,8; p = 0,9; 
Ефективний коефіцієнт корисної дії ете, що працює в режимі виробництва тепла і холоду: 
0,66 · 2,356 1,55
тобто 57% тепла, від витраченого на його виробництво, віджимається з атмосферного тепла, нагрівається сонячними променями. При спалюванні 1000 кг вугілля отримуємо гарячої води і холодного повітря, еквівалентного спалюванню 2000 кг вугілля. Економія 100% ете в режимі роботи з виробництва тепла та холоду утилізує сонячне тепло, розсіяне в земній атмосфері.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Економічна теплова електростанція, яка містить котельну установку з теплообмінником паросилова установки, теплообмінник газотурбінного двигуна, газовий теплообмінник і газову турбіну, встановлену на одному валу з турбіною газотурбінного двигуна, рідинні насоси і генератор електричного струму, що відрізняється тим, що, з метою підвищення ККД економічною теплової електростанції, трубопровід виходу гарячого повітря газотурбінного двигуна пов'язаний (з'єднаний) з топкою котельні установки, в котельні установки застосовано тверде паливо, в газовому теплообміннику і турбіні застосований аміак, вихід аміачної турбіни з'єднаний з водяним конденсатором парів аміаку, вихід якого пов'язаний через насос рідкого аміаку з аміачно-паровим теплообмінником, пов'язаним з паросилова установкою, яка встановлена на одному валу з газотурбінним двигуном твердого палива та аміачної турбіною, причому вал за допомогою дискової муфти "а" пов'язаний з тепловим насосом, а за допомогою муфти "б" пов'язаний з генератором електричного струму.
2. Спосіб роботи економічною теплової електростанції в режимі отримання гарячої води і холодного повітря шляхом використання теплового насоса, який відрізняється тим, що при включенні дискової муфти "а" і виключенні дискової муфти "б" виробляється постійна потужність поглинається тепловим насосом, утилізують потужність, що підводиться, а і утилізується сонячне тепло, розсіяне в земній атмосфері, при максимальному значенні коефіцієнта перетворення теплового насоса, який при параметрах
де l ступінь підвищення тиску повітря повітряного компресора теплового насоса (ТН), що дорівнює 1,4; c - ККД повітряного компресора ТН, що дорівнює 0,8; p - ККД повітряної турбіни ТН, рівний 0,9; m - механічний ККД ТН, рівний 0,97; - Температура повітря на вході в сопловой апарат повітряної турбіни, рівна 315К; - Температура повітря на виході з морозильних камер, рівна 270К;
Т н стандартна температура повітря, що дорівнює 288К,
становить TH 2,356.
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.