Энергетическая установка
Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: установка содержит кднтуры высококипящего теплоносителя 16, нйзкокипящего теплоносителя 6 и дополнительный замкнутый контур 10 криогенного теплоносителя с последовательно соединенными детандером 11 с электрогенератором , теплообменником-регенератором 12, дросселем 13, теплоизолированной емкостью 14 с запасом криогенного теплоносителя , насосом 15. При этом контур 10 подключен к конденсатору 4 контура 6 с низкокипящим рабочим телом, а емкость 14 выполнена с отводом пара криогенного рабочего тела.1 ил. 2 :
сОюз сОВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)s F 01 К 23/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
В ЕДОМ СТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4787907/06 (22) 30.01.90 (46) 15,02.93. Бюл. М 6 (72) А.В,полупан и А.Д.Савчук (56) Авторское свидетельство СССР
N 1377420, кл. F 01 K 23/04, 1985. (54) ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: в теплоэнергетике.
Сущность изобретения: установка содержит кбнтуры высококипящего теплоносителя 16, нйзкокипящего теплоносителя 6 и дополни„„. Ж„„1795128 А1 тельный замкнутый контур 10 криогенного теплоносителя с последовательно соединенными детандером 11 с электрогенератором, теплообменником-регенератором 12, дросселем 13, теплоизолированной емкостью 14 с запасом криогенного теплоносителя, насосом 15. При этом контур 10 подключен к конденсатору 4 контура 6 с низкокипящим рабочим телом, а емкость 14 выполнена с отводом пара криогенного рабочего тела. 1 ил, 1795128
Изобретение относится к энергетическим установкам, Известна энергетическая установка бинарного термодинамического цикла, включающая контуры низкокипящего и высококипящего теплоносителей, содержащие насосы, нагреватели (котлы), турбины с электрогенераторами, конденсаторы.
Прототипом изобретения можно считать бинарную:электростанцию, содержащую контур выс0кокипящего теплоносителя с котлом, турбогенератором, конденсаторами, канденсатным насосом и контур низкокипящего теплоносителя с нагревателями, которыми служат конденсаторы контура высококипящего теплоносителя, турбогенератором, конденсватором, конденсатным насосом и подогревателем.
Недостатком известной бинарной электростанции является небольшой диапазон рабочих температур и как следствие — невысокий КПД, Цель изобретения — повышение КПД.
Указанная цель достигается тем, что предлагаемая энергетическая установка, содержащая по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содер>кит последовательно установленные турбогенератор, конденсатор, насос и нагреватель, содержит дополнительный замкнутый контур с криогенным теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором, теплообменник-регенератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с низкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с отводом пара криогенного рабочего тела, На чертеже изображена схема устройства энергетической установки, Контур вь1сококипящего теплоносителя
1 включает котел 2, турбогенератор 3, конденсатор-нагреватель 4 и конденсатный насос 5. В контур низкокипящего теплоносителя б входят: также конденсатор-нагреватель 4, турбогенератор 7, конденсатор-перегреватель 8 конденсатный насос 9, Контур криогенного теплоносителя
10 включает конденсатор-перегреватель 8, детандер с электрогенератором 11, теплообменник-регенератор 12, дроссель 13, теплоизолированную емкость 14, насос 15.
Энергетическая установка работает следующим образом, Высококипящий теплоноситель нагревается в котле 2 до испарения за счет подвода теплоты от высокотемпературного источника тепла.
Парообразный высококипящий теплоноси- . тель расширяется на турбине турбогенератора 3 с получением электроэнергии, конденсируется в конденсаторе-нагревателе 4 и поступает в котел 2 с помощью конденсатного насос 5, Конденсация высококипящего теплоносителя осуществляется за счет нагрева и испарения низкокипящего теплоносителя B конденсаторе-нагревателе 4. Пар низкокипящего теплоносителя расширяется на турбине турбогенератора 7 с получением электроэнергии, конденсируется в конден15 саторе-перегревателе 8, а конденсат перекачивают конде нсатным насосом 9.
Конденсация низкокипящего теплоносителя осуществляется за счет перегрева пара криогенного теплоносителя, который нагревается и испаряется в теплообменнике-регенераторе 12; Пар расширяется в детандере 11 с получением электроэнергии, охлаждается втеплообменнике-регенераторе 12, ожижается в дросселе 13 и собирается в теплоизолированной емкости 14, из которой подается в регенератор 12 для нагрева и испарения насос 15.
Повышение эффективности энергетической установки тройного термодинамического цикла определяется аналитическим" выражением для ее термического КПД, Общее выра>кение для термического
КПД цикла:
Цс = ц/q1, где iq — удельная работа цикла, Дж/кг; ц1 — удельная теплота, подведенная от высокотемпературного источника тепла, Дж/кг.
Удельную работу цикла представим в
40 виде:
1ц= н+Кв в+Кк к, где !н — удельная работа цикла низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;
Кв=гпвl тн — массовый коэффициент вы45 сококипящего теплоносителя, равный отношени о масс высококипящего и низкокипя щего теплоносителей;
I> — удельная работа цикла высококипящего теплоносителя, Дж/кг;
Кк = нк/ан — массовый коэффициент криогенного теплоносителя, равный отношению масс криогенного и низкокипящего теплоносителей;
Ip удельная работа цикла криогенного теплоносителя, Дж/кг.
Удельная подведенная теплота: ч1=ч1в Кв, где ць — удельная подведенная теплота в цикле высококипящего теплоносителя, Дж/кг;
1795128
Теперь КПД ф =(l>i+KsIs+Кн н)/Ц1вКв
Кв=Ц1н/Цгв.
Аналогично, Ц2н=Ц 1 к Кк И 4=Ц2н /Ц 1к, 15
Составитель А. Полупан
Техред М.Моргентал Корректор Е. Папп
Редактор
Заказ 415 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
По закону сохранения энергии: 5
Ц2в Кв=Ц1н, ГДЕ Ц2в=ц1в-1в — УДЕЛЬНаЯ ОтВЕДЕННаЯ ТЕПЛОта в цикле высококипящего теплоносителя, Дж/кг; ц1н — удельная подведенная теплота в 10 цикле низкокипящего теплоносителя.
Дж/кг;
Значит, Формула изобретения
Энергетическая установка, содержащая по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбо. генератор, конденсатор. насос и нагреватель, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД в режиме кратковреМенного действия, она содержит дополнительный замкнутый кнтур.с криогенным
ГДЕ Ц2н=ц1н-1н — УДЕЛЬНаЯ ОтВЕДЕННаЯ ТЕПЛОта в цикле низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;
Ц1к — УДЕЛЬНаЯ ПОДВЕДЕННаЯ тЕПЛОта В цикле криогенного теплоносителя, Дж/кг.
С учетом полученных выражений для массовых коэффициентов после почленного деления числителя на знаменатель в выражении для КПД и некоторых преобразований получаем выражение для общего. термического КПД установки;
Qt QtK+ 17tH+ gtB+ 7 к 7tH фв — фн 171в gttc (771в + он), где у 1,, он, 17 в — термические КПД циклов криогенного, низкокипящего и высококипящего теплоносителей соответственно, теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором, теплообмен ник-pere íåðàòîð, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и высоконапорный насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с ниэкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с отводом паре криогенного рабочего тела.
