Энергетическая установка

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим установкам. Энергетическая установка, содержащая снабженную выходом на полезную нагрузку парогазовую установку с вводом пара, выход которой подключен к первому входу подогревателя, первый выход которого подключен к первому входу конденсатора, первый выход которого сообщен с окружающей средой, первый контур циркуляции воды, подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора, включающий последовательно соединенные первый насос и холодильник, по его первому входу и первому выходу, а также второй контур циркуляции воды, подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки и к первому контуру циркуляции воды, включающий последовательно соединенные второй насос и подогреватель, по его второму входу и второму выходу. Установка дополнительно содержит теплообменник, компрессор и дроссель, вход которого связан с первым выходом теплообменника, а выход - со вторым входом холодильника, вход компрессора связан со вторым выходом холодильника, а выход - с первым входом теплообменника, образованный при этом замкнутый контур заполнен рабочим телом, а своими вторым входом и вторым выходом теплообменник последовательно включен во второй контур циркуляции воды. Одним из частных вариантов решения установки является включение первого насоса между первым выходом холодильника и вторым входом конденсатора. Другим частным решением установки является включение первого насоса между вторым выходом конденсатора и холодильником и подключение второго контура циркуляции воды к выходу первого насоса. Изобретение позволяет уменьшить потери тепла и воды в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим установкам, предназначенным для производства электрической энергии и/или для совершения механической работы.

Известна энергетическая установка, содержащая снабженную выходом на полезную нагрузку парогазовую установку с вводом пара, выход которой подключен к первому входу подогревателя, выход которого подключен к первому входу конденсатора, первый выход которого сообщен с окружающей средой, первый контур циркуляции воды, подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора, включающий последовательно соединенные первый насос и холодильник, по его первому входу и первому выходу, а также второй контур циркуляции воды, подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки и к первому контуру циркуляции воды, включающий последовательно соединенные второй насос и подогреватель, по его второму входу и второму выходу (см. заявку Великобритании 2074659, кл. F 01 K 21/04, опубл. 04.11.81).

Недостатками известной установки являются большие потери тепла с отходящей парогазовой смесью и большие потери воды из-за низкой эффективности работы холодильника.

Наиболее близкой к предложенной является энергетическая установка, содержащая снабженную выходом на полезную нагрузку парогазовую установку с вводом пара, выход которой подключен к первому входу подогревателя, первый выход которого подключен к первому входу конденсатора, первый выход которого сообщен с окружающей средой, первый контур циркуляции воды, подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора, включающий последовательно соединенные первый насос и холодильник, по его первому входу и первому выходу, а также второй контур циркуляции воды, подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки и к первому контуру циркуляции воды, включающий последовательно соединенные второй насос и подогреватель, по его второму входу и второму выходу (см. а.с. СССР 547121, кл. F 01 21/04, опубл. 07.12.82).

Недостатками известной установки являются большие потери тепла с охлаждающей водой и большие потери воды из-за низкой эффективности работы холодильника. Это объясняется тем, что при работе известного устройства большое количество тепла сбрасывается в атмосферу, а при ограничении сброса тепла в атмосферу не вся вода из парогазовой смеси извлекается в конденсаторе и также выбрасывается в атмосферу.

Изобретение решает задачу уменьшения потерь тепла и воды в окружающую среду.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в энергетическую установку, содержащую снабженную выходом на полезную нагрузку парогазовую установку с вводом пара, выход которой подключен к первому входу подогревателя, первый выход которого подключен к первому входу конденсатора, первый выход которого сообщен с окружающей средой, первый контур циркуляции воды, подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора, включающий последовательно соединенные первый насос и холодильник, по его первому входу и первому выходу, а также второй контур циркуляции воды, подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки и к первому контуру циркуляции воды, включающий последовательно соединенные второй насос и подогреватель, по его второму входу и второму выходу, введены теплообменник, компрессор и дроссель, вход которого связан с первым выходом теплообменника, а выход - со вторым входом холодильника, вход компрессора связан со вторым выходом холодильника, а выход - с первым входом теплообменника, образованный при этом замкнутый контур заполнен рабочим телом, а своими вторым входом и вторым выходом теплообменник последовательно включен во второй контур циркуляции воды.

Указанный результат достигается также за счет того, что первый насос включен между первым выходом холодильника и вторым входом конденсатора.

Указанный результат достигается также за счет того, что первый насос включен между вторым выходом конденсатора и холодильником, а второй контур циркуляции воды подключен к выходу первого насоса.

Указанный результат достигается также за счет того, что соединенные между собой теплообменник и второй насос включены перед подогревателем.

Указанный результат достигается также за счет того, что компрессор выполнен с механическим приводом и снабжен механической связью с парогазовой установкой.

Указанный результат достигается также за счет того, что в качестве полезной нагрузки использован электрический генератор, а компрессор выполнен с электрическим приводом, связанным с выходом электрического генератора.

На чертеже показан один из частных случаев реализации заявленной энергетической установки.

Энергетическая установка содержит парогазовую установку 1 с вводом пара, включающую последовательно соединенные по газовоздушному тракту компрессор 2, камеру 3 сгорания и парогазовую турбину 4, выход которой через подогреватель 5 связан с первым входом конденсатора 6 (например, контактного типа), первый выход которого через дожимной компрессор 7 сообщен с окружающей средой (атмосферой). Вход компрессора 2, являющийся входом парогазовой установки 1 и одновременно входом всей энергетической установки, сообщен с окружающей средой (атмосферой). Вход ввода пара в парогазовую установку 1 может быть организован как непосредственно в камере 3 сгорания (этот вариант показан на чертеже, при этом вход ввода топлива не показан), так и в проточных частях турбины 4 или компрессора 2. Энергетическая установка содержит также подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора 6 первый контур циркуляции воды, образованный последовательно соединенными первым насосом 8 и холодильником 9 (по его первому входу и первому выходу), а также подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки 1 и к первому контуру циркуляции воды второй контур циркуляции воды, образованный последовательно соединенными вторым насосом 10, теплообменником 11 (по его второму входу и второму выходу) и подогревателем 5 (по его второму входу и второму выходу). Кроме того, энергетическая установка содержит компрессор 12 и дроссель 13, вход которого связан с первым выходом теплообменника 11, а выход - со вторым входом холодильника 9. Вход компрессора 12 связан со вторым выходом холодильника 9, а выход - с первым входом теплообменника 11. Образованный элементами 11, 13, 9 и 12 замкнутый контур заполнен рабочим телом, например хладагентом. Компрессор 2, турбина 4 и дожимной компрессор 7 связаны между собой механически, например валом 14, который может использоваться в качестве выхода на полезную нагрузку (например, электрический генератор 15).

Кроме того, возможны различные частные случаи выполнения заявленной установки.

В одном из них первый насос 8 включен между первым выходом холодильника 9 и вторым входом конденсатора 6. Первый насос 8 может быть включен между вторым выходом конденсатора 6 и холодильником 9, а второй контур циркуляции воды подключен к выходу первого насоса 8. Соединенные между собой последовательно теплообменник 11 и второй насос 10 могут быть включены перед подогревателем 5. В случае выполнения компрессора 12 с механическим приводом (не показан) он может быть снабжен механической связью (не показана) с парогазовой установкой 1. А в случае использования в качестве полезной нагрузки электрического генератора 15 компрессор выполняют с электрическим приводом (не показан), связанным с выходом электрического генератора 15.

Энергетическая установка работает следующим образом.

Атмосферный воздух, сжатый в компрессоре 2 парогазовой установки 1, поступает в ее камеру 3 сгорания, где происходит сгорание топлива. Продукты сгорания топлива, смешанные с паром, поступающим в парогазовую установку 1 из подогревателя 5 (со стороны его второго выхода), являющегося, например, котлом-утилизатором, поступают в турбину 4, которая посредством вала 14 приводит во вращение компрессор 2, дожимной компрессор 7 и полезную нагрузку, например электрический генератор 15. Горячая парогазовая смесь с давлением, близким к атмосферному, и температурой, приближающейся к 650-750oС, с выхода турбины 4 поступает в подогреватель 5 (со стороны его первого входа), где отдавая свое тепло, остывает до температуры 90-130oС. Далее парогазовая смесь поступает на первый вход конденсатора 6 (на чертеже показан конденсатор контактного типа), где отдает свое тепло воде первого контура циркуляции, охлаждаясь до температуры ~70oС (или несколько меньшей), которая ниже температуры конденсации паров воды (76oС). Осушенные и охлажденные газы сжимаются до атмосферного давления в дожимном компрессоре 7 и выбрасываются в атмосферу. Вода из конденсатора 6 (со стороны второго его выхода) поступает в первый контур ее циркуляции, первым насосом 8 прокачивается через холодильник 9 и с температурой ниже 60oС поступает на второй вход конденсатора 6, где вновь вступает в тепловой контакт с горячей парогазовой смесью, поступающей с выхода турбины 4, завершая, тем самым, оборот воды в первом контуре циркуляции. В случае использования конденсатора 6 контактного типа в нем впрыскивают воду навстречу парогазовой смеси. Часть воды из первого контура циркуляции отбирается во второй контур циркуляции, в котором с помощью второго насоса 10 она, пройдя через теплообменник 11 и будучи нагретой до температуры, превышающей 70oС, поступает в подогреватель 5 (со стороны его второго входа). В подогревателе 5 вода второго контура циркуляции, отбирая тепло горячей парогазовой смеси, превращается в пар, который затем поступает на вход ввода пара парогазовой установки 1, завершая, тем самым, оборот воды во втором контуре циркуляции.

В образованном элементами 11, 13, 9 и 12 замкнутом контуре рабочее тело сжимается компрессором 12 и конденсируется, отдавая тепло в теплообменнике 11 воде второго контура циркуляции. После дросселя 13 давление рабочего тела уменьшается, происходит его испарение. Температура рабочего тела снижается, что используется для охлаждения воды первого контура циркуляции в холодильнике 9. После холодильника 9 рабочее тело вновь поступает в компрессор 12. Таким образом, в отличие от известной энергетической установки в заявленной установке не происходит потерь тепла в окружающую среду (за счет его выброса в водо-воздушном холодильнике), а осуществляется его перераспределение из первого контура циркуляции воды, где имеется избыток тепла, во второй контур циркуляции воды для ее подогрева.

Формула изобретения

1. Энергетическая установка, содержащая снабженную выходом на полезную нагрузку парогазовую установку со вводом пара, выход которой подключен к первому входу подогревателя, первый выход которого подключен к первому входу конденсатора, первый выход которого сообщен с окружающей средой, первый контур циркуляции воды, подключенный ко второму входу и второму выходу конденсатора, включающий последовательно соединенные первый насос и холодильник, по его первому входу и первому выходу, а также второй контур циркуляции воды, подключенный ко входу ввода пара парогазовой установки и к первому контуру циркуляции воды, включающий последовательно соединенные второй насос и подогреватель, по его второму входу и второму выходу, отличающаяся тем, что в нее введены теплообменник, компрессор и дроссель, вход которого связан с первым выходом теплообменника, а выход - со вторым входом холодильника, вход компрессора связан со вторым выходом холодильника, а выход - с первым входом теплообменника, образованный при этом замкнутый контур заполнен рабочим телом, а своими вторым входом и вторым выходом теплообменник последовательно включен во второй контур циркуляции воды.

2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что первый насос включен между первым выходом холодильника и вторым входом конденсатора.

3. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что первый насос включен между вторым выходом конденсатора и холодильником, а второй контур циркуляции воды подключен к выходу первого насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии и может быть использовано при разработке и изготовлении тепловых насосов, холодильных машин и трансформаторов тепла

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для систем поддержания необходимого температурного режима внутри стационарных объектов

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к процессам преобразования тепловой энергии сравнительно низкого температурного уровня в тепловую энергию повышенного температурного уровня, и может быть использовано для тепло- и холодоснабжения

Изобретение относится к конструкциям насосов-теплогенераторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах теплоснабжения и нагрева жидкости в технологических системах без сгорания органического топлива

Изобретение относится к конструкциям насосов-теплогенераторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах теплоснабжения и нагрева жидкости в технологических системах без сгорания органического топлива

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к установкам с винтовыми компрессорами, и касается тепловых насосов с использованием маслозаполненных винтовых компрессоров

Изобретение относится к области термодинамики влажного воздуха, более точно к получению воды из атмосферного воздуха и осушению воздуха помещений, и может быть использовано для получения пресной воды, в т.ч

Изобретение относится к энергоблокам теплоэлектростанций (ТЭС), транспортных средств и применяется для выработки электрической и тепловой энергии

Изобретение относится к теплоэнергетике, транспортному машиностроению, двигателестроению

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к энергетике, транспорту, машиностроению и может быть использовано в качестве транспортных и стационарных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в механическую с использованием рабочей жидкости, в частности, с целью генерирования электроэнергии, однако не ограничивается этим применением

Изобретение относится к способу производства энергии с высоким коэффициентом полезного действия
Наверх