Гидроаккумулирующая электростанция

 

1. ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ , включающая гидроагрегатньш блок, верхний резервуар, заполненный водой и сжатым газом, и нижний резервуар, соединенные трубопроводами с гидроагрегатным блоком, о тлич ающа яс rf тем, что, с целью повышения эффективности работы путем увеличения КПД, она снабжена тепловым аккумулятором, помещенiffiiM в верхнюю часть верхнего резервуара .. 2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что тепловой аккумулятор выполнен, в виде ванны , заполненной парафином. ел сд 00

(19) (111

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

Й=СПУБЛИН

3<51) Е 02 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3485706! 29-15 (22) 19.08.82 (46) 23.11.83. Бюл, У 43 (72) В.П.Водяницкий (53) 621.311.21(,088.8 ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (56) 1. Гидроэлектрические станции.

Под ред. Ф.Ф.Губина. М,, "Энергия", 1972, с, 50-51.

2. Авторское.свидетельство СССР

У 746028, кл. E 02 В 9/00, 1975 (прототип).

3. Кириллин В.Л. и др. Техническая термодинамика, Изд. 2, И., "Энергия", 1974, с. 40-43. (54) (57) 1. ГИДРОАККУИУЛИРуК61АЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, включающая гидроагрегатный блок, верхний резервуар, заполненный водой и сжатым газом, и нижний резервуар, соединенные трубопроводами с гидроагрегатным блоком, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем увеличения КПД, она снабжена тепловым аккумулятором, помещенным в верхнюю часть верхнего резервуара.

2. Электростанция по и. 1, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что тепловой аккумулятор выполнен. в виде ванны, заполненной парафином.

Цель изобретения — повышение эффективности работы путем увеличения КПД.

Цель достигается тем, что гидроаккумулирующая электростанция снабжена тепловым аккумулятором, помещенным в верхнюю часть верхнего резервуара.

Причем тепловой аккумулятор выполнен в виде ванны, заполненной парафином.

На фиг. 1 изображена схема электростанции; на фиг. 2 — графики рабочих процессов в газовом объеме верхнего резервуара.

55

1 10558

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к конструкции гидроаккумулирующих электростанций.

Известна гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), предназначенная для BblpBBHHBBHHH графиков нагрузки энергетических систем и состоящая из верхнего бассейна, нижнего бассейна и связанного с бассейнами водо- 10 водами гидроагрегатного блока. Гидроагрегатный блок расположен в здании ГАЭС и состоит из обратимой электрической машины (мотора-генератора) и обратимой гидромашины (насоса-турбины). В качестве верхнего и нижнего бассейнов используются естественные или искусственные открытые водоемы, расположенные на различной высоте,(.! j.

Недостатком такой электростанции является зависимость напора, а следовательно, и мощности от рельефа местности. В равнинных условиях ее эффективность уменьшается.

Наиболее близкой к изобретению является гидроаккумулирующая электростанция, включающая гидроагрегатный блок, верхний резервуар, заполненный водой и сжатым газом, и ннжний резервуар, соединенные трубопроводами с гидроагрегатным блоком (2), Недостатком известной ГАЭС является пониженная эффективность работы, связанная с тем, что тепло, выделяющееся при сжатии газа в процессе заполнения водой верхнего резервуара, рассеивается в окружающей среде и не используется, в результате чего происходит снижение

КПД, мощности и эффективности работы ГАЭС.

17 2

ГАЭС содержит (фиг ° 1) герметичный верхний резервуар 1, заполненный водой и сжатым газом, гицроагрегатный блок 2 и нижний резервуар

3, Верхний резервуар 1 трубопроводом

4 соединен с гидроагрегатным блоком

2, который в свою очередь трубопроводом 5 с затвором 6 соединен с нижним бассейном 3, а последний трубопроводом 7 соединен с атмосферой.

Внутри герметичного верхнего резервуара 1 (в части его, не заполняемой водой при зарядке ГАЭС) помещен тепловой аккумулятор 8 постоянной температуры, представляющий собой ванну, наполненную легкоплавким материалом, например, парафином.

ГАЭС работает следующим образом.

В исходном положении нижний резервуар 3, трубопроводы 4 и 5 заполне- э ны водой, затвор 6 закрыт, Верхний резервуар l заполнен сжатым газом, например, воздухом.

Для зарядки ГАЭС подают электроэнергию на гидроагрегатный блок 2 и открывают затвор 6. Электрическая машина, работающая в режиме мотора, начинает вращать обратимую гидромашину, работающую в насосном режиме, Вода из нижнего резервуара 3 по трубопроводам 5 и 4 поступает в верхний резервуар 1, сжимая в нем газ:

При сжатии газа выделяется тепло, которое расплавляет легкоплавкий материал в тепловом аккумуляторе 8.

Плавление материала происходит при постоянной температуре и идет с поглощением тепла, т,е. процесс сжатия газа в резервуаре 1 при зарядке ГАЭС происходит с аккумулированием тепла при температуре, близкой к температуре плавления легкоплавкого материала. После опорожнения нижнего резервуара 3 процесс зарядки

ГАЭС заканчивают, прекращают пода— чу электроэнергии на гидроагрегатный блок 2 и затвор 6закрывают. ГАЭС находится в состоянии резерва, темЭ пература газа в верхнем -резервуаре поддерживается постоянной. Процесс разрядки ГАЭС начинается с открытия затвора 6. Под действием гидростатического давления столба воды между верхним 1 и нижним 3 резервуарами и давления газа в резервуаре ! вода по трубопроводу 4 устремляется в гидроагрегатный блок 2 и далее по трубопроводу 5 в нижний резервуар

3. Обратимая гидромашина начинает

Ь0>эб l

3 работать в режиме турбины, а электрическая машина — в режиме генератора.

Происходит подача энергии в электросеть. По мере слива воды из верхнего резервуара 1 величина газового объема в нем увеличивается. Расширение газа вызывает снижение его температуры, что приводит к возникновению оттока тепла от теплового аккумулятора 8. Легкоплавкий материал затвердевает с выделением тепла, идущим на подогрев газа. Благодаря наличию теплового аккумулятора. 8 расширение газа происходит при температуре, близкой к температуре этого аккумулятора, что обеспечивает меньшее, чем в известном (2 ), снижение давления в резервуаре 1 и, следовательно, повышение эффективности работы ГАЭС. После опорожнения верхнего резервуара 1 затвор 6 закрывают1

ГАЭС находится в исходном положении.

Эффективность предлагаемой ГАЭС по сравнению с известной поясняется графиками на фиг. 2, которые изображают термодинамические процессы, происходящие в газовом объеме резервуара 1. (V - объем газа в резервуаре .1

l; V2 - объем газа перед разрядкой ГАЭС).

В известной ГАЭС при отсутствии теплового аккумулятора и оттока тепла газ в процессе зарядки ГАЭС из исходного положения 9 сжимается ади35 абатически до состояния 10. Процесс идет с выделением тепла и повышени, ем температуры . 3a время нахождения

ГАЭС в резервуаре, благодаря рассеиванию тепла в окружающую :среду и

40 отсутствию теплопритока, температура и давление газа в резервуаре 1 уменьшаются и термодинамическое состояние газа из точки 10 переходит по изохоре V2=const в точку 11, лежащую

45 на изотерме 9-11, соответствующей температуре окружающей среды. При разрядке ГАЭС вследствие отсутствия теплопритока происходит расширение

rasa по адиабате 11-12 с падением

50 давления и охлаждением газа ниже . температуры окружающей среды. За время нахождения ГАЭС в исходном положении происходит выравнивание температуры газа в резервуаре 1 с

55 температурой окружающей среды по изохоре Ч =const и состояние газа иэ

1 точки 12 перемещается в исходную точку 9.

1 4

Описанный цикл 9-10-11-12-9 в координатах давление P-объем V протекает против часовой стрелки, что согласно известному 3 j соответствует потере энергии, причем, чем больше площадь такого обратного цикла, тем больше потери и меньше КПД.

При зарядке предложенной ГАЭС первоначальное сжатие газа происходит из исходного состояния 9 до состояния 13, лежащего на пересечении адпабаты 9-10 с.изотермой 14-15, соответствующей постоянной температуре теплового аккумулятора. Дальнейший процесс идет по изотерме 13-14, поскольку тепло, выделяющееся при сжатии газа, отбирается тепловым аккумулятором и расходуется на плавление легкоплавкого материала при постоянной температуре. Процесс зарядки ГАЭС заканчивается в точке 14.

Во время нахождения ГАЭС в резерве температура газа в резервуаре 1 сохраняется постоянной из-за уменьшения рассеивания тепла по сравнению с известным (уменьшения перепада температур точек 14, 11 по сравнению с точками 10, ll) и восстановления потерь за счет теплового аккумулятор а 8.

При разрядке предлагаемой ГАЭС происходит расширение газа по изотерме 14-15 с подводом тепла к газу от теплового аккумулятора 8, в котором происходит затвердевание легкоплавкого материала с выделением тепла при постоянной температуре. Разрядка заканчивается н точке 15. При достаточном объеме теплового аккумулятора 8 циклы работы ГАЭС происходят по изотерме 14-15 без возврата к исходному положению 9.

В предлагаемой ГАЭС характерные для известной обратные циклы сжатиярасширения, идущие с потерей энергии, вырождаются в линию, и площадь этих циклов уменьшается, что позволяет получить увеличенный по сравнению с известным ЕПИ .

Увеличение эффективности ГАЭС по сравнению с известной наглядно демонстрируется нзаимньи расположением кривых расширения. Раеян1ренне газа в предлагаемой ГАЭС (кривая

14-15) происходит при большем давлении, чем в известной (кривая 1! — 12), что приводит к увеличению напора и, следовательно, мощности и з111ективности ГАЭС.

1055817

Составитель А.Кононов

Техред И.Метелева Корректор А.Зимокосов

Редактор Н.Джуган

Филиал ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9255/24 Тираж 673 Подпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Q 4/5