Способ термического получения рабочей среды

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ в замкнутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление парообразования , и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объема по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, рабочую среду после турбины собирают в ресивере для балансирования ее, расхода и/или охлаждают , а вьщеленное тепло передают рабочей среде перед подачей в замкнутый объем, при этом в качестве рабочей среды используют воду или среду более летучую, чем вода, например угольную кислоту. СО Ь/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С Ф

PECllYSJlHH (19) (И) З1д) F 01 К 27/00, 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ф»

ЙЯЬ Я»» < (21) 3242794/24-06 (22) 30.01.81 (31) 8000826-1 (32) 01.02.80 (33) Швеция (46) 30.04.84. Бюл. № 16 (72) Йохан Эдвард Ниберг (Швеция) (53) 621. 165.51(088.8) (56) 1. Патент США N- 3995428, кл. 60-641, опублик. 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР № 397667, кл. F 01 К 27/00, 1971. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ

РАБОЧЕЙ СРЕДЫ в замкнутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объема по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, рабочую среду после турбины собирают в ресивере для балансирования ее, расхода и/или охлаждают, а выделенное тепло передают рабочей среде перед подачей в замкнутый объем, при этом в качестве рабочей среды используют воду или среду более летучую, чем вода, например угольную кислоту.

1090267

Цель изобретения — повьппение КПД. 35

Указанная цель достигается тем, что согласно способу термического получения рабочей среды в замкнутом объеме, включающему нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превьппающем давление парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объема по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода, рабочую среду после турбины собирают в ресивере для балансирования ее расхода и/или охлаждают, а выделенное тепло передают рабочей среде перед подачей в замкнутый объем, при этом в качестве рабочей среды используют воду или среду более летучую, чем вода, например угольную кислоту.

На фиг. 1 показана схема установки для реализации предлагаемого способа, в качестве рабочей среды которой используется вода; на фиг. 2 — то же, но э качестве рабочей среды испольИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при получении потока рабочей среды для турбин или подобных им двигателей.

Известен способ получения рабочей среды путем нагрева рабочей среды, ее подачи в жидкой фазе в гидравлическую турбину и разделения рабочей среды после турбины на жидкую и ïàðîвую фазы (1).

1О

Недостатком известного способа является многократное разделение рабочей среды на жидкую и паровую фазы с последующей конденсацией паровой фазы. 15

Известен также способ термического получения рабочей среды в замкнутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление . Zp парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объеме по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода $2).

Недостатком указанного способа является то, что разделение потока рабочей среды в турбине на жидкую и паровую фазы, а также необходимость конденсировать паровую фазу gp для подачи рабочей среды в котел приводит к снижению коэффициента пс лезного действия установки (КПД). зуется среда для подачи рабочей среды в турбину; на фиг. 3 - сопло.

Установка (фиг. 1) для осуществления предлагаемого способа содержит замкнутый объем (котел) 1 с трубопроводом 2 подвода рабочей среды в котел 1 и трубопровод 3 подачи рабочей среды, на котором установлен ре.гулирующий клапан 4, к валу 5 турбины б, подключенной к генератору 7.

В котле 1 имеется источник. 8 тепла в виде спирали,. например, для горячего топливного газа, пара или другого теплоносителя. Турбина 6 реактивная с выпу"кным трубопроводом 9, сообщенным с ресивером 10, который подключен к котлу 1 трубопроводом 2 подвода, а на послецнем установлены питательный насос 11 и невозвратный клапан 12. Ресивер 10 сообщен с атмосферой через отверстие 13. К ресиверу 10 подключен питательный трубопровод 14 с клапаном 15. В установке (фиг. 2) котел 1 состоип из двух частей 16 и 17 е патрубками 18 и 19 подвода теплоносителя, а ресивер

10 выполнен без сообщения с атмосферой. Установка снабжена тепловым насосом> содержащим компрессор 20> сообщенйый трубопроводом 21 с конденсатором 22. К трубопроводу 21 через клапан 23 подключен дополнительный конденсатор (не показан). Конденсатор 22 сообщен через дроссельный клапан 24 с ресивером 10, а последний подключен к трубопроводу 2 под, вода рабочей .среды в котел 1. Турби1 на 6 снабжена соплами 25 (фиг. 3), которые расположены по периферии колеса (не показано) и направлены тангенциально. Сопло 25 имеет вход 26, поперечное сечение которого по ходу потока уменьшается до сужения 27, а затем расширяется до выхода 28. Обычно конический угол вдоль большей части выходной части 29 составляет около о

10, а отношение выходной площади и площади сужения 27 имеет величину

100:1. В связи с износом под воздействием воды на входе 26 устанавливается вставка 30, которая может изготавливаться из более твердого и более стойкого материала, чем остальная часть сопла 25, На трубопроводе 31, сообщающем ресивер 10 с трубопроводом 2 подвода рабочей среды установлен обратный клапан 32.

Способ осуществляют следующим образом.

3 1090267 4

Рабочая среда в жидкой фазе нагре- личие заключается в последовательнс1м вается в замкнутом объеме (котле) нагреве рабочей среды (угольной кис(фиг. 1) до заданной температуры при лоты) в двух частях 16 и !7 котл» 1, давлении, превьппающем давление паро- например, солнечной энергией, теплой образования, и подается по трубопро- водой или с помощью теплового насоводу 3 подачи регулируемым потоком са. Рабочая среда после турбины 6 через сопло 25 (группу сопел 25) в

1 охлаждается например аммиаком с поЭ l турбину 6. Основная часть тепла, мощью теплового насоса. Выделенное подводимая в котле 1 к рабочей среде, тепло рабочей среды в распыле передапереходит в распыленной струб в кине- 1р ется после питательного насоса 11 в тическую энергию капель и рабочая конденсаторе 22 рабочей среде перед среда после турбины 6 вытекает через подачей ее в котел 1, при запуске выпускной трубопровод 9 в ресивер 10, установки конденсатор 22 имеет непри этом рабочая среда образует струю, достаточную конденсационную произвосостоящую из очень мелких капель, 15 дительность, поэтому в этот период имеет низкую температуру и не содер- к.нему подключается через клапан 23 жит пара. В ресивере 10 рабочая среда дополнительный конденсатор. При этом собирается для балансирования ее рас- регулирующий клапан 4 закрыт, а турхода в случае отклонений скоростей бина 6 и ресивер должны быть охлаждепотока через турбину 6 и, соответст- ны до заданной температуры (например о

Э венно, через питатечьный насос 11, -30 С), которая конденсируется дроскоторый по трубопроводу 2 подвода сельным клапаном 24. Когда темпераподает рабочую среду с заданным дав- тура в котле 1 и в ресивере 10 дослением в котел 1, и цикл повторяется. тигнет заданных величин, то клапан

Распыляемая рабочая среда (вода) в 2 23 закрывают, открывают регулирующий турбине 6 свободна от пара и не тре- клапан 4, включают питательный набуется ее конденсации. Вместо конден- сос 11 и, тем самым, запускается сации ресивер 10 вентилируют в атмос- турбина 6. феру через отверстие 13, возмещение Таким образом, предлагаемый спопотерь рабочей .среды производится по ЗО соб позволяет термически получить питательному трубопроводу 14 через мелко раздробленную рабочую среду клапан 15. после турбины в жидкой фазе при низСпособ на установке (фиг. 2) .от. ких температурах, что исключает ненагрева рабочей среды в котле 1 до обходимость конденсации рабочей сревыпуска в ресивер 10 осуществляется ды и повьппает коэффициент полезного аналогично установке на фиг. 1. От- действия.

1090267

17

Составитель В.Гуторов

Редактор Ю. Середа Техред А.Бабинец Корректор А.Тяско

Заказ 2964/56 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП ".Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4