Теплоэнергетическая установка

 

Изобретение относится к энергетике и позволяет повысить КПД и стабильность работы путем интенсификации теплообмена и аккумулирования энергии тепла и холода. Теплоноситель 13, охлаждаемый в теплообмен/J 72,7 (Л с Щ20

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 F 03 G 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3671242/25-06 (22) 25.10.83 (46) 23.05.87. Вюл. У 19 (75) A ° Ш.Магомедов (53) 621.486(088.8) (56) Патент США Р 4022024, кл. 60-641, опублик. 1977. (54) ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к энергетике и позволяет повысить КПД и стабильность работы путем интенсификации теплообмена и аккумулирования энергии тепла и холода. Теплоноситель 13, охлаждаемый в теплообмен1312241 нике (ТО) 8, циркулирует по замкну- больше т-ры хладоносителя 19. Гритому пути от аккумулятора 12 по тру- фон 15 обеспечивает накопление тепла бопроводу (Т) 24, ТО 8 и вновь к в аккумулятор 12 при повышении т-ры аккумулятору 12 по Т 26. Энергоноси- окружающей среды. Каждый грифон вытель (Э) 1, нагреваясь и расширяясь полнен в виде соединенного с емкостью в ТО 8, начинает перемещаться на 14 обоими концами коленообразного Т участке 4 подъема витка 3 снизу вверх с коленом в нижней части, с развитой с последующим переходом на учас- теплообменной поверхностью 16 на одток 5 спуска, где, в свою очередь, ном его вертикальном участке и с тепотдает тепло хладоносителю 19 и, лоизолированной стенкой 17 на другом сжимаясь, получает дополнительный вертикальном его участке. Сифон 21 импульс для перемещения сверху вниз обеспечивает накопление энергии холо.— с нарастанием скорости под,цействием да в аккумуляторе 18 при снижении суммы усилий, генерируемых во всех т-ры окружающей среды, Каждый сифон 21 последовательно соединенных витках 3 выполнен в виде соединенного с емконтура 2. Посредством турбины и re- костью 20 обоими концами коленообраэ" нератора энергия потока Э 1 преобра- ного Т с коленом в верхней части, с зуется в механическую и электрическую развитой теплообменной поверхностью энергию. Хладоноситель 19 в ТО 9, 22 на одном его вертикальном участке получив тепло и расширяясь при этом, rp с теплоизолированной стенкой на друначнет перемещаться снизу вверх, с.оз- гом вертикальном его участке. В редавая циркуляцию по замкнутому пути зультате образуется и поддерживаетот аккумулятора 18 по Т 27, теплооб- ся разница т-р теплоносителя 13 и меннику 9 и вновь к аккумулятору 18 хладоносителя 19, близкая к по Т 25. Работа установки осуществ- разнице т-р окружающей среды ляется при условии, что средняя т-ра имевших место в разное время.

Э 1 меньше т-ры теплоносителя 13 и 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для преобразования в электрическую энергию тепловой энергии в условиях переменных температур окружающей среды 5 (атмосферы, гидросферы, льда и т.п.), Целью изобретения является повышение КПД и стабильности работы путем интенсификации теплообмена и аккумулирования энергии тепла и холода jo в условиях переменных температур окружающей среды.

На фиг. 1 изображена теплоэнергетическая установка, разрез по одному витку контура энергоносителя; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

Установка содержит заполненный, например, жидким энергоносителем 1 замкнутый контур 2 в виде нескольких последовательно соединенных меж- 20 ду собой спиральных витков 3, каждый из которых имеет участок 4 подъема и участок 5 спуска. В контуре 2 размещена турбина 6, соединенная с гене. ратором 7. На участках 4 и 5 подъема и спуска каждого витка 3 контура 2 установлены соответственно теплообменники 8 и 9 нагрева и охлаждения энергоносителя 1 в виде коаксиально охватывающих соответственно участки 4 и 5 подъема и спуска трубопрово дов 10 и 11.

С теплообменником,8 нагрева соединен аккумулятор 12 тепла в виде заполненной, например, жидким теплоносителем 13 емкости 14 с теплоприемными грифонами 15 в ее нижней части. Каждый грифон 15 выполнен в виде соединенного с емкостью 14 обоими концами коленообразного трубопровода с коленом в нижней части, с развитой теплообменной поверхностью 16 на одном его вертикальном участке и с теплоизолированной стенкой 17 на другом вертикальном его участке.

1312241 4 скорости под действием суммы усилий, генерируемых во всех последовательно соединенных витках 3 контура 2.

При достижении определенных значений гидравлических сопротивлений скорость энергоносителя 1 стабилизируется. Посредством турбины 6 и генератора 7 кинетическая энергия потока энергой носителя 1 преобразуется в механичесf0 кую и электрическую энергию.

Хладоноситель 19 в теплообменнике 9, получив тепло и расширяясь при этом, начинает перемещаться снизу вверх создавая циркуляцию по замкну- 15 тому пути от аккумулятора 18 по трубопроводу 27, теплообменнику 9, трубопроводу 25 и обратно к аккумулятору 18.

С теплообменником 9 охлаждения соединен аккумулятор 18 холода в виде заполненной, например, жидким хладоносителем 19 емкости 20 с хладо приемными сифонами 21 в ее верхней части. Каждый сифон 21 выполнен в ви де соединенного с емкостью 2, обоими концами коленообразного трубопровода с коленом в верхней части, с развито теплообменной поверхностью 22 на одном его вертикальном участке и с теп лоизолированной стенкой 23 на другом вертикальном его участке. Верхние и нижние части теплообменников 8 и 9 нагрева и охлаждения сообщены со ответственно с верхними и нижними частями аккумуляторов 12 и 18 тепла и холода трубопроводами 24 — 27.

В трубопроводах 26 и 27 установлены вентили 28 и 29 для запуска и оста- 20 нова установки. Наружные стенки теплообменников 8 и 9, аккумуляторов 12 и 18 и трубопроводов 24 — 27 покрыты слоем теплоизоляции 30.

Емкость 14 аккумулятора 12 тепла может изготавливаться из стали, пластмассы, бетона и т.п. Емкость 20 аккумулятора 18 холода может изготавливаться из коррозионно-стойкой стали, пластмассы или бетона с соответ- 30 вующей обработкой внутренней поверхности стен для придания им гладкости.

Стенки спирального контура 2 выполняются из коррозионно-стойкой стали. Трубопроводы 10 и 11 теплообменников 8 и 9 изготавливаются из коррозионно-стойкой стали или пластмассы.. В качестве теплоизоляции 30 может быть использован пенополистирол, пенополиуретан и т.п. 40

Установка работает следующим образом.

При открытии вентилей 28 и 29 теплоноситель 13, охлаждаемый в теплообменнике 8, начнет перемещаться сверху вниз, создавая циркуляцию по замкнутому пути от аккумулятора 12 по трубопроводу 24, теплообменнику 8, трубопроводу 26 и обратно к аккумуля- 0 тору 12. Энергоноситель 1, нагреваясь и расширяясь в теплообменнике 8, начинает перемещаться на участке подьема витка 3 снизу вверх с последующим переходом на участок 5 спуска, где, в свою очередь, отдает тепло хладоносителю 19 и, сжимаясь, полу; чает дополнительный импульс для перемещения сверху вниз с нарастанием

Работа описываемой установки обеспечивается при выполнении неравенств

T)T >Т

„„f где Т вЂ” температура теплоносителя 13 (!

Т„ — температура хладоносите!

И ля 19;

Т вЂ” средняя температура энергоносителя 1.

Грифон 15 обеспечивает накопление тепла в аккумуляторе 12 при повьш ении температуры окружающей среды следующим образом. При нагреве через теплообменную поверхность 16 теплоноситель t3 расширяется и всплывает по теплопроводному вертикальному участку грифона 15 в емкость 14 аккумулятора 12, а более холодная порция теплоносителя 13 погружается в вертикальный участок грифона 15 с теплоизолированной стенкой 17, перемещаясь далее к теплопроводному его участку с развитой теплообменной поверхностью 16. Циркуляция теплоносителя 13 через грифон 15 поддерживается до тех пор, пока температура теплоносителя 13 в аккумуляторе 12 не сравняется с температурой окружающей среды. При снижении температуры окружающей среды ниже температуры теплоносителя 13 в аккумулято-. ре 12 грифон 15 запирается, т.е. препятствует циркуляции через него теплоносителя 13 после заполнения всего объема этого грифона 15 остывшим теплоносителем 13, стремящимся вследствие возросшей его плотности занять самое нижнее положение.

Сифон 21 обеспечивает накопление энергии холода в аккумуляторе 18 при

1312241

25 ла и холода. снижении температуры окружающей среды следующим образам. При охлаждении через теплообменную поверхность 22 хладоноситель 19 сжимается и погружается по теплопроводному вертикальному участку сифона 21 в емкость 20 аккумулятора 18, а более теплая порция хладаносителя 19 всплывает в вер— тикальный участок сифона 21 с теплоизолированной стенкой 23, перемещаясь далее к теплопроводному ега участку с развитой теплообменной поверхностью 22. Циркуляция хладоносителя

19 через сифон 21 поддерживается до тех пор, пока температура хладаноси-. теля 19 в аккумуляторе 18 не сравняется с температурой окружающей среды.

При повышении температуры окружающей среды выше температуры хладоносителя. 19 в аккумуляторе 18 сифон 21 запирается т.е. препятствует циркуляции через него хладоносителя 19 после заполнения всего объема этого сифона 21 нагретым хладоносителем 19, стремящимся вследствие пониженной его плотности занять самое верхнее положение.

В итоге образуется и поддерживается разница температур теплоносителя 13 в аккумуляторе 12 тепла и хладоносителя 19 в аккумуляторе 18 хаг лада T r T, близкая к разнице температур окружающей среды, имевших место в разное время.

В интервале положительных значе-! гг ний Т и Т в качестве тепло- и хладоносителей 13 и 19 могут служить вода или водный раствор солей. Для

° (! отрицательных значении Ч наприо

С мер до -60 С, может быть применен, например, водный раствор солей или антифриз. В качестве энергоносителя 1 могут служить, например, углекислый газ СО или жидкий хлороформ

СНС1, стабилизированный 1Х этанола

С Н ОН, имеющие высокий коэффициент объемного расширения.

Формула изобретения

Теплоэнергетическая установка, содержащая заполненный жидким или газообразным энергоносителем замкнутый контур с участками подъема и спуска, с размещенной в контуре турбиной и установленными на участках подъема и спуска теплообменниками соответственно нагрева и охлаждения энергоносителя, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения КНД и стабильности работы путем интенсификации теплообмена и аккумулирования энергии тепла и холода в условиях переменных температур окружающей среды, она снабжена соединенным с теплообменником нагрева аккумулятором тепла в виде заполненной жидким или газаабразным теплоносителем теплоизолированной емкости с теплоприемным грифоном в ее нижней части, выполненным в виде соединенного с емкостью обоими концами каленаобразного трубопровода с коленом в нижней части, с развитой теплообменнай поверхностью на одном его вертикальном участке и с теплоизолированными стенками на другом вертикальном его участке, а также соединенным с теплообменником охлаждения аккумулятором холода в виде заполненной жидким или газообразным хладоносителем теплоизолированной емкости с хладоприемным сифоном в ее верхней части, выполненным в виде соединенного с емкостью обоими концами каленообразного трубопровода с коленом. в верхней части, с развитой теплаобменнай поверхностью на одном его вертикальном участке и с теплоизолированными стенками на другом вертикальном его участке„ кснтур энергоносителя выполнен в виде нескольких последовательно соединенных: между собой спиральных витков, каждый из которых имеет участки подъема и спуска, теплаобменники нагрева и охлаждения выполнены в виде кааксиально охватывающих соответственно участки подъема и спуска трубопроводов, а верхние и нижние части теплообменников нагрева и охлаждения сообщены соответственно с верхними и нижними частями аккумуляторов теп1312241

11 Ф

Составитель Л.Тугарев

Редактор JI.Ëàíãàçî Техред A.Êðàâ÷óê Корректор С.Черни

Заказ 1948/31 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-лолиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4