Способ организации рабочего процесса в энергоустановке

 

СОК)3 СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 01 К 25/08

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПСЫ шелла Ш11

СлтЕИ menu

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1) 4685530/06

2) 28,04.89

6) 30,08.93. Бюл. М 32

1) Черноморский филиал Центрального аучно-исследовательского института им. .Н,Крылова

2) А.И.Максименко и В.В.Балясный

6) Судостроение. гв 12, 1980, с,21 — 23.

Нестеренко В.Б. и Тверковский Б,Е, плообмен в ядерных реакторах с диссоциующим теплоносителем. Минск; Наука и хника, 1980.

4) СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОЧЕГО

РОЦЕССА В ЭНЕРГОУСТАНОВКЕ

7) Использование: энергетика, транспорте установки при создании экономичных

„„5U„„1837111 А1 двухконтурных двигателей. Сущность изобретения: в энергоустановке используется рабочее тело, растворяющее или химически связывающее газ с малым молекулярным весом и высокой теплоемкостью, например водород. В нагревателе 1 рабочее тело испаряют, выделяют газ, перегревают, затем подают на тепловую машину 2 и расширяют там, производя работу, Если процесс связывания газа сопровождается выделением энергии, то его проводят в тепловой машине в ходе расширения смеси паров рабочего тела с газом, в остальных случаях растворение газа или связывание его осуществляют в конденсаторе 3. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1837111

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для создания энергоустановок подводных аппарат,ов.

Цель изобретения — повышение экономичности.

Для этого в качестве рабочего тела применяют вещество, жидки продукт рекомбинации которого имеет отношение теплоемкости к теплоте парообразования больше, чем у воды, а газообразный продукт имеет высокую теплоемкость и малый молекулярный вес, при этом при прохождении процесса присоединения жилкого и газообразного продуктов с выделением. тепла, его проводят в тепловой машине, 8 при прохождении процесса с поглощением тепла, в конденсаторе.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе организации рабочего процесса в энергоустановке, работающей по циклу Ренкина в замкнутом контуре применяют рабочее тело, имеющее отношение теплоемкости к теплоте парообразования больше, чем у воды и растворяющее или присоединяющее газ, обладающий высокой теплоемкостью, которое после питательного насоса испаряют, выделяют из него гаэ и в виде перегретой смеси газообразных продуктов подают на тепловую машину, расширяют там и если пооцесс связывания газа с рабочим телом экзотермический, то его проводят в тейловой машине, а в остальных случаях связывание или растворение газа проводят в конденсаторе, причем в качестве рабочего тела преДлагается использовать бензол С6Н6 гидрирующий — дегидрирую.щий водород Н2 или толуол СтНэ гидрирующий — дегидрирующий водород.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ позволяет значительно увеличить КПД энергоустановки, так как вся энергия, затраченная на перегрев газа растворенного в PT или химически связанного с рабочим телом превращается в.работу при расширении газа, при этом нет потерь энергии при конденсации газа, а давление сжиженного рабочего тела повышается при помощи насоса. затраты энергии на привод которого намного меньше, чем возможные затраты энергии на привод компрессора, обеспечивающего сжатие газа до того же давления: в энергоустановках с рабочим телом экзотермически связывающим газ, энергия выделяющаяся при этом идет на нагрев PT и преобразуется в полезную работу, таким образом увеличивается полезный теплоперепад.

На чертеже приведена схема .возможной реализации предложенного способа.

Схема включает испаритель-перегреватель 1, тепловую машину 2, конденсатор 3, 5 питательный насос 4.

Способ органиэации рабочего процесса заключается в том, что рабочее тело после питательного насоса 4 подают в испаритель-перегреватель 1, там испаряют, выделяют из него газ и перегревают смесь паров рабочего тела и газа. Эту перегретую смесь подают в тепловую машину 2, где происходит ее расширение, превращаемое в тепловой машине в полезную работу. В том случае, если процесс химического соедине.ния PT с газом экзотермический, расширение организуют таким образом, чтобы этот процесс протекал в ходе расширения смеси в тепловой машине, при этом выделяемая энергия идет на нагрев смеси и в конечном итоге преобразуется в работу. Если же процесс соединения РТ с газом эндотермический либо идет без изменения энергии, или же газ просто растворяется в РТ, то все эти процессы проводят в конденсаторе. После конденсатора давление PT питательным насосом повышается, его подают в испаритель-перегреватель и цикл повторяется.

В качестве конкретного примера рассмотрим применение в качестве PT — бензола СоНе, гидрирование его водородом в тепловой машине с получением циклогексана С6Н12. и гидрирование циклогексана в испарителе — перегревателе. Реакция гидрирования бенэола следующая; СэНв+ ЗН2СэН12+ 208 кДж/моль. Даже при высоких давление дегидрирование циклогексана проходит при вполне реальных температурах, а гидрирование бенэола при низких давлениях — при температуре большей температуры кипения как бенэола, так и циклогексана. Это подтверждает воэможность, особенно при использовании катализаторов, осуществления процесса дегидрирования в испарителе-перегрев ателе и гидрирования в тепловой машине в газообразном состоянии. В этом случае в тепловой машине срабатывается 0pas " а. Л16+Ь.rt, 50 где hJS — удельный теплоперепад. срабатываемый при расширении паров бензола. кДж/кг; . Ь! нр — удельный теплоперепад, срабабб тываемый при расширении водорода, кДж/кг;

ЬНг — количество энергии выделившееся в результате гидрирования, кДж/кг; а — массовая доля бензола в смеси;

Ь вЂ” массовая доля водорода в смеси.

1837111

В конденсаторе отводится теплота конденсации паров циклогексана ЬНк. По закону сохранения энергии КПД определяется по формуле а 6 Ь нз+ г+

Пои neoerpese в испарителе-перегревателе смеси РТс газом до температуры всего лишь 600 К и расширении до Т " 350 К (температура насыщения циклогексвнэ при

P 0,12 МПа), из расчета на 1 кг циклогексана, - o

173+ 273+ 2476

+ + + -0,887, 20

Составитель А.Максименко

Редактор Т.Горячева Техред M.Ìîðãåêòàë Корректор А.Обручар

Заказ 2857 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушскэя наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 т.е. термический КПД замкнутого цикла при реализации предлагаемого способа превышает 88, Нетрудно увидеть, что уникальные свойства водорода даже при нулевом

; тепловом эффекте присоединения (растворения) его в веществе типа бензола дало бы при применении предложенного способа даже с условием крайне низких температурных параметров Т 600 К (t - 227 С).

173 + 273 тгзтлз гян = "

Формула изобретения

1. Способ организации рабочего процесса в энергоустановке с рабочим телом, способным к рекомбинации в рабочем процессе, путем испарения рабочего тела в испарителе, расширения полученной смеси газов в тепловой машине с получением полезной работы, конденсации рабочего тела в конденсаторе и подачи конденсата рабочего тела насосом в испаритель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения экономичности, в качестве рабочего тела применяют вещество, жидкий продукт рекомбинации которого имеет отношение теплоемкости к теплоте парообразования больше, чему воды, а газообразный продукт имеет высокую теплоемкость и малый молекулярный вес, при этом процесс рекомбинации жидкого и газообразного продуктов с выделением тепла проводят в тепловой машине, а-процесс с поглощением его тепла проводят в конденсаторе.

2. Способ по и1, отл ич а ю щи и с я тем, что в качестве рабочего тела применяют циклогексэн.

3. Способ по и.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела применяют метилциклогексан,