Паросиловая установка Советский патент 1984 года по МПК F01K11/04 

1

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно, к паросиловым установкам, предназначенным для привода различных агрегатов, в частности, транспортных установок, насосов и т.п.

По основному авт. св. № 920239 известна-паросиловая установка, содержащая коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах парогенератор, турбину, конденсатор и конденсатный насос, последовательно соединенные в замкнутый контур, причем конденсатор и парогенератор выполнены в виде тел вращения, конденсатор прикреплен к парогенератору и смещен относительно него, к оси вращения, а рабочее колесо насоса прикреплено к торцу парогенератора, рабочее колесо турбины прикреплено к противоположному торцу парогенератора l .

Однако в известной установке низкий КПД и недостаточная удельная мощность, обусловленные тем, что тепло, отводимое от рабочего тела при его конденсации, а также кинетическая энергия горячего теплоносителя не используются для получения полезной работы.

Цель изобретения - повьшёние КПД. и удельной мощности.

Указанная цель достигается тем, что паросиловая установка, содержащая коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах парогенератор, турбину, конденсатор и конденсатнь1й насос, последовательно соединенные в замкнутый контур, причем конденсатор и парогенератор выполнены в виде тел вращения, конденсатор прикреплен к парогенератору и смещен относительно него к оси вращения , а рабочее колесо н&сосз. прикреплено к торцу парогенератора и рабочее колесо турбины прикреплено к противоположному торцу парогенератора, снабжена дополнительными парогенератором, турбиной, конденсатором и конденсатным насосом, соединенньми в замкнутый герметичный размещенный внутри основного контура дополнительньй контур с рабочим телом, имеющим температуру кипения, меньщую температуры конденсации основного контура, причем йтенка конденсатора основного контура выполнена заодно

30022

со стенкой дополнительного парогенератора.

Парогенератор основного контура на apyжнoй поверхности имеет тур5 бинные лопатки для взаимодействия с потоком горячего теплоносителя, причем входные кромки лопаток направлены вдоль потока.

При таком выполнении установки 10 тепловая энергия, отводимая от рабочего тела основного контура, используется для получения полезной работы в дополнительном контуре, а кинетическая энергия горячего теплоt5 носителя так же, как и энергия рабочего тела, используется для вращения турбины.,

На фиг. 1 представлена паросиловая установка,осевой разрез; на

20 фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 - вид В на фиг. 1.

Установка содержит основание 1

ч и коаксиально установленные на нем в подшипниковых опорах 2 парогенера5 тор 3, турбину 4, конденсатор 5

и конденсатный насос 6, последовательно соединенные в основной замкнутый герметичный контур. Конденсатор 5 и парогенератор 3 выполнены

0 в виде тел вращения, конденсатор 5 прикреплен к парогенератору 3 и смещен относительно него к оси вращения, рабочее колесо насоса 6 прикреплено к торцу парогенератора 3, а рабочее

- колесо турбины 4 прикреплено к противоположному торцу парогенератора 3. Между парогенератором 3, турбиной 4, конденсатором 5 и насосом 6 установлен торообразный термоизолятор 7.

0 Внутри основного контура, образованного парогенератором 3, турбиной 4, конденсатором 5 и насосом 6, размещен дополнительный герметичный, замкнутый контур, образованный допол5 нительными парогенератором 8, турбиной 9, конденсатором 10 и конденсатным насосом 11, между которыми установлен торообразный термоизолятор 12. Стенка конденсатора 5 основQ норо контура выполнена заодно со

стенкой дополнительного парогенератора 8.

Основной контур паросиловой установки частично заполнен рабочим те5 лом с относительно высокой температурой кипения и конденсации, например ртутью. Дополнительный контур установки частично заполнен рабочим

.3

телом с температурой кипения, меньшей температуры конденсации рабочего тела основного контура, например водой.

Стенка 13 дополнительного конденсатора 10 соединена с втулкой 14 вала 15 лопатками 16 вентилятора. Основной и дополнительной контуры, образованные парогенераторами 3 и 8, турбинами 4 и 9, конденсаторами 5 и 10 и насосами 6 и 11, расположены в корпусе основания 1. В центральной части корпуса основания 1 вьтолнено окно 17 всасывания вентилятора с направляющими лопатками 18. На периферийной части корпуса основания 1 размещена газовая горелка с торообразным коллектором 19, соединенным с входным патрубком 20 газа и соплами 2 1 , оси которых направлены по касательной к наружной поверхности парогенератора 3 основного контура.

Парогенератор 3 на наружной поверхности имеет турбинные лопатки 22 для взаимодействия с потокомгорячего газа горелки, причем входные кромки лопаток 22 направлены вдоль потока, рсновной и дополнительньй контуры с турбинными лопатками 22, втулкой 14, валом 15 и лопатками 16 вентилятора составляют общий ротор 23 паросиловой установки.

В корпусе основания 1 размещена также электросвеча 24 зажигания горелки и окна 25 выхода продуктов сгорания.

Паросиловая установка работаетследующим образом.

При подаче горячего газа под давлением через входной патрубок 20 и сопла 21 на турбинные лопатки 22 ротор 23 раскручивается вхолостую; при достижении определенной скорости вращения с помощью злектросвечи 24 зажигается факельный веер газовых струй горелки и обеспечивается пузьфчатое кипение и перегрев рабочего , тела основного контура в парогенераторе 3.

Пар срабатывает свою энергию на турбине 4, конденсируется в конден30024

саторе 5 и подается в вуще жидкости насосом 6 к парогенератору 3.

При конденсации рабочего тела основного контура оно передает тепло

5 через стенку конденсатора 5, которая является одновременно стенкой дополнительного парогенератора 8, рабочему телу дополнительного контура. Цикл дополнительного контура уста0 новки аналогичен циклу основного контура. Конденсация рабочего тела дополнительного контура обеспечивается продувкой воздуха вентиляторными лопатками 16. Далее воздух, по5 догреваемый теплопередачей от ротора 23, подается к газовой горелке, обеспечивая сгорание горячих газов при хорошем КПД горения в связи, с тем, что воздух подогрет и нет

0 необходимости тратить энергию на его подогрев при сгорании. Кинетическая энергия газовой струи, выходящей из сопел 21, срабатывается на турбинных лопатках 22, что способствует

5 повьшению КПД паросиловой установки. Направления потоков в паросиловой установке показаны стрелками.

КПД и удельная мощность установки увеличены за счет действия следую0 щих факторов: полезного использования тепла, отводимого от рабочего тела основного контура, для получения механической энергии в дополнительном контуре; увеличения поверх- . ности теплообмена на барабане парогенератора основного контура вследствие наличия на нем лопаток; полезного использования для получения вращения ротора не только тепловой, энергии, но и кинетической энергии газов горелки; регенерации тепла, отводимого от дрполнительного конденсатора, к охлаждающему воздуху, подаваемому в газовую горелку; устранения необходимости в пусковом двигателе при раскручивании ротора потоком газа газовой горелки. Кроме того, полное отсутствие уплотнений по рабочему телу в такой установке упрощает реализацию бинарного цикла при использовании в качестве рабочих тел основного и дополнительного контуров соответственно ртути и воды.

21

19

А-А

фуг.

1. ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА по авт. сб. № 920239, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и удельной мощности, она снабжена дополнительными парогенератором, турбиной, конденсатором и конденсатным насосом, соединенными I Г8 / 10111 в замкнутый герметичный размещенный внутри основного контура дополнительный контур с рабочим телом, имеющим температуру кипения, меньшую температуры конденсации основного контура, причем стенка конденсатора основного контура выполнена заодно со стенкой дополнительного парогенератора. 2. Установка по п.. 1, о т л и чающаяся тем,то парогенератор основного контура на наружной поверхности имеет турбинные лопатки для взаимодействия с потоком горячего теплоносителя, причем входные кромки лопаток направлены вдоль потока. . 7 / / В 2J 25. Фиг, 1