Паросиловая установка Советский патент 1988 года по МПК F01K11/04 

ВоВа из историка

Изобретение м.б. применено в отдаленных от линии электропередач районах, в сельской местности, в лесной промышленности, где имеются отходы растительного и древесного сырья, геологами, туристами, в пионерских лагерях, для водоснабжения поселков и для орошения полей путем использования солнечной энергии. Цель изобретения - повышение экономичности уста

(Q

(Л

со

sl

4

СО

137

новки. Конденсатор 20 примыкает к торцовой части парогенератора 21, снабжен оросительными устр-вами 29 его теплообменных поверхностей и системой сбора и удаления орошающей жидкости. КоНденсатньш насос выполнен в виде трубчатых каналов 26, соединяющих радиальную периферийнзпо зону 60 парового пространства конденсатора с. парогенератором, установленным с уплотнением 10 в теплоизолированной камере. Для увеличения поверхности теплообмена парогенератора он

1

Изобретение относится к технике пр евращения тепловой энергии в механическую, в частности к устройствам, использ ующим паросиловым цикл Ренки- на, заключающийся в получении пере- гретого пара, его расщирении в турбине, конденсации в конденсаторе и подаче жидкого рабочего тела в парогенератор и может быть применено преимущественно для маломощных, в том числе передвижных агрегатов, использующих твердое, жидкое и газообразное топливо и горячую воду с температурой до 100° С., получаемую за счет солнечной и геотермальной энергии, а также вторичные энергоресурсы промышленных предприятий в виде горячей воды и дымовых газов.

Предлагаемая установка может быть использована для преобразования тепловой энергии в механическую при жестких ограничениях по габаритам и. весу при сохранении высокой мощности в частности она применима для ути- лизации тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания транспорт нь1х установок. .

Маломощные энергоустяновки предлагаемого типа могут быть применены в отдаленных йт ЛЭП районах, в сельской местности, в лесной промышлен- ности, где имеются отходы растительного и древесного сырья, геологами, туристами, в пионерских лагерях, для водоснабжения поселков и для ороше- ния полей путем использования солнечной энергии и т.д.

19

имеет радиальные каналы. Насыщенный водяной пар по мере движения к трубопроводу 18 перегревается. Затем пар расширяется в каналах турбины 19 и поступает в конд енсатор, где конденсируется на торцовых поверхноетях охлаждаемых водой, орошающей жидкостью, подающейся через сопла. Под действием центробежных сил конденсат двигается к периферийной зоне конденсатора и под действием центробежного давления подается в парогенератор . 4 3. п. ф-лы, 4 ил.

Цель изобретения - повышение экономичности паросиловой установки.

На фиг.1. представлена принципиальная схема установки; на фиг.2 - установка, пример исполнения при ис-. пользовании в качестве греющей среды воды, а рабочего тела - фреона или другого низкокипящего вещества; на фиг.З - то же, пример исполнения при размещении вращающегося конденсатора отдельно от парогенератора; на фиг.4- реактивная турбина, вид в плане.

Теплоизолированная камера 1, которая может спужктъ как камерой сгорания, так и-адиабатной оболочкой (в случае применения горячей воды в качестве греющей среды), снабжена устройствами 2 и 3 подачи твердого топлива и воздуха, а также горелкой 4 сжигания газообразного или жидкого топлива, вместо которой может быть установлено сопло подачи горячей воды. При использовании в качестве греющей среды горячих отработанных дымовых газов камера 1 снабжена патрубком 5 подврда дымовых газов и отводящей трубой 6. Камера 1 имеет несущий металлический каркас 7 с лапами 8 и съемную крышку 9, установленную в лабиринтном уплотнении 10. На съемной крышке 9 установлена опора 11, к которой прикреплены подшипники 12. В подшипниках 12 вршцается вал 13 с размещенными на нем насосом 14, электрогенератором 15 и шкивом 16 механического привода. На вал 13 насажена полая втулка 17с паропрово

дом 18 подачи пара в реактивную тур бину 19, выполненную в виде сегнеро вого колеса, В теплоизолированной кмере 1 установлены конденсатор 20 и парогенератор 21, к цилиндрической обечайке 22 которого прикреплена внутренняя коническая поверхность 2 Парогенератор 21 имеет сквозные каналы (теплообменные трубки) 24 прохода греющей среды. Конденсатор 20 включает цилиндрическую обечайку 25 с закрепленным в ней лабиринтным уплотнением 10, связанную с парогенертором 21 трубчатыми каналами 26, вы- полняющими при вращении функцию кон- денсатного насоса. Обечайка 22 парогенератора 21 снабжена кольцевыми ребрами 2.7. Конденсатор 20 имеет сопло 28 и пленкоформирующие ороситель- ные устройства 29 его теплообменных поверхностей. Конденсатор 20 снабжен также закрепленными на нем кольцевыми карманами 30, в которых размещены напорные трубки 31, подключенные к баку 32 горячего водоснабжения. Кольцевые карманы 30 с напорными трубками 31 образуют систему сбора и уХа- ления орошающей (охлаждающей) жидкости. Установка снабжена дополнительными оросительными устройствами 33 и 34, а в парогенераторе 21 установлены пленкоформирующее устройство 35 и напорные карманы 36 и 37, сообщенные между собой отверстием 38. В напорном кармане 37 установлена напорная трубка 39, Камера 1 имеет патрубок 40 удаления возможных утечек воды при пуске и остановке установки. Канал 41, выполняющий функцию кон- денсатного насоса, размещен в парогенераторе 21 .

Для увеличения поверхности теплообмена парогенератора 21 последний снабжен сквозными радиальными лами 42, которые более предпочтительны при использовании жидкой греющей среды, и кольцом 43.

Конденсатор 20 может быть выполнен (фиг.З) отдельно от парогенератора 21, при этом он содержит дополни- тельную перегородку (торцовую поверхность) 44, которая может быть плоской и конической. Система сбора и удаления орошающей (охлаждающей

жидкости содержит напорные карманы 45 и 46, соединенные каналом 47 с напорной трубкой 48. Теплоизоляция 49 парогенератора 21 для предотвраto

25

, , 2Q 19

щения возможного разбрызгивания жидкости снабжена антизлажнойтным покрытием (гидрокзолирующей оболочкой) 50 с кольцевыми отводами 51. Опора 11 выполнена в виде сплошного конуса ниже напорного кармана 46 или -о всей высоте, К системе сбора и удаления орошающей жидкости относится и кольцевой сборник 52. Установка снабжена соплом 53. подачи охлаждающей жидкости в распределитель 54. Лабиринтное уплотнение 10 заполнено жидкостью, создающей гидрозатвор 55. На парогенераторе 21 установлены радиальные ребра 56 и 57 принудительного отвода газообразной греющей среды.

Один из каналов (сопл) 58 турбины выполнен с косым срезом 59, причем расстояние а а. Радиальная периферийная зона 60 парового пространства 61 конденсатора 20 через кон- денсатный насос (трубчатые каналы) 26 сообщена с парогенератором 21, к торцовой части (конической поверхности) 62 которого примыкает конденсатор 20. Теплоизоляция 49 установлена на торцовой части 62 парогенератора, обращенной к конденсатору 20. Парогенератор 21 выполнен в виде двух концентрических конусов: торцовой части (конической поверхности) 62 и внутренней конической поверхности 23, которые соединены между собой цилиндрической обечайкой 22 или плоским кольцом. Торцовая часть (торцовые поверхности) 62 парогенератора снабжены оросительными устройствами, состоящими из сопл 53 и распределителя 54, На радиальной периферии 63 парогенератора 21 установлены сообщенные меж - ду собой каналом 47 напорные карманы 45 и 46, снабженные.напорной трубкой 48. Парогенератор снабжен дополнительными теплообменными трубками 64, размещенными в его пароводяном пространстве 65, Конденсатор имеет торцовые поверхности 66,

Установка работает следующим образом.

Перед заправкой теплоносителем (в случае выполнения конденсатора 20 центробежным и работающим под вакуумом) конденсатор 20 и парогенератор 21 должны быть вакуумированы для удаления неконденсирующихся газов. Количество заливаемого теплоносителя должно обеспечивать кольцевой слой

30

35

40

45

55

513

жидкости в парогенераторе 21 (в этом слое генерируется пар) и заполнение каналов 24 и 26.Возможно небольшое заполнение, конденсатора 20. В случае применения низкотемпературных летучих теплоносителей место заливки теплоносителя - рабочего тела - следует тщательно загерметизировать.

При вертикальном положении вала 13 в результате того, что каналы 26, связывающие конденсатор 20 с парогенератором 21, имеют выход у внутренне (н1жней) поверхности 23 парогенератора 21, пар не может- при неподвижной установке проникать в конденсатор 20 через каналы 26, поскольку создается гидрозатвор. В случае горизонтального расположения вала 13 перед запуском каналы 26 должны быть в ниж- нем положении. Возможен запуск и при различном положении каналов 26, но для этого следует провернуть вал 13, создав небольшую скорость вращения, обеспечивающую образование кольцевого С.Т1ОЯ жидко.сти в парогенераторе 21 . При небольших мощностях провернуть ва 13 можно вручную, используя шкив 16.

Если установка снабжена электрогенератором 15 постоянного тока, он

может служить и мотором при подводе к нему напряжения. Перед раскруткой необходимо включить подачу тепла в камеру 1 парогенератора 21 и холодной воды в ковденсатор 20. При здпус- ке установку желательно отсоединить

от нагрузки (электрогенератор 15).

Рабочий процесс в парогенераторе 21 состоит из образования насыщенного водяного пара в кольцевом жидком слое и последующего его перегрева по мере движения к паропроводу 18 подачи пара Б реактивную турбину 19. Затем пар расширяется в каналах 58 турбины 19 и поступает в конденсатор 20, где конденсируется на торцовых по- верх1юстях 44 и 66,- охлаждаемых водой, орошающей жидкостью,подающейся через сопла 28 и 53. Под действием центробежных сил конденсат движется к периферийной зоне 60 конден- сатора 20 и под действием центробежного давления, превышающего перепад давления между конденсатором 20 и парогенератором 21, подается через напорные трубки 31 или каналы 26 в парогенератор 21. Отвод орошающей жидкости (охлаждающей воды) производится через напорные трубки 31 в бак 32

74

196

горячего водоснабжения, напорные трубки 39 и 48 и кольцевой сборник 52.

5 Формула изобретения

1. Паросиловая установка, содержащая вращающиеся на общем валу и последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур парогенератор с теплообменными трубками, турбину и конденсатор с теплообменными поверхностями, паровое пространство которого через конденсатньй насос сообщено с парогенератором, перегородки и теплоизоляцию между конденсатором и парогенератором, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, конденсатор примыкает к торцовой части парогенератора, снабжен оросительными устройствами его теплообменных поверхностей и системой сбора и удаления орошающей жидкости, при этом конденсатньй насос выполнен в виде трубчатых каналов,соединяющих радиальную периферийную зону парового пространства конденсатора с парогенератором, а последний установлен в теплоизолированной камере, снабженной уплотнением.

5

0

5

0 5 2.Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными, перегородкой, установленной между паровым пространством конденсатора и парогенератором, и оросительными -устройствами, а конденсатор снабжен кольцевыми карманами с напорными трубками, размещенными в полости последних, при этом теплоизоляция установлена на торцовой части парогенератора, обращенной к конденсатору, и снабжена антивлажностным покрытием.

71377419°

вода

7

383739

Охл.бода

Теплой ВоОа

5В Щ

Фие,3

28 LJ(o odHa/f Во&а

52

V

Фиг. fy