Энергетическая установка Советский патент 1992 года по МПК F01K13/00 F03G7/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии Северного Ледовитого океана и морей Антарктиды в механическую или электрическую.

Известна система преобразования геотермальной энергии, в которой используется подземное тепло для нагрева теплоносителя. Система содержит циркуляционный трубопровод, опущенный в скважину в зону образования подземного тепла, Концы трубопровода соединены с баком, в котором находится нагреваемое рабочее тело. Бак расположен на поверхности земли и образует с трубопроводом первый замкнутый контур. Насос, соединенный с трубопроводом, обеспечивает циркуляцию теплоносителя по второму контуру. Второй контур, образованный направляющим устройством, баком и теплообменником, позволяет использовать тепловую энергию жидкости для совершения полезной работы.

Известна энергетическая станция, преобразующая энергию океана, содержащая испаритель, конденсатор, турбогенератор, насосы и коммутационные вентили, гидравлически связанные между собой паропроводом и трубопроводом.

Однако энергетическую станцию, преобразующую энергию океана, использовать в северных широтах Северного Ледовитого океана с вечной мерзлотой или в грунте с вечной мерзлотой невозможно, поскольку принцип действия этой станции построен на использовании тепла верхних слоев океана с применением принудительной циркуляции греющей среды. Но в Северном Ледовитом океане температура верхних слоев воды, находящейся подо льдом, порядка 0°С. В связи с этим производительность (КПД) станции будет низкой. При низких температурах окружающей среды насосы, трубопроводы и коммутационные вентили в нерабочем режиме (предусмотренном а работе станции} выходят из строя, так как практически при температуре ниже 0°С система замерзает. Конструкция энергетической станции, преобразующей энергию океана, сложна и ненадежна в эксплуатации, что связано с наличием большого количества теплообменных и коммутирующих аппаратов, изменяющих направление движения теплоносителя. Кроме того, в этих элементах увеличиваются тепловые потери и растет гидравлическое сопротивление системы, что в целом снижает экономичность станции.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в каждой теплообменной трубке испарителя

дополнительно установлен пластинчатый упругий сепаратор, размещенный своим входом в области жидкого теплоносителя, причем сам испаритель расположен ниже уровня конденсата в конденсаторе, Верх0 няя часть пластинчатого сепаратора выполнена в виде жалюзи, расположенных с равномерным шагом, а сепарирующая поверхность жалюзи расположена под острым углом относительно поверхности пластин5 чатсго сепаратора по обе стороны от последней,

На фиг, 1 дана схема энергетической установки; на фиг. 2 - пластинчатый сепаратор; на фиг. 3 - трубка испарителя, разрез.

0 Энергетическая установка выполнена в виде трубчатого испарителя 1, связанного паропроводом 2, на котором установлены пусковой клапан 3 и турбина 4, с генератором 5. Турбина 4 соединена с конденсато5 ром 6, Последний трубопроводом 7 подачи конденсата связан с трубчатым испарителем 1, причем испаритель 1 расположен ниже уровня конденсата в конденсаторе 6 и внутри каждой теплообменной трубки 8

0 трубчатого испарителя 1 расположен пластинчатый сепаратор 9 с жалюзи 10 и окнами 11 на его верхнем конце.

Установка работает следующим образом.

5Рабочим телом энергетической установки является низкокипящая жидкость, например фреон R 12. Рабочее тело под действием силы тяжести стекает из конденсатора 6 в трубчатый испаритель 1. В трубчатом испа0 рителе 1, представляющем собой вертикально расположенный теплообменник, в котором подача греющей среды (морской воды) осуществляется сверху вниз, а нагреваемого рабочего тела - снизу вверх, в теп5 лообменных трубках 8 в результате теплообмена между морской водой, омывающей трубки 8 снаружи, и рабочим телом, находящимся в жидком состоянии в нижней части теплообменной трубки 8, рабочее тело

0 кипит и испаряется. Полученный пар подается по паропроводу 2 на турбину 4, приводя ее во вращение. Генератор 5 вырабатывает электрический ток, который подается в сеть. Отработанный пар поступает в

5 конденсатор 6, где полностью конденсируется. Конденсат стекает в трубопровод 7 подачи конденсата. Разность уровней столбов жидкости в трубчатом испарителе 1 и в конденсаторе 6 обеспечивает подачу рабочего тела в трубчатый испаритель 1. Таким

образом, в установке исключается необходимость использования питательного насоса, т.е. отсутствует расход энергии на собственные нужды, что повышает экономичность системы.

Энергетическая установка использует тепло глубинных вод, находящихся подо льдом, поэтому трубчатый и г. паритель 1 расположен подо льдом на глубине 20 - 30 м или более, где температура воды постоянна и составляет 4°С. Глубину погружения трубчатого испарителя 1 в море можно варьировать в зависимости от типа рабочего тела, Конденсатор 6 находится над поверхностью льда, где температура окружающего возду- ха -(20...30)°С или ниже, В результате такого расположения испарителя 1 и конденсатора 6 создается теплоперепад в 20-25°С в зависимости от температуры окружающего воздуха. Конденсатор 6 представляет собой трубчатый теплообменник без наружного кожуха, охлаждение рабочего тела в котором происходит за счет смывания трубок конденсатора б струями холодного воздуха.

Внутри каждой теплообменнойтрубки 8 испарителя 1 установлен упругий пластинчатый сепаратор 9, причем вход последнего погружен в жидкий теплоноситель (испаряемую жидкость), а верхняя часть пластинча- того сепаратора 9 находится з паровом пространстве. Каждый пластинчатый сепаратор 9 представляет собой тонкую пластину, концы которой изогнуты по контуру трубки 8 для создания хорошего теплового контакта с последней (фиг. 2 и 3). Верхняя часть пластинчатого упругого сепаратора 9 выполнена в виде жалюзи 10. Основания жалюзи 10 расположены в чередующемся по высоте порядке с определенным шагом друг от друга. Сепарирующие поверхности жалюзи 10 расположены по обе стороны пластинчатого сепаратора 9 под острым углом наклона к плоскости последнего. Жалюзи 10 имеют форму полуэллипса, малая ось а которого лежит в основании жалюзи 10. а большая полуось в определяет длину жалюзи 10 (фиг. 2 и 3).

Образовавшийся в результате теплообмена внутри трубок 8 испарителя 1 пар, двигаясь снизу Бверх, проходит через окна 11 и зазор между жалюзи 10 и стенкой трубки 8, обтекает жалюзи 10, при этом он сепарируется и перегревается. Таким образом, в трубчатом испарителе 1 совмещены области испарения, сепарации и перегрева пара. Это повышает надежность получения сухого пара.

Энергетическая установка может обеспечить выдачу электроэнергии в течение длительного периода времени, проста, экономична и надежна в эксплуатации.

Формула изобретения

1.Энергетическая установка, содержащая трубчатые испаритель и конденсатор, сообщенные друг с другом паропроводом через паровую турбину и трубопроводом подачи конденсата, отличающаяся тем, что-, с целью повышения экономичности и надежности, в каждой теплообменной трубке испарителя дополнительно установлен пластинчатый упругий сепаратор, размещенный своим входом в области жидкого теплоносителя, при этом сам испаритель расположен ниже уровня конденсата в i«pH- денсаторе.

2.Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что верхняя часть пластинчатого сепаратора выполнена в виде жалюзи, расположенных с равномерным шагом.

3.Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что сепарирующая поверхность жалюзи расположена под острым углом относительно поверхности пластинчатого сепаратора по обе стороны от последней.

Фиг 2

Фнг.З

Использование: в энергетике для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии океана в электроэнергию. Сущность изобретения: энергетическая установка содержит в каждой теплообменной трубке 8 испарителя 1 пластинчатый упру3 wit.. ;#гдШсза г- f SUWC Wrfe SWiSsS гий сепаратор, размещенный своим входом в области жидкого теплоносителя, при этом сам испаритель 1 расположен ниже уровня конденсата в конденсаторе 6, Верхняя часть пластинчатого упругого сепаратора выполнена в виде жалюзи, расположенных с равномерным шагом. Сепарирующая поверхность жалюзи расположена под острым углом относительно поверхности сепаратора по обе стороны от последней. В теплооб- менных трубках 8 испарителя 1 полученный пар, обтекая жалюзи пластинчатого сепаратора, сепарируется и перегревается и по паропроводу 2 поступает на турбину 4, а затем в конденсатор 6. В конденсаторе 6 пар охлаждается и конденсируется. Конденсат стекает по трубопроводу 7 подачи конденсата в испаритель 1. 2 з.п. ф-лы, 3 ил сл С ЮЛ&