Энергетическая установка Советский патент 1993 года по МПК F01K23/04 

Изобретение относится к энергетическим установкам.

Известна энергетическая установка бинарного термодинамического цикла, включающая контуры низкокипящего и высококипящего теплоносителей, содержащие насосы, нагреватели (котлы), турбины с электрогенераторами, конденсаторы.

Прототипом изобретения можно считать б инврмую электростанцию, содержа- щуюконтур высококипящего теплоносителя с котлом, турбогенератором, конденсаторами, кондёнсэтным насосом и контур низко- кипящего теплоносителя с нагревателями, которыми служат конденсаторы контура высококипящего теплоносителя, турбогенератором, конденсватором, конденсатным насосом и подогревателем.

Недостатком известной бинарной электростанции является небольшой диапазон рабочих температур и как следствие- невысокий.КПД.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемая энергетическая установка, содержащая по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкок ипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбогенератор, конденсатор, насос и нагреватель, содержит дополнительный замкнутый контур с криогенным теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором, теплообменник-регенератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с низкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с-отводом пара криогенного рабочего тела.;

На чертеже изображена схема устройства энергетической установки.

Контур высококипящего теплоносителя 1 включает котел 2, турбогенератор 3, конденсатор-нагреватель 4 и конденсатный насос 5. В контур низкокипящего теплоносителя 6 входят1, также конденсатор-нагреватель 4, турбогенератор 7, конденсатор-перегреватель 8 конденсатный насос 9. Контур криогенного теплоносителя 10 включает конденсатор-перегреватель 8, детандер с электрогенератором 11, теплообменник-регенератор 12,дроссель 13,теплоизолированную емкость 14, насос 15.

Энергетическая установка работает следующим образом, Высококипящий теплоноситель нагревается в котле 2 до испарения за счет подвода теплоты от

высокотемпературного источника тепла. Парообразный, высркокипящий теплоноситель расширяется на турбине турбогенератора 3 с получением электроэнергии,

конденсируется в конденсаторе-нагревателе 4 и поступает в котел 2 с помощью кон- денсатного насос 5. Конденсация высокркипящего теплоносителя осуществляется за счет нагрева и испарения низкокипящего . теплоносителяв конденсаторе-нагревателе 4. Пар низкокипящего теплоносителя расширяется на турбине турбогенератора-7 с получением электроэнергии, конденсируется в конден5 саторе-перегревателе 8, а конденсат перекачивают конденсатным насосом 9. Конденсация низкокипящего теплоносителя осуществляется за счет перегрева пара криогенного теплоносителя, который нагре0 вается и испаряется в теплообменнике-регенераторе 12; Пар расширяется в детандере 11с получением электроэнергии, охлаждается втеплообменнике-регенерат.о- ре 12, сжижается в дросселе 13 и собирает5 ся в теплоизолированной емкости 14, из которой подается в регенератор 12 для нагрева и испарения, насос 15. ч Повышение эффективности энергетической установки тройного термодинамиче0 ского цикла определяется аналитическим .выражением для ее термического КПД.

Общее выражение для термического КПД цикла:. . /t iu/qi,

5 где ц - удельная работа цикла, Дж/кг;

- qi - удельная теплота, подведенная от высокотемпературного источника тепла, Дж/кг,

Удельную работу цикла представим в

0 виде:

1ц 1н+Кв1в+Кк к, .. где IH - удельная работа цикла низкокипящего теплоносителя, Дж/кг; ... . Кв тв/тн - массовый коэффициент вы5 сококипящего теплоносителя, равный отношению масс высокок ипящего и низкокипящего теплоносителей;

IB-удельная работа цикла высококипящего теплоносителя, Дж/кг;

0 Кк тк/п1н- массовый коэффициент криогенного теплоносителя, равный отношению масс криогенного и низкокипящего теплоносителей;

Ik-удельная работа цикла криогенного

5 теплоносителя, Дж/кг.

Удельная подведенная теплота: .1вКв,

где qie удельная подведенная теплота в цикле высококипящего теплоносителя, Дж/кг;

Теперь КПД

J/t (1н+Кв1в+-Кн1н)/р1вКв.

По закону сохранения энергии:

р2вКв д1н,

где р2в р1в-1в - удельная отведенная теплота в цикле высококипящего теплоносителя, Дж/кг;

qiH - удельная подведенная теплота в цикле низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;

Значит,

KB qiH/q2B- Аналогично,

р2н р1кКки Kk q2H/qiK,

где q2H qiH-lH - удельная отведенная теплота в цикле низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;

qiK -удельная подведенная теплота в

цикле криогенного теплоносителя. Дж/кг. С учетом полученных выражений для массовых коэффициентов после почленного деления числителя на знаменатель в выражении для КПД и некоторых преобразований получаем выражение для общего- термического КПД установки:

Г}1 /tK + IJln + fye + /1к 7/tH Дв - J/tH J/te /tK (фв ),

где rjtk, rjtH, 7te - термические КПД циклов криогенного, низкокипящего и высококипящего теплоносителей соответственно.

Использование: в теплоэнергетике. Сущность изобретения: установка содержит кднтуры высококипящего теплоносителя 16, нйзкокипящего теплоносителя 6 и дополнительный замкнутый контур 10 криогенного теплоносителя с последовательно соединенными детандером 11 с электрогенератором, теплообменником-регенератором 12, дросселем 13, теплоизолированной емкостью 14 с запасом криогенного теплоносителя, насосом 15. При этом контур 10 подключен к конденсатору 4 контура 6 с низкокипящим рабочим телом, а емкость 14 выполнена с отводом пара криогенного рабочего тела.1 ил. 2 :

Ф о р м ула изобретения Энергетическая установка, содержащая. по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбогенератор,, конденсатор, насос и нагреватель, отличающаяся тем, что, с цфлью.повышения КПД в режиме кратковременного действия, она содержит дополнительный замкнутый кнтур.с криогенным

теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором, теплообменник-регенератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и высоконапорный насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с низкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с отводом паре криогенного рабочего тела.