ш
Р
АМл
Ы х|
A/W
гп
Отбод тепла
Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для создания энергоустановок подводных аппаратов.
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 жидкого и газообразного продуктов с выделением, тепла, его проводят в тепловой машине, а 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 илм присоединяющее газ, обладающий высокой теплоемкостью, которое после питательного насоса испаряют, выделяют из него газ и в виде перегретой смеси газообразных продуктов подают на тепловую машину, расши- РЯКЙ там и если процесс связывания газа с рабочим телом экзотермический, то его проводят в тепловой машине, а в остальных случаях связывание или растворение газа проводят в конденсаторе, причем в качестве рабочего тела предлагается использовать бензол СбНб гидрирующий - дегидрирующий водород Й2 или толуол гидрирующий - дегидрирующий водород. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ позволяет значительно увеличить КПД энергоустанов- ки, так как вся энергия, затраченная на перегрев гааа растворенного в РТ 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 РТ 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, питательный насос 4.
Способ организации рабочего процесса заключается в том, что рабочее тело после питательного насоса 4 подают в испари- тель-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
5
0
5
0
5
5
0
случае, если процесс химического соединения РТ 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 РТ питательным насосом повышается, его подают в испаритель-перегреватель и цикл повторяется.
В качестве конкретного примера рассмотрим применение в качестве РТ - бензола СбНб, гидрирование его водородом в тепловой машине с получением циклогекса- на CeHi2, и гидрирование циклогексана в испарителе -. перегревателе. Реакция гидрирования бензола следующая; СбНб + ЗН2- CeHi2 + 208 кДж/моль. Даже при высоких давление дегидрирование циклогексана проходит при вполне.реальных температурах, а гидрирование бензола при низких 0 давлениях - при температуре большей температуры кипения как бензола, так и циклогексана. Это подтверждает возможность, особенно при использовании катализаторов, осуществления процесса дегидрирования в испарителе-перегревателе и гидрирования в тепловой машине в газообразном состоянии. В этом случае в тепловой машине срабатывается Орав а. ДТб+b х, Д1н2+ ДНГ.
где - удельный теплоперепад, срабатываемый при расширении паров бензола, кДж/кг;
А 1н2 - удельный теплоперепад, сраба- 5 тываемый при расширении водорода, кДж/кг;
ДНг - количество энергии выделившее-, ся в результате гидрирования, кДж/кг;
а - массовая доля бензола в смеси;
b - массовая доля водорода в смеси.
В конденсаторе отводится теплота конденсации паров циклогексана ДНн. По закону сохранения энергии КПД определяется по формуле
и - - . . - Ч Ораб+ДН
а Д«е+Ь
Д1н2+ДНг
а + Ь ДГн2 + ДНг+Лс
Пои перегреве в испарителе-перегревателе смеси РТс газом до температуры всего лишь 600 К и расширении до Т - 350 К (температура насыщения циклогексана при Р - 0,12 МП а), из расчета на 1 кг циклогексана.«
п - . „га+ 273L+J 476 ..„„ - О SB7 (173+ 273+2476)+366
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 - 227Р С).
„ 173+273
173+273+366
Формула изобретения
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.
