Энергохолодильная установка Советский патент 1982 года по МПК F25B11/00 

1

Изобретение относится к энергомашиностроению и может .быть использовано для автономного обеспечения потребителей одновременно электрической энергией и холодом при предъявлении повышенных требований к пока зателям надежности энергосистемы.

Известна энергохолодильная ycjaновка, содержащая контур прямого цикла, в ко.тором последовательно установлены рекуператор, высокотемпературный источник тепла и силовая турбина, и контур обратного цикла с последовательно установленными в нем холодильником, дроссельным вентилем и рефрижератором, причем контуры имеют общий участок, в котором установлен компрессор Ll .

Недостатком известной энергохолодильной установки является наличие холодильника отвода тепла прямого цикла и регенеративного теплообменника обратного цикла, что усложняет подсистему отвода тепла в энергохолодильной установке и снижает ее структурную надежность.

Цель изобретения - повышение надежности .

Указанная цель достигается тем,

5 что в энергохолодильной установке на общем участке контуров дополнительно установлен перед компрессором межцикловый рекуператор смесительного типа, подсоединенный к выходам

to из рефрижератора и рекуператора, а выход из компрессора непосредственно соединен с холодильником контура обратного цикла.

На фиг..1 представлена структурно15поточная схема энергохолодильной установки;на фиг. 2 - ее сопряженные циклы в диаграмме (T-S).

Установка содержит высокотемпературный источник 1 тепла (газоожи20даемый ядерный реактор, систему концентратор-приемник солнечного излучения и т.д.), силовую турбину 2, рекуператор 3, межцикловый рекупе39ратор k смесительного типа, компрессор 5, холодильник 6, дроссельный вентиль 7, рефрижератор 8 и генератор 9 электрического тока. Установка работает следующим образом. Рабочее тело, нагретое за счет подвода тепла (тепловой мощности Q,) от высокотемпературного источника 1 тепла до высшей температуры прямо го цикла Т , поступает на силовую турбину 2, .где, расширяясь, отдает часть энтальпии в виде внешней работы (процесс а - Ь), Затем рабочее тело поступает в горячее плечо рекуператора 3 где в изобарном процессе Ь- С тепловая можность Qp отводится к потоку, направляющемуся в высокотемпературный источник 1 тепла.После этого рабочее тело поступает на вход в межцикловый рекуператор А, где, см шиваясь с потоком, выходящим из рефрижератора 8, понижает свою температуру до низшей температуры Т (изобарный процесс C-d) Из межцикловог рекуператора k общий поток рабочего тела поступает в коиперссор 5, где, сжимаясь, увеличивает свое давление до высшего давления прямого цикла (процесс сЗ-е)- При этом часть рабочего тела из промежуточной степени компрессора 5,сжатая до оптимального давления в обратном цикле (про цесс с1 - tf) отводится в контур обрат ного цикла. Из нагнетательного патрубка компрессора 5 рабочее тело, циркулирующее в контуре прямого цикла , сначала нагревается в холодном плече рекуператора 3 (изобарный процесс е- 1 ), а затем - высоко температурном источнике 1 тепла (изобарный процесс i-a). Таким образом, прямой цикл преобразования тепловой энергии в механическую замыкается . Другая часть рабочего тела , циркулирующая в контуре обратно го цикла, из промежуточной ступени компрессора 5 поступает в холодильник 6, где, изобарно охлаждаясь за счет отвода тепловой мощности Q2 окружающую среду, понижает свою тем пературу до значения Т , конденсируется (процесс ) и в жидком состоянии поступает в дроссельный вентиль 7, в котором дросселируется снижая температуру до значения Т (изоэнтальпный процесс |с-2.).Затем в .рефрижераторе 8 к рабочему телу подводится тепло Q от охлаждаемых (термостатируемых) объектов (изобарно-изотермный процесс б-п). Далее к рабочему телу в межцикловом рекуператоре Ц подводится тепло О.п от рабочего тела, циркулирующего в контуре прямого цикла (изотермный процесс n-d), после чего рабочее тело поступает в компрессор 5. Таким образом, обратный цикл замыкается. В результате установкой генерируется электрическая энергия (за счет отвода внешней работы Ьпц на привод генератора 9 электрического тока) и холод. Экономическая эффективность изобретения заключается в локализации процесса отвода тепла в окружающую среду только в контуре обратного цикла. Следствием этого является ликвидация холодильника отвода тепла прямого цикла, что, в свою очередь, дает возможность повысить структурную надежность энергохолодильной установки. Формула изобретения Энергохолодильная установка, содер 1сащая контур прямого цикла, в котором последовательно установлены рекуператор, высокотемпературный источник тепла и силовая турбина, и контур обратного цикла с последовательно установленными в нем холодильником, дроссельным вентилем и рефрижератором, причем контуры имеют общий участок, в котором установлен компрессор, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, на общем участке контуров дополнительно установлен перед компрессором межцикловый рекуператор смесительного типа ,,подсоединенный к выходам из рефрижератора и рекуператора, а выход из компрессора непосредственно соединен с холодильником контура обратного цикла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Чиковани В.В. и др. Анализ теплоэнергетической установки для одновременного получения электрической энергии и холода. - Известия АН СССР. Энергетика и транспорт, Наука -1979, 5, с. 116.

Qi

LgH

.

ev

э

l f t1

Sf

e .421,/ MIK/

NJ

/f

г/

б

фиг.