|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2148175
ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Имя изобретателя: Корнеев Валентин Васильевич
Имя патентообладателя: Корнеев Валентин Васильевич
Адрес для переписки: 393700, Тамбовская обл., п.г.т.Первомайский, ул.Больничная, д.4, кв.3, Корнееву Валентину Васильевичу
Дата начала действия патента: 1999.06.02
Изобретение относится к теплоэнергетике. Электростанция состоит из котла 1, вентилятора 2, пароперегревателя 3 с встроенным транспортером 4, вентилятора 5, турбины 6, конденсатора 7, сосуда Дьюара для рабочего тела 8, насоса 9, теплообменника 10, компрессора 11, сосуда Дьюара для хладагента 12 с испарителем 13, компрессора 14 и насоса 15. Котел 1 заполняется криогенной жидкостью, например жидким азотом, с помощью насоса 9. Вентилятор 2 продувает котел 1 атмосферным воздухом. Азот в котле нагревается, испаряется и поступает в пароперегреватель 3, который продувается атмосферным воздухом вентилятором 5. Достигнув заданных параметров давления и температуры в пароперегревателе, рабочее тело поступает на турбину 6, где производит работу и охлаждается. После турбины рабочее тело поступает в конденсатор 7, где конденсируется, и стекает в сосуд Дьюара 8, из которого насосом 9 подается в котел 1. Хладагент в конденсаторе нагревается и поступает в испаритель 13. Отбор тепла от хладагента осуществляется компрессором 14, который создает вакуум в испарителе, хладагент кипит при понижающейся температуре, а пар (воздух) выбрасывает в окружающую среду. Температура хладагента при этом понижается до заданной, а охлажденный хладагент стекает в сосуд Дьюара 12 и насосом 15 подается в конденсатор. Пополнение потерь хладагента осуществляется с помощью компрессора 11, который отбирает холодный воздух из газохода после вентилятора 2 и подает его в теплообменник 10, куда с противотоком поступает переохлажденный жидкий азот (рабочее тело) из сосуда Дьюара 8. В результате теплообмена воздух сжижается, охлаждается до заданной температуры и поступает в испаритель 13 для дальнейшего охлаждения. Изобретение позволяет повысить КПД цикла.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к технологии выработки электроэнергии по традиционной схеме котел-турбина-генератор энергии и может быть широко использовано в народном хозяйстве для выработки электроэнергии без образования вредных отходов.
Общеизвестны способы получения электроэнергии на тепловых электростанциях, где в качестве рабочего тела на турбине используют водяной пар. Перед подачей пара на турбину его надо нагревать, используя уголь, природный газ или нефтепродукты природного происхождения.
Известны и способы выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях, ветровых энергетических установках, приливных электростанциях, солнечных теплоэлектрогенераторах, атомных электростанциях и др. Тепловые, атомные и гидроэлектростанции приносят человечеству много вреда. Тепловые выбрасывают много вредных газов и пыли. Гидроэлектростанции нарушают водный режим рек, подтопляют леса, пагубно влияют на флору и фауну. Атомные приносят радиоактивные отходы, захоронение которых представляет неразрешимую проблему. Электростанции морских приливов и ветровые считают экологически чистыми, однако они маломощны и не смогут решить проблему энергетики.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения (прототипом) является тепловая электростанция по патенту RU 2129213, кл. F 01 K 25/10, 1998 г., содержащая трубчатый цилиндрический котел, турбину с генератором и систему нагрева (охлаждения) рабочего тела, включающую вентилятор, теплообменник, конденсатор, два сосуда Дьюара, два компрессора, два насоса, испаритель с трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой.
Недостатком этой электростанции является низкий коэффициент полезного действия, который в лучшем случае будет около 25%.
Задача изобретения состоит в том, чтобы значительно повысить коэффициент полезного действия теплового цикла.
Новый технический результат достигается тем, что в тепловой электростанции, содержащей трубчатый цилиндрический котел, турбину с генератором и систему нагрева (охлаждения) рабочего тела, включающую вентилятор, теплообменник, конденсатор, два сосуда Дьюара, два компрессора, два насоса с трубопроводами, выполненными в виде сосудов Дьюара и запорно-регулирующей арматурой в качестве энергоносителя применен атмосферный воздух, в качестве хладагента и рабочего тела криогенная жидкость и после котла установлен пароперегреватель, выполненный, к примеру, в виде противоточного кожухотрубного теплообменника, снабженного вентилятором.
Кроме того технический результат достигается тем, что внизу кожуха пароперегревателя выполнено окно, выходящее в пристроенный короб прямоугольного сечения, внутри которого установлен транспортер для удаления льда в отвал.
Далее новый технический результат достигается еще и тем, что в пароперегревателе установлены антиобледенители, например, в виде ультразвукового генератора.
Изобретение иллюстрируется схемой, где показан пример заявляемой электростанции.
 | Предлагаемая тепловая электростанция состоит из горизонтального цилиндрического трубчатого котла 1, вентилятора 2, пароперегревателя 3 с встроенным транспортером 4, вентилятора 5, активной турбины с генератором 6, конденсатора 7, сосуда Дьюара для жидкого рабочего тела 8, питательного насоса 9, теплообменника 10, компрессора 11, сосуда Дьюара для хладагента 12, с испарителем 13, компрессора 14 и циркуляционного насоса 15. Пароперегреватель 3 выполнен, к примеру, в виде противоточного теплообменника, в нижней части кожуха которого выполнено окно, выходящее в пристроенный продольный короб прямоугольного сечения, внутри которого установлен транспортер 4 для удаления льда в отвал. На пароперегревателе 3 смонтирована ультразвуковая установка (на схеме не показана) для удаления льда с конструкций пароперегревателя. |
ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Сосуд Дьюара 12 заполняется криогенной жидкостью при температуре -212oC, которая будет использоваться в качестве хладагента.
С помощью питательного насоса 9 котел 1 заполняется жидким рабочим телом, после чего включается в работу вентилятор 2. Вентилятор 2 продувает внутреннее пространство котла. Криогенная жидкость в котле нагревается и испаряется. Газообразное рабочее тело с очень низкой температурой поступает в пароперегреватель 3. Включается в работу вентилятор 5. Вентилятор 5 продувает внутреннее пространство пароперегревателя атмосферным воздухом, который подается в пароперегреватель с противотоком рабочему телу. Температура атмосферного воздуха (энергоносителя) в зависимости от времени года и районов планеты Земля колеблется от -80oC или 193 K (Антарктида) до +50oC или 323 K (Африка, Сахара).
Температура рабочего тела после пароперегревателя будет чуть ниже указанных значений и будет в пределах 190 K - 320 K.
При достижении давления в котле, и пароперегревателе, к примеру, 300 кгс/см2 и заданной температуры, которую можно регулировать, газообразное рабочее тело подается на турбину 6, где производит работу и охлаждается. После турбины 6 рабочее тело поступает в конденсатор 7, куда с противотоком с помощью циркуляционного насоса 15 подается хладагент с температурой -212oC (61 K). В конденсаторе рабочее тело полностью конденсируется, охлаждается до - 198oC и стекает в сосуд Дьюара 8, а с помощью питательного насоса 9 снова подается в котел. Хладагент нагревается до температуры -197oC и поступает в испаритель 13 сосуда Дьюара 12.
Испаритель 13 имеет значительную длину, которая необходима для того, чтобы увеличить время пребывания хладагента в испарителе. Хладагент течет по испарителю не полным сечением, т.е. имеет поверхность испарения. Охлаждение хладагента производится с помощью компрессора 14, который создает вакуум в испарителе. Хладагент интенсивно кипит за счет внутренней энергии. Пар отбирается компрессором 14 и удаляется в окружающую среду, а хладагент охлаждается до заданной температуры и стекает в сосуд Дьюара 12. Из сосуда Дьюара 12 с помощью циркуляционного насоса 15 хладагент подается в конденсатор 7.
Количество хладагента постоянно уменьшается за счет того, что компрессор 14 выбрасывает его в окружающую среду в газообразном состоянии. Пополнение потерь хладагента происходит с помощью компрессора 11, который отбирает холодный воздух с температурой -190oC, выходящий из котла после вентилятора 2 и после разделения его на установке разделения воздуха направляет его в теплообменник 10, куда с противотоком подается рабочее тело с температурой -198oC.
В процессе работы на конструкциях пароперегревателя образуется лед, который сбрасывается с помощью ультразвука. Лед попадает на транспортер 4 и удаляется в отвал.
Главным преимуществом предлагаемой тепловой электростанции является то, что она экологически чиста и коэффициент полезного действия по сравнению с прототипом увеличен почти в 3 раза.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Тепловая электростанция, содержащая трубчатый цилиндрический котел, турбину с генератором и систему нагрева (охлаждения) рабочего тела, включающую теплообменник, вентилятор, конденсатор, два сосуда Дьюара, два компрессора, два насоса с трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой, в качестве энергоносителя в которой применен атмосферный воздух, отличающаяся тем, что в качестве рабочего тела и хладагента применена криогенная жидкость и после котла установлен пароперегреватель, снабженный вентилятором.
2. Тепловая электростанция по п.1, отличающаяся тем, что внизу кожуха пароперегревателя выполнено окно, выходящее в пристроенный короб прямоугольного сечения, внутри которого установлен транспортер для удаления льда в отвал.
3. Тепловая электростанция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в пароперегревателе установлены антиобледенители, например, в виде ультразвукового генератора.
Версия для печати
Дата публикации 13.02.2007гг
Created/Updated: 25.05.2018