Энергетическая установка

(51)5 Г 01 К 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К АВТО.РСКО тур 10 крио довательно с электроге регенератор олированнои енного тепл и этОм кон тельный замкнутый кон теплоносителя с после ненными детандером 11 ром, теплообменником дросселем 13, теплоиз стью 14 с запасом крио теля, насосом 15. Пр подключен к конденсат низкокипящим рабочим выполнена с отводом па бочего тела, 1 ил,КАргетике.одержит ителя 16, дополниТАНОВ плоэне новка с пло нос еля би ору 4 конт телом, а ем ра криоген сть 14 го раГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТКОВЕДОМСТВО СССР(57) Использование: в теСущность изобретения: устакОнтуры высококипящего тен 1 зкокипящего теплоносит енного соединераом 12,емко- оноситур 10Изобретение 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 бинарную:электростанцию, содержащую контур высОкокипящего теплоносителя с котлом, турбогенератором, конденсаторами, конденсатным 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 низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содеркит 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 б входят: 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 высококипящий теплоноси- .тель расширяется на турбине турбогенератора 3 с получением электроэнергии, конденсируется в конденсаторе-нагревателе 4 и поступает в котел 2 с помощью конденсатного насос 5, Конденсациявысококипящего теплоносителя осуществляется за счет нагрева и испарения низко кипящего теплоносителяконденсаторе-нагревателе 4. Пар низкокипящего теплоносителя расширяется на турбине турбогенератора 7 с получением электроэнергии, конденсируется в конден саторе-перегревателе 8, а конденсат перекачивают конденсатным насосом 9.Конденсация низкокипящего теплоносителя осуществляется за счет перегрева пара криогенного теплоносителя, который нагре вается и испаряется в теплообменнике-регенераторе 12, Пар расширяется в детандере 11 с получением электроэнергии, охлаждается втеплообменнике-регенераторе 12, ожижается в дросселе 13 и собирается в теплоизолированной емкости 14, из которой подается в оегенератор 12 для нагрева и испарения насос 15.Повышение эффективности энергетической установки тройного термодинамического цикла определяется аналитическим" выражением для ее термического КПД,Общее выракение для термическогоКПД цикла:Ус =ц/Ч 1,35 где ц - удельная работа цикла, Дж/кг;ц 1 - удельная теплота, подведенная отвысокотемпературного источника тепла,Дж/кг.Удельную работу цикла представим в40 виде:ц=н+Квв+Ккк,где н - удельная работа цикла низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;Кв=Гпв/вн - массовый коэффициент вы 45 сококипящего теплоносителя, равный отношению масс высококипя щего инизкокипя щего теплоносителей;в - удельная работа цикла высококипящего теплоносителя, Дж/кг;Кк = нк/вн - массовый коэффициенткриогенного теплоносителя, равный отношению масс криогенного и низкокипящеготеплоносителей;к-удельная работа цикла криогенноготеплоносителя, Дж/кг,Удельная подведенная теплота:Ц 1=С 1 в Кв,где ц 1 в - удельная подведенная теплота вцикле высококипящего теплоносителя,Дж/кг;1795128 Теперь КПД ф =(1 и+Кв 1 в+Кн 1 н)/Ц 1 вКв Кв=Ц 1 н/цгв.Аналогично,Ц 2 н=ц 1 кКк и Кк=Ц 2 н/Ц 1 к 15 Составитель А. ПолупанТехред М.Моргентал Корректор Е Папп Редактор Заказ 415 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 По закону сохранения энергии: 5Ц 2 в Кв=.Ц 1 н,ГдЕ цгв=ц 1 вв - удЕЛЬНая ОтВЕдЕННая ТЕПЛОта в цикле высококипящего теплоносителя,Дж/кг;ц 1 н - удельная подведенная теплота в 10цикле низкокипящего теплоносителя.Дж/кг;Значит,Формула изобретения Энергетическая установка, содержащая по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбо, генератор, конденсатор. насос и нагреватель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД в режиме кратковреМенного действия, она содержит дополнительный замкнутый кнтур.с криогенным ГдЕ Ц 2 н=Ц 1 нн - удЕЛЬНая ОтВЕдЕННая ТЕПЛО- та в цикле низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;Ц 1 к - 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;ф = иск + /1 н + фв + 7/ск У/1 н 7/Свфн Ц 1 в фк (ЦЧв + дн),где уа, н, цв - термические КПД циклов криогенного, низкокипящего и высококипящего теплоносителей соответственно,теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором, теплообмен ник-реге нератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и высоконапорный насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с ниэкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с отводом паре криогенного рабочего тела,