Способ организации рабочего процесса в энергоустановке

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоциАлистическихРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) Р 01 К 25/ ТЕНТНО АНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСКОМ И ЕТЕЛЬСТВ ентрального нститута им. лясный О, с,21 - 23.рковский Б,Е, рах с диссоциинск Наука и И РАБОЧЕГОНОВКЕка, транспортэкономичных ПОЗЫ уууеляаШ 11 СлубИ тежу 1) 4685530/06 2) 28,04.89 6) 30,08,93. Бюл. М 32 1) Черноморский филиал аучно-исследовательского .Н,Крылова 2) А.И.Максименко и В,В,Б 6) Судостроение, гв 12, 198Нестеренко В.Б. и Тве плообмен в ядерных реакто ующим теплоносителем. М хника, 1980, 4) СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИ РОЦЕССА В ЗНЕРГОУСТА 7) Использование: энергетие установки при создании 5 Ы 1837111 А двухконтурных двигателей. Сущность изобретения: в энергоустановке используется рабочее тело, растворяющее или химически связывающее газ с малым молекулярным весом и высокой теплоемкостью, например водород. В нагревателе 1 рабочее тело испаряют, выделяют газ, перегревают, затем подают на тепловую машину 2 и расширяют там, производя работу, Если процесс связывания газа сопровождается выделением энергии, то его проводят в тепловой машине в ходе расширения смеси паров рабочего тела с газом, в остальных случаях растворение газа или связывание его осуществляют в конденсаторе 3. 2 з,п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для создания энергоустановок подводных аппарат,ов.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 или присоединяющее газ, обладающий высокой теплоемкостью, которое после питательного насоса испаряют, выделяют из него гаэ и в виде перегретой смеси газообразных.продуктов подают на тепловую машину, расширяйт там и если пооцесс связывания газа с рабочим телом экзотермический, то его проводят в тейловой машине, а в остальных случаях связывание или растворение газа проводят в конденсаторе, причем в качестве рабочего тела преДлагается использовать бензол СвНв гидрирующий - дегидрирую. щий водород Н 2 или толуол СтНв гидрирующий - дегидрирующий водород. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ позволяет значительно увеличить КПД энергоустановки, так как вся энергия, затраченная на перегрев газа 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 энерго- установках 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, 5 питательный насос 4.Способ органиэации рабочего процессазаключается в том, что рабочее тело после питательного насоса 4 подают в испаритель-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 случае, если процесс химического соедине.ния 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 СоНе, гидрирование его водородом в тепловой машине с получением циклогексана СвН 12, и гидрирование циклогексана виспарителе - перегревателе. Реакция гидрирования бенэола следующая; С 6 Нб+ ЗН 2- " СвНг 2+ 208 кДж/моль. Даже при высоких давление дегидрирование циклогексана проходит при вполне реальных температу рах, а гидрирование бенэола при низких.давлениях - при температуре большей температуры кипения как бенэола, так и циклогексана. Это подтверждает воэможность, 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 Ораб " а. Л б+Ь к 50где Жб - удельный теплоперепад. срабатываемый при расширении паров бензола.кДж/кг;. Ь н 2 - удельный теплоперепад, сраба тываемый при расширении водорода,кДж/кг;ЬНг - количество энергии выделившееся в результате гидрирования, кДж/кг;а - массовая доля бензола в смеси; Ь - массовая доля водорода в смеси,1837111 В конденсаторе отводится теплота кон.денсации паров циклогексана ЬН. По закону сохранения энергии КПД определяется по формуле а Лб+Ь Ьн 7+ЬНГЮ э 6 Ь нз+ г+ 10 Пои перегреве в испарителе-перегрева- теле смеси РТс газом до температуры всего лишь 600 К и расширении до Т" 350 К (температура насыщения циклогексвнэ при Р 0,12 МПа), из расчета на 1 кг циклогексана,ф 173+ 273+ 2476+ + + - 0,887,20 Составитель А.МаксименкоРедактор Т.Горячева Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар Заказ 2857 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 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 Т600 К (1 - 227 С).30 173 + 273- .з-. :054ф о р мул а из о бр ете ни я 1. Способ организации рабочего процесса в энергоустановке с рабочим телом, способным к рекомбинации в рабочем процессе, путем испарения рабочего тела в испарителе, расширения полученной смеси газов в тепловой машине с получением полезной работы, конденсации рабочего тела в конденсаторе и подачи конденсата рабочего тела насосом в испаритель, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности, в качестве рабочего тела 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,2. Способ по п 1,отл ич а ю щи йс я тем, что в качестве рабочего тела применяют циклогексэн.3, Способ по и.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве рабочего тела применяют метилциклогексан,