Способ термического получения рабочей среды

(19) (И) за) Г 01 К 27/00, 13/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ ЬИЬЛ)1(72) Йохан Эдвард Ниберг (Швеция)(56) 1. Патент США Яф 3995428,кл. 60-641, опублик. 19762. Авторское свидетельство СССРВ 397667, кл. Р 01 К 27/00, 1971.(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯРАБОЧЕЙ СРЕДЫ в замкнутом объеме,включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении,превышающем давление парообразования, и подачу рабочей среды в жидкойФазе из замкнутого объема по меньшеймере через одно сопло в турбину прирегулировании ее расхода, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения КПД, рабочую среду послетурбины собирают в ресивере длябалансирования ее, расхода и/или охлаждают, а выделенное тепло передаютрабочей среде перед подачей в замкнутый объем, при этом в качестве рабочей среды используют воду или средуболее летучую, чем вода, напримеругольную кислоту.Цель изобретения - повьппение КПД,Указанная цель достигается тем, что согласно способу термического получения рабочей среды в замкнутом объеме, включающему нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превьппающем давление парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объема по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода, рабочую среду после турбины собирают в ресивере для балансирования ее расхода и/или охлаждают, а выделенное тепло передают рабочей среде перед подачей в замкнутый объем, при этом в качестве рабочей среды используют воду или среду более летучую, чем вода, например угольную кислоту. 40 На фиг. 1 показана схема установки для реализации предлагаемого способа, в качестве рабочей среды которой используется вода; на фиг. 2 - то же, но э качестве рабочей среды испольИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при получении потока рабочей среды для турбин или подобных им двигателей.Известен способ получения рабочей среды путем нагрева рабочей среды, ее подачи в жидкой фазе в гидравлическую турбину и разделения рабочей среды после турбины на жидкую и паровую фазы 11.1 ОНедостатком известного способа является многократное разделение рабочей среды на жидкую и паровую фазы с последующей конденсацией паровой фазы. 15Известен также способ термического получения рабочей среды в замкнутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление . 20 парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой Фазе из замкнутого объеме по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода 23. 25Недостатком указанного способа является то, что разделение потока рабочей среды в турбине на жидкую и паровую Фазы, а также необходимость конденсировать паровую фазу 30 для подачи рабочей среды в котел приводит к снижению коэффициента пс)- лезного действия установки (КПД). зуется среда для подачи рабочей среды в турбину; на фиг. 3 - сопло.Установка (фиг. 1) для осуществления предлагаемого способа содержит замкнутый объем (котел) 1 с трубопроводом 2 подвода рабочей среды в котел 1 и трубопровод 3 подачи рабочей среды, на котором установлен ре.гулирующий клапан 4, к валу 5 турбины б, подключенной к генератору 7. В котле 1 имеется источник. 8 тепла в виде спирали например, для горячего топливного газа, пара или другого теплоносителя. Турбина 6 реактивная с выпу"кным трубопроводом 9, сообщенным с ресивером 10, который подключен к котлу 1 трубопроводом 2 подвода, а на послецнем установлены питательный насос 11 и невозвратный клапан 12. Ресивер 10 сообщен с атмосферой через отверстие 13. К ресиверу 10 подключен питательный трубопровод 4 с клапаном 15. В установке (Фиг. 2) котел 1 состоип из двух частей 16 и 17 с патрубками 18 и 19 подвода теплоносителя а ресивер 10 выполнен без сообщения с атмосферой. Установка снабжена тепловым насосом содержащим компрессор 20 сообщенйый трубопроводом 21 с конденсатором 22. К трубопроводу 21 через клапан 23 подключен дополнительный конденсатор (не показан), Конденсатор 22 сообщен через дроссельный клапан 24 с ресивером 10, а последний подключен к трубопроводу 2 под, вода рабочей .среды в котел 1. Турбина 6 снабжена соплами 25 (фиг. 3), которые расположены по периферии колеса (не показано) и направлены тангенциально. Сопло 25 имеет вход 26, поперечное сечение которого по ходу потока уменьшается до сужения 27, а затем расширяется до выхода 28. Обычно конический угол вдоль большей части выходной части 29 составляет околоо10 , а отношение выходной площади и площади сужения 27 имеет величину 100:1. В связи с износом под воздействием воды на входе 26 устанавливается вставка 30, которая может изготавливаться из более твердого и более стойкого материала, чем остальная часть сопла 25, На трубопроводе 31, сообщающем ресивер 10 с трубопроводом 2 подвода рабочей среды установлен обратный клапан 32.Способ осуществляют следующим образом.3 1090267 4Рабочая среда в жидкой фазе нагре- личие заключается в последовательнс 1 м вается в замкнутом объеме (котле) нагреве рабочей среды (угольной кис(фиг. 1) до заданной температуры при лоты) в двух частях 16 и 7 котя 1, давлении, превьпающем давление паро- например, солнечной энергией, теплой образования, и подается по трубопро водой или с помощью теплового насоводу 3 подачи регулируемым потоком са. Рабочая среда после турбины 6 через сопло 25 (группу сопел 25) в охлаждается например аммиаком с поЭ Э турбину 6. Основная часть тепла, мощью теплового насоса. Выделенное подводимая в котле 1 к рабочей среде тепло рабочей среды в распыле переда- переходит в распыленной струб в кине ется после питательного насоса 11 в тическую энергию капель и рабочая конденсаторе 22 рабочей среде перед среда после турбины 6 вытекает через подачей ее в котел 1, при запуске выпускной трубопровод 9 в ресивер 1 О, установки конденсатор 22 имеет непри этом рабочая среда образует струю, достаточную конденсационную произвосостоящую из очень мелких капель, 15 дительность, поэтому в этот период имеет низкую температуру и не содер- к.нему подключается через клапан 23 жит пара. В ресивере 10 рабочая среда дополнительный конденсатор. При этом собирается для балансирования ее рас- регулирующий клапан 4 закрыт, а турхода в случае отклонений скоростей бина 6 и ресивер должны быть охлаждепотока через турбину 6 и, соответст ны до заданной температуры (напримероФ венно, через питатечьный насос 11, -30 С), которая конденсируется дроскоторый по трубопроводу 2 подвода сельным клапаном 24. Когда темпера- подает рабочую среду с заданным дав- тура в котле 1 и в ресивере 10 дослением в котел 1, и цикл повторяется. тигнет заданных величин, то клапан Распыляемая рабочая среда (вода) в 25 23 закрывают, открывают регулирующий турбине 6 свободна от пара и не тре- клапан 4, включают питательный набуется ее конденсации. Вместо конден- сос 11 и, тем самым, запускается сации ресивер 1 О вентилируют в атмос- турбина 6.феручерез отверстие 13, возмещение Таким образом, предлагаемый спопотерь рабочей .среды производится по З 0 соб позволяет термически получить питательному трубопроводу 14 через мелко раздробленную рабочую среду клапан 15. после турбины в жидкой фазе при низСпособ на установке (фиг. 2) .от. ких температурах, что исключает не- нагрева рабочей среды в котле 1 до обходимость конденсации рабочей сревыпуска в ресивер 10 осуществляется ды и повьппает коэффициент полезного аналогично установке на фиг. 1. От- действия.35,г Составитель В.ГуторовСереда Техред А.Бабинец Корректор А Тяско ак сное Заказ 2 ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4/56 Тираж 502 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш комитета СССРи открытийкая наб., д. 4