Теплоэнергетическая установка

% ЦИ 50 4 Р 03 С 7/ 54) Т 57) И ике и стабильн кации те энергии ель ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США Р 4022024кл. 60-641, опублик. 1977 ОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКАретение относится к энергеэволяет повысить КПД исть работы путем интенсифилообмена и аккумулированияепла и холода. Теплоносиохлаждаемый в теплообмен1312241нике (ТО) 8, циркулирует по замкну- больше т-ры хладоносителя 19. Гритому пути от аккумулятора 12 по тру- фон 15 обеспечивает накопление тепла бопроводу (Т) 24, ТО 8 и вновь к в аккумулятор 12 при повышении т-ры аккумулятору 12 по Т 26. Энергоноси- окружающей среды. Каждый грифон вытель (Э) 1, нагреваясь и расширяясь полнен в виде соединенного с емкостью в ТО 8, начинает перемещаться на 14 обоими концами коленообразного Т участке 4 подъема витка 3 снизу вверх с коленом в нижней части, с развитой с последующим переходом на учас- теплообменной поверхностью 16 на одток 5 спуска, где, в свою очередь, ном его вертикальном участке и с тепотдает тепло хладоносителю 19 и, лоизолированной стенкой 17 на другом сжимаясь, получает дополнительный вертикальном его участке. Сифон 21 импульс для перемещения сверху вниз обеспечивает накопление энергии холо. - с нарастанием скорости под,цействием да в аккумуляторе 18 при снижении суммы усилий, генерируемых во всех т-ры окружающей среды, Каждый сифон 21 последовательно соединенных витках 3 выполнен в виде соединенного с емконтура 2. Посредством турбины и ге- костью 20 обоими концами коленообраэ" нератора энергия потока Э 1 преобра- ного Т с коленом в верхней части, с зуется в механическую и электрическую развитой теплообменной поверхностью энергию, Хладоноситель 19 в ТО 9, 22 на одном его вертикальном участке получив тепло и расширяясь при этом, ы с теплоизолированной стенкой на дру. начнет перемещаться снизу вверх, с,оз. гом вертикальном его участке. В редавая циркуляцию по замкнутому пути зультате образуется и поддерживаетот аккумулятора 18 по Т 27, теплооб- ся разница т-р теплоносителя 13 и меннику 9 и вновь к аккумулятору 18хладоносителя 19, близкая к по Т 25. Работа установки осуществ- разнице т-р окружающей среды ляется при условии, что средняя т-ра имевших место в разное время. Э 1 меньше т-ры теплоносителя 13 и2 ил, Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для. преобразования в электрическую энергию тепловой энергии в условиях переменных температур окружающей среды 5 (атмосферы, гидросферы, льда и т.п.),Целью изобретения является повышение КПД и стабильности работы путем интенсификации теплообмена и аккумулирования энергии тепла и холода О в условиях переменных температур окружающей среды.На фиг. 1 изображена теплоэнергетическая установка, разрез по одному витку контура энергоносителя; на фиг. 2 - то же, вид сверху.Установка содержит заполненный, например, жидким энергоносителем 1 замкнутый контур 2 в виде нескольких последовательно соединенных меж ду собой спиральных витков 3, каждый из которых имеет участок 4 подъема и участок 5 спуска. В контуре 2 размещена турбина 6, соединенная с гене ратором 7. На участках 4 и 5 подъема и спуска каждого витка 3 контура 2 установлены соответственно теплообменники 8 и 9 нагрева и охлаждения энергоносителя 1 в виде коаксиально охватывающих соответственно участки 4 и 5 подъема и спуска трубопрово дов 10 и 11. С теплообменником,8 нагрева соединен аккумулятор 12 тепла в виде заполненной, например, жидким теплоносителем 13 емкости 14 с теплоприемными грифонами 15 в ее нижней части. Каждый грифон 15 выполнен в виде соединенного с емкостью 14 обоими концами коленообразного трубопровода с коленом в нижней части, с развитой теплообменной поверхностью 16 на одном его вертикальном участке и с теплоизолированной стенкой 17 на другом вертикальном его участке,1312241 4скорости под действием суммы усилий,генерируемых во всех последовательно соединенных витках 3 контура 2.При достижении определенных значенийгидравлических сопротивлений скоростьэнергоносителя 1 стабилизируется. Посредством турбины 6 и генератора 7кинетическая энергия потока энергой носителя 1 преобразуется в механичес 10 кую и электрическую энергию.Хладоноситель 19 в теплообменнике 9, получив тепло и расширяясь приэтом, начинает перемещаться снизувверх создавая циркуляцию по замкну- . 15 тому пути от аккумулятора 18 по трубопроводу 27, теплообменнику 9, трубопроводу 25 и обратно к аккумулятору 18. С теплообменником 9 охлаждениясоединен аккумулятор 18 холода в виде заполненной, например, жидкимхладоносителем 19 емкости 20 с хладоприемными сифонами 21 в ее верхнейчасти. Каждый сифон 21 выполнен в виде соединенного с емкостью 2, обоимиконцами коленообразного трубопроводас коленом в верхней части, с развитотеплообменной поверхностью 22 на одном его вертикальном участке и с теплоизолированной стенкой 23 на другом вертикальном его участке. Верхние и нижние части теплообменников 8и 9 нагрева и охлаждения сообщены соответственно с верхними и нижнимичастями аккумуляторов 12 и 18 теплаи холода трубопроводами 24 - 27.В трубопроводах 26 и 27 установленывентили 28 и 29 для запуска и останова установки. Наружные стенки теплообменников 8 и 9, аккумуляторов 12и 18 и трубопроводов 24 - 27 покрыты слоем теплоизоляции 30.Емкость 14 аккумулятора 12 тепла 25может изготавливаться из стали,пластмассы, бетона и т.п. Емкость 20аккумулятора 18 холода может изготавливаться из коррозионно-стойкой ста- .ли, пластмассы или бетона с соответвующей обработкой внутренней поверхности стен для придания им гладкости,Стенки спирального контура 2 выполняются из коррозионно-стойкой стали. Трубопроводы 10 и 11 теплообменников 8 и 9 изготавливаются из коррозионно-стойкой стали или пластмассы В качестве теплоизоляции 30 может быть использован пенополистирол,пенополиуретан и т.п. 40Установка работает следующим образом. При открытии вентилей 28 и 29 теплоноситель 13 охлаждаемый в теплообменнике 8, начнет перемещаться сверху вниз, создавая циркуляцию по замкнутому пути от аккумулятора 12 по трубопроводу 24, теплообменнику 8, трубопроводу 26 и обратно к аккумулятору 12, Энергоноситель 1, нагреваясь и расширяясь в теплообменнике 8, начинает перемещаться на участке подьема витка 3 снизу вверх с последующим переходом на участок 5 спуска, где, в свою очередь, отдает тепло хладоносителю 19 и, сжимаясь, полу; чает дополнительный импульс для перемещения сверху вниз с нарастанием Работа описываемой установки обеспечивается при выполнении неравенствТ)Т )Тгде Т - температура теплоносителя 13;сгТ - температура хладоноситешля 19;Т - средняя температура энергоносителя 1.ГриФон 15 обеспечивает накопление тепла в аккумуляторе 12 при повьшении температуры окружающей среды следующим образом. При нагреве через теплообменную поверхность 16 теплоноситель 13 расширяется и всплывает по теплопроводному вертикальному участку грифона 15 в емкость 14 аккумулятора 12, а более холодная порция теплоносителя 13 погружается в вертикальный участок грифона 15 с теплоизолированной стенкой 17, перемещаясь далее к теплопроводному его участку с развитой теплообменной поверхностью 16, Циркуляция теплоносителя 13 через грифон 15 поддерживается до тех пор, пока температура теплоносителя 13 в аккумуляторе 12 не сравняется с температурой окружающей среды. При снижении температуры окружающей среды ниже температуры теплоносителя 13 в аккумулято-. ре 12 грифон 15 запирается, т.е. препятствует циркуляции через него теплоносителя 13 после заполнения всего объема этого грифона 15 остывшим теплоносителем 13, стремящимся вследствие возросшей его плотности занять самое нижнее положение.Сифон 21 обеспечивает накопление энергии холода в аккумуляторе 18 приснижении температуры окружающей среды следующим образам. При охлаждении через теплообменную поверхность 22 хладоноситель 19 сжимается и погружается по теплопроводному вертикальному участку сифона 21 в емкость 20 аккумулятора 18, а более теплая порция хладаносителя 19 всплывает в вертикальный участок сифона 21 с тепло- изолированной стенкой 23, перемещаясь далее к теплопроводному ега участку с развитой теплообменной поверхностью 22. Циркуляция хладоносителя 19 через сифон 21 поддерживается до тех пор, пока температура хладаноси-. теля 19 в аккумуляторе 18 не сравняется с температурой окружающей среды. При повышении температуры окружающей среды выше температуры хладоносителя, 19 в аккумуляторе 18 сифон 21 запирается т,е, препятствует циркуляции через него хладоносителя 19 после заполнения всего объема этого сифона 21 нагретым хладоносителем 19, стремящимся вследствие пониженной его плотности занять самое верхнее положение.В итоге образуется и поддерживается разница температур теплоносителя 13 в аккумуляторе 12 тепла и хладоносителя 19 в аккумуляторе 18 хаг,гглада Т ) Т , близкая к разнице температур окружающей среды, имевших место в разное время.В интервале положительных значегний Т и Т в качестве тепло- и хладоносителей 13 и 19 могут служить вода или водный раствор солей. Для отрицательных значении Ч наприоСмер до -60 С, может быть применен, например, водный раствор солей или антифриз. В качестве энергоносителя 1 могут служить, например, углекислый газ СО или жидкий хлороформ СНС 1, стабилизированный 1 Х этанола С Н ОН, имеющие высокий коэффициент объемного расширения. Формула изобретения Теплоэнергетическая установка,содержащая заполненный жидким или20 25 газоабразнь 1 м энергоносителем замкнутый контур с участками подъема и спуска, с размещенной в контуре турбиной и установленными на участках подъема и спуска теплообменниками соответственно нагрева и охлаждения энергоносителя, о т л и ч а ю щ а яУ с я тем, что, с целью повышения КНД и стабильности работы путем интенсификации теплообмена и аккумулированияэнергии тепла и холода в условиях переменных температур окружающей среды, она снабжена соединенным с теплообменником нагрева аккумулятором тепла в виде заполненной жидким или газаабразным теплоносителем теплоизолированной емкости с теплоприемным грифоном в ее нижней части, выполненным в виде соединенного с емкостью обоими концами каленаобразного трубопровода с коленом в нижней части, с развитой теплообменнай поверхностью на одном его вертикальном участке и с теплоизолированными стенками на другом вертикальном его участке, а также соединенным с теплообменником охлаждения аккумулятором холода в виде заполненной жидким или газообразным хладоносителем теплоизолированной емкости с хладоприемным сифоном в ее верхней части, выполненным в виде соединенного с емкостью обоими концами каленообразного трубопровода с коленом. в верхней части, с развитой теплаобменнай поверхностью на одном его вертикальном участке и с теплоизолированными стенками на другом вертикальном его участке контур энергоносителя выполнен в виде нескольких последовательно соединенных, между собой спиральных витков, каждый из которых имеет участки подъема и спуска, теплаобменники нагрева и охлаждения выполнены в виде кааксиально охватывающих соответственно участки подъема и спуска трубопроводов, а верхние и нижние части теплообменников нагрева и охлаждения сообщены соответственно с верхними и нижними частями аккумуляторов тепла и холода,1312241 73 ФСоставитель Л.Тугарев Редактор Л.Лангазо Техред А.Кравчук Корректор С.Черни Заказ 1948/3 1 Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-лолиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4