Усовершенствованный декомпрессионный тепловой двигатель на органическом цикле ренкина - RU2015137839A

1. Тепловой двигатель с применением органического цикла Ренкина, содержащий:

органический хладагент с точкой кипения ниже -35 градусов по Цельсию;

источник тепла горячего водоснабжения, имеющий температуру ниже 82 градусов по Цельсию;

теплоотвод;

герметичный замкнутый контур для органического хладагента, при этом герметичный замкнутый контур содержит как зону высокого давления, которая поглощает тепло от источника тепла горячего водоснабжения и содержит первую часть органического хладагента по меньшей мере в газообразной фазе, так и зону низкого давления, которая передает тепло в теплоотвод и содержит вторую часть органического хладагента по меньшей мере в жидкой фазе;

декомпрессор объемного типа, который обеспечивает градиент давления, посредством которого органический хладагент в газообразной фазе непрерывно течет из зоны высокого давления в зону низкого давления, при этом декомпрессор объемного типа поддерживает перепад давления между зоной высокого давления и зоной низкого давления в диапазоне от около 20 бар до около 42 бар (от около 20×10⁵ Па до около 42×10⁵ Па), и декомпрессор объемного типа извлекает механическую энергию благодаря градиенту давления;

электрический генератор, соединенный с декомпрессором объемного типа, который преобразует извлеченную механическую энергию в электрическую энергию; и

гидравлический насос с переменным рабочим объемом для обеспечения непрерывного потока органического хладагента в жидкой фазе из зоны низкого давления в зону высокого давления.

2. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно включающий смазочное масло, как правило, несмешиваемое с органическим хладагентом, при этом смазочное масло циркулирует по герметичному замкнутому контуру и выполняет функции герметичной смазки в декомпрессоре объемного типа.

3. Тепловой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что декомпрессор объемного типа выбирается из группы насосов, состоящей из насоса орбитальной прокрутки, насоса Рутса, звездообразного роторного насоса, и двухлопастного насоса.

4. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно содержащий эксцентрично-образный бак хладагента, служащий демпфером пульсаций для уменьшения воздействия гидроудара, когда гидравлический насос объемного типа перемещает органический хладагент из зоны низкого давления в зону высокого давления.

5. Тепловой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что органический хладагент имеет точку кипения ниже -40 градусов по Цельсию.

6. Тепловой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что органический хладагент имеет точку кипения ниже -45 градусов по Цельсию.

7. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно содержащий вертикально-ориентированный бак хладагента площади поперечного сечения, суживающейся книзу и уменьшающейся книзу, где вертикально ориентированный бак хладагента использует силу тяжести для обеспечения максимальной плотности органического хладагента в жидкой фазе, когда органический хладагент вливается в гидравлический насос объемного типа.

8. Тепловой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что зона высокого давления содержит вертикально ориентированный трубчатый теплообменник, имеющий вход для воды из источника тепла горячего водоснабжения в его верхней части и выход для воды от источника тепла горячего водоснабжения в его нижней части, вход для органического хладагента в газообразной фазе в его нижней части и выход для органического хладагента в газообразной фазе в его верхней части, при этом органический хладагент в газообразной фазе исходит из вертикально ориентированного трубчатого теплообменника, поступает непосредственно на вход декомпрессора объемного типа, а вертикально ориентированный трубчатый теплообменник создает температурный градиент под действием силы тяжести, при этом температурный градиент обеспечивает то, что органический хладагент в газообразной фазе, выходящий из трубчатого теплообменника, поглощает максимальное количество тепла из источника тепла горячего водоснабжения и достигает минимальной плотности.

9. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно включающий по меньшей мере два последовательно установленных маслоотделителя для извлечения масла из органического хладагента в газообразной фазе.

10. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере одну холодильную катушку в зоне низкого давления, при этом по меньшей мере одна холодильная катушка принимает холодный находящийся под давлением органический хладагент из зоны высокого давления, прежде чем органический хладагент нагревается из источника тепла горячего водоснабжения, допуская тем самым повышенное переохлаждение зоны низкого давления.