Способ термического получения рабочей среды - SU1090267A3

Чертежи

Описание

Изобретение относится к теплоэне гетике и может быть использовано пр получении потока рабочей среды для турбин или подобных им двигателей. Известен способ получения рабоче среды путем нагрева рабочей среды, подачи в жидкой фазе в гидравлическую турбину и разделения рабочей среды после турбины на жидкую и пар вую фазы lj. Недостатком известного способа является многократное разделение рабочей среды на жидкую и паровую ф зы с последующей конденсацией паровой фазы. Известен также способ термического получения рабочей среды в замк нутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление парообразования, и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого . объеме по меньшей мере через одно сопло в турбину при рёгулирова-нии ее расхода 2. Недостатком указанного способа является то, что разделение потока рабочей среды в турбине на жидкую и паровую фазы, а также необходимость конденсировать паровую фазу для подачи рабочей среды в котел приводит к снижению коэффициента ncf лезного действия установки (КПД). Цель изобретения - повьшение 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 подгчу 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 исполь зуют воду или среду более летучую, чем вода, например угольную кислоту На фиг. 1 показана схема установк для реализации предлагаемого способа в качестве рабочей среды которой используется вода; на фиг. 2 - то же, но в качестве рабочей среды исполь2672 зуется среда для подачи рабочей среды в турбину; на фиг. 3 - сопло. Установка (фиг. 1) для осуществления предлагаемого способа содержит замкнутый объем (котёл) 1 с трубопроводом 2 подвода рабочей среды в котел 1 и трубопровод 3 подачи рабочей среды, на котором установлен регулирующий клапан 4, к валу 5 турбины 6, 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 выпускным трубопроводом 9, сообщенным с ресивером 10, который подключен к котлу 1 трубопроводом 2 Подвода, а на последнем установлены питательный насос 11 и невозвратный клапан 12. Ресивер 10 сообщен с атмосферой через отверстие 13. К ресиверу 10 подключен питательный трубопровод с клапаном 15. В установке (фиг. 2) котел 1 состоит из двух частей 16 и 17 с патрубками 18 и 19 подвода теплоносителя, а LJ d ресивер 10 выполнен без сообщения с атмосферой . Установка снабжена тепловым насосом содержащим компрессор 20 сообщенный 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 подвода 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 около 10 , а отношение выходной площади и площади сужения 27 имеет величину 100:1. Б.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 трубопровоом 2 подвода рабочей среды установен обратньй клапан 32. Способ осуществляют следующим образом.

Рабочая среда в жидкой фазе нагревается в замкнутом объеме (котле) 1 (фиг. 1) до заданной температуры при давлении, превышающем давление парообразования , и подается по трубопроводу 3 подачи регулируемым потоком через сопло 25 (группу сопел 25) в турбину 6. Основная часть тепла, подводимая в котле 1 к рабочей среде переходит в распыленной струб в кинетическую энергию капель и рабочая среда после турбины 6 вытекает через выпускной трубопровод 9 в ресивер 10, при этом рабочая среда образует струю состоящую из очень мелких капель, имеет низкую температуру и не содержит пара. В ресивере 10 рабочая среда собирается для балансирования ее расхода в случае отклонений скоростей потока через турбину 6 и, соответственно , через питательный насос 11, который по трубопроводу 2 подвода подает рабочую среду с заданным давлением в котел 1, и цикл повторяется. Распыляемая рабочая среда (вода) в турбине 6 свободна от пара и не требуется ее конденсации. Вместо конденсации ресивер 10 вентилируют в атмосферу через отверстие 13, возмещение потерь рабочей среды производится по питательному трубопроводу 14 через клапан 15.

Способ на установке (фиг. 2) .от нагрева рабочей среды в котле 1 до выпуска в ресивер 10 осуществляется аналогично установке на фиг. 1. Отличие заключается в последовательном нагреве рабочей среды (угольно} кислоты ) в двух частях 16 и 17 котла 1, например, солнечной энергией, теплой водой или с помощью теплового насоса . Рабочая среда после турбины 6 охлаждается, например, аммиаком с помощью теплового насоса. Вьщеленное тепло рабочей среды в распыле передается после питательного насоса 11 в конденсаторе 22 рабочей среде перед подачей ее в котел 1, при запуске установки конденсатор 22 имеет недостаточную конденсационную производительность , поэтому в этот период к.нему подключается через клапан 23 дополнительный конденсатор. При этом регулирующий клапан 4 закрыт, а турбина 6 и ресивер должны быть охлаждены до заданной температуры (например ), которая конденсируется дроссельным клапаном 24. Когда температура в котле 1 и в ресивере 10 достигнет заданных величин, то клапан 23 закрывают, открывают регулирующий клапан 4, включают питательный насос 11 и, тем самым, запускается турбина 6.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет термически получить мелко раздробленную рабочую среду после турбины в жидкой фазе при низких температурах, что исключает необходимость конденсации рабочей среды и повьппает коэффициент полезного действия.

Реферат

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ в замкнутом объеме, включающий нагрев рабочей среды до заданной температуры при давлении, превышающем давление парообразования , и подачу рабочей среды в жидкой фазе из замкнутого объема по меньшей мере через одно сопло в турбину при регулировании ее расхода, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, рабочую среду после турбины собирают в ресивере для балансирования ее, расхода и/или охлаждают , а вьщеленное 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. СО Ь/