ES2585879B1 - Thermal machine with thermodynamic cycle and its operating procedure - Google Patents
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Abstract
Máquina térmica con ciclo termodinámico y procedimiento de funcionamiento de la misma.#Constituida por un tanque (1) de líquido comprimido subenfriado a temperatura ambiente, que es llenado bien de líquidos recuperables suministrados por una máquina con ciclo térmico cerrado líquidos nuevos suministrados por máquinas térmicas con ciclo térmico abierto, una línea de succión, una bomba, línea de salida (6) de la bomba, línea de suministro de fluido de alta temperatura, zona de mezcla de fluidos, una turbina, salida de la turbina al ambiente o a una máquina térmica de ciclo cerrado, pudiéndose añadir a dicha salida un intercambiador de calor o bien una caldera. Funciona bombeando el líquido comprimido del tanque a la zona de mezcla e introduciendo simultáneamente fluido de alta temperatura, aumentando su velocidad la mezcla obtenida por efecto del cambio de densidad por evaporación. La mezcla se envía a la turbina para realizar un trabajo por cambio de energía cinética.Thermal machine with thermodynamic cycle and its operating procedure # Consisting of a tank (1) of compressed liquid subcooled at room temperature, which is well filled with recoverable liquids supplied by a machine with closed thermal cycle new liquids supplied by thermal machines with open thermal cycle, a suction line, a pump, pump outlet line (6), high temperature fluid supply line, fluid mixing zone, a turbine, turbine outlet to the environment or to a machine thermal cycle, being able to add a heat exchanger or a boiler to said outlet. It works by pumping the compressed liquid from the tank to the mixing zone and simultaneously introducing high temperature fluid, increasing the speed of the mixture obtained by the effect of the change in density by evaporation. The mixture is sent to the turbine to perform work by changing kinetic energy.
Description
MÁQUINA TÉRMICA CON CICLO TERMODINÁMICO Y PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO DE LA MISMA OBJETO DE LA INVENCiÓN THERMAL MACHINE WITH THERMODYNAMIC CYCLE AND PROCEDURE OF OPERATION OF THE SAME OBJECT OF THE INVENTION
fluidos que salen de las máquinas térmicas. Estos fluidos se encuentran a temperaturas más elevadas que el punto de ebullición de un liquido o líquidos comprimidos con la presión igualo mayor que la presión atmosférica. fluids that leave the thermal machines. These fluids are at temperatures higher than the boiling point of a liquid or compressed liquids with the pressure equal to or greater than the atmospheric pressure.
Se introduce como innovación el bombeo de un fluido o mezcla de fluidos The pumping of a fluid or mixture of fluids is introduced as an innovation
del mismo tipo o diferentes del que se quiere aprovechar la energía en estado líquido comprimido para que al mezclarse con el fluido que se quiere of the same type or different from which you want to take advantage of the energy in a compressed liquid state so that when mixed with the fluid you want
aprovechar su energía se evapore y aumente su energía cinética alcanzando el harness your energy evaporate and increase your kinetic energy reaching the
estado de vapor saturado o vapor sobrecalenlado. Actualmente los gases state of saturated steam or superheated steam. Currently the gases
calientes en las máquinas ténnicas son enviados al ambiente o a un hot in the technical machines are sent to the environment or to a
intercambiador de calor para extraer su energia sin ser aprovechados para heat exchanger to extract its energy without being used to
obtener un trabajo termodinámico. Otra innovación es el bombeo de un fluido o Get a thermodynamic job. Another innovation is the pumping of a fluid or
mezcla de fluidos en estado líquido comprimido por una fuente de alto calor para que alcance el estado de liquido saturado y se mezcle con el fluido de alta mixing of fluids in a compressed liquid state by a high heat source to reach the saturated liquid state and mix with the high fluid
temperatura que se desea aprovechar su energía para Que aumente su energía temperature that you want to use your energy to increase your energy
cinética. La energla cinética que se obtiene en la presente invención se aprovecha kinetics. The kinetic energy obtained in the present invention is used
enviándola a una turbina o grupos de turbinas para generar un trabajo termodinámico. sending it to a turbine or turbine groups to generate thermodynamic work.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA A RESOLVER POR LA PRESENTE INVENCiÓN POSITION OF THE PROBLEM TO BE SOLVED BY THIS INVENTION
Las máquinas ténnicas deben expulsar calor al medio ambiente para poder funcionar. Actualmente los ciclos termodinámicos abiertos a la atmósfera Technical machines must expel heat to the environment in order to function. Currently thermodynamic cycles open to the atmosphere
30 pierden energla enviando los gases calientes al ambiente. Por ejemplo: En el ciclo Brayton la temperatura real de salida oscila de 495 a 560 grados 30 lose energy by sending hot gases to the environment. For example: In the Brayton cycle the actual output temperature ranges from 495 to 560 degrees
En las máquinas térmicas de ciclo cerrado el fluido de alta temperatura que sale de la turbina pierde su energía al pasar por los condensadores o In closed cycle thermal machines the high temperature fluid that leaves the turbine loses its energy when passing through the condensers or
Actualmente no hay equipos o ínvenciones que utilicen el bombeo de fluidos para aprovechar esta energía mediante el cambio de la energía cinética por la evaporación y ser enviados a una turbina o grupos de turbinas para There are currently no equipment or inventions that use fluid pumping to take advantage of this energy by changing the kinetic energy by evaporation and being sent to a turbine or groups of turbines to
generar un trabajo termodinámico. Por ello. la energía que poseen los gases calientes se pierde. En cambio con la presente invención el vajXlr saturado o sobrecalentado que se obtiene cuando se mezcla o intercambia calor se envía a generate a thermodynamic work. Thus. The energy possessed by hot gases is lost. In contrast with the present invention the saturated or superheated vajXlr that is obtained when mixing or exchanging heat is sent to
una turbina que aprovecha el cambio de energía cinética en ella para generar un trabajo. Esto hace que la máquina térmica se hace más eficiente porque se a turbine that takes advantage of the change of kinetic energy in it to generate a job. This makes the thermal machine more efficient because it
aprovecha aún la energía remanente que tiene los gases calientes y disminuye it still takes advantage of the remaining energy of hot gases and decreases
el volumen de C02 que se envía a la atmósfera the volume of C02 that is sent to the atmosphere
La fonna de aprovechar la energla de las máquinas térmicas actuales se The way to harness the energy of current thermal machines is
hace por variación de la entalpía al cambiar la presión en una turbina. No se it does by variation of enthalpy when changing the pressure in a turbine. I dont know
hace por cambio de energía cinética en las turbina ya que los cambios de la energía cinética a altas presiones no es considerable. Esto se debe a que el cambio de energía cinética por cambio de densidad es pequeno comparado con it does by change of kinetic energy in the turbine since the changes of the kinetic energy at high pressures is not considerable. This is because the change in kinetic energy by density change is small compared to
el cambio de entalpía. the enthalpy change.
Por ejemplo una máquina témnica de un ciclo Rankine toma el agua a temperatura de 20' C y la presión atmosférica. Eleva la presión hasta 2 Mpa y el fluido sale de la caldera a una temperatura de 400' C con un flujo másico de 7.5 Kg/s lleva una velocidad de 1 mis en la entrada de la caldera y una velocidad en la salida de 140 mis. Tiene un cambio de energía cinética de 9.8 KJ/kg porque su densidad cambió de 948 Kg/m' a 6.61 Kg/m' y su cambio de entalpia es de 2861 KJ/kg. Es decir, el cambio de energla cinética es muy pequeño y por eso se desprecia. Y en la medida que la presión sea más alta el cambio de la For example, a Rankine cycle machine takes water at a temperature of 20 'C and atmospheric pressure. It raises the pressure to 2 Mpa and the fluid leaves the boiler at a temperature of 400 'C with a mass flow of 7.5 Kg / s carries a speed of 1 ml at the inlet of the boiler and a speed at the outlet of 140 mis . It has a kinetic energy change of 9.8 KJ / kg because its density changed from 948 Kg / m 'to 6.61 Kg / m' and its enthalpy change is 2861 KJ / kg. That is, the change in kinetic energy is very small and that is why it is despised. And as long as the pressure is higher, the change in
30 energla cinética es menor. 30 kinetic energy is less.
, ,
presión atmosférica y la densidad del vapor a 400°C seria de 0.3223 Kg/m' , cambiando su velocidad de 1 mis a 2870 mis por lo que su cambio de energla cinética es de 4120,04 KJlkg. Es un cambio significativo y su energía se puede aprovechar enviándola hacia una turbina. Atmospheric pressure and vapor density at 400 ° C would be 0.3223 Kg / m ', changing its speed from 1 m to 2870 m, so its change in kinetic energy is 4120.04 KJlkg. It is a significant change and its energy can be used by sending it to a turbine.
La ventaja que se ofrece con la presente invención es aprovechar la energía que aún dispone los fluidos calientes en la salida de la turbina de las máquinas térmicas antes de que se pierdan a la atmósfera mediante la The advantage offered with the present invention is to take advantage of the energy still available by hot fluids at the turbine outlet of the thermal machines before they are lost to the atmosphere through the
evaporación de un líquido haciendo que su velocidad aumente significativamente para que pueda realizar un trabajo en una turbina. evaporation of a liquid causing its speed to increase significantly so that it can perform work on a turbine.
ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
Aunque no se ha encontrado ninguna invención idéntica a la descrita, exponemos a continuación documentos encontrados que reflejan el estado de la Although no invention identical to that described has been found, we present below found documents that reflect the state of the
técnica relacionado con la misma. related technique.
Asi el documento ES2447827T3 describe un máquina tenmodinámica que comprende un sistema de circuito en el que circula un fluido de trabajo que particularmente hierve a baja temperatura, de modo alternante en una fase Thus, document ES2447827T3 describes a tenmodynamic machine comprising a circuit system in which a working fluid circulates that particularly boils at low temperature, alternately in one phase.
gaseosa y una fase liquida, con un intercambiador de calor, con una máquina de expansión, con un condensador y con una bomba para liquido, caracterizada porque una presión parcial que aumenta la presión del sistema se impone al gas and a liquid phase, with a heat exchanger, with an expansion machine, with a condenser and with a liquid pump, characterized in that a partial pressure that increases the system pressure is imposed on the
fluido de trabajo liquido en la cabeza de la bomba de liquido, a través de la liquid working fluid in the head of the liquid pump, through the
La invención propuesta se basa en aprovechar la energia mediante el cambio de energla cinética por efecto de la evaporación de uno o varios liquidos comprimidos al mezclarse con un fluido a una temperatura mayor que la d~ punto de ebullición. No se utiliza el gas auxiliar para evitar la cavitación y tampoco se utiliza una máquina de expansión que hace el papel de turbina y The proposed invention is based on harnessing energy by changing kinetic energy by evaporating one or more compressed liquids when mixed with a fluid at a temperature greater than the boiling point. Auxiliary gas is not used to prevent cavitation and an expansion machine that plays the role of turbine and
aprovecha la energla por el cambio de entropia como hace la invención take advantage of the energy for the change of entropy as the invention does
ES2453904T3 propone un sistema tennodinámico, que comprende: -un ES2453904T3 proposes a tennodynamic system, comprising: -a
sistema clclico de intercambio de calor, y -un sistema de transferencia de calor cyclic heat exchange system, and -a heat transfer system
que comprende: un evaporador anular que incluye una pared configurada para estar acoplada a una parte del sistema clclico de intercambio de calor y una mecha principal acoplada a la pared, y un condensador acoplado al evaporador comprising: an annular evaporator that includes a wall configured to be coupled to a part of the cyclic heat exchange system and a main wick coupled to the wall, and a condenser coupled to the evaporator
para formar un bucle cerrado que aloja un fluido de trabajo; en el que el to form a closed loop that houses a working fluid; in which the
evaporador anular está ajustado mediante interferencia en el sistema cíclico de annular evaporator is adjusted by interference in the cyclic system of
En la invención propuesta se aprovecha la energia disponible de un fluido In the proposed invention, the available energy of a fluid is used
que se encuentra a una temperatura alta mediante la evaporación de uno o varios líquidos comprimidos cuando se mezclan. La energfa cinética de la which is at a high temperature by evaporating one or more compressed liquids when mixed. The kinetic energy of the
mezcla es la que se aprovecha para realizar un trabajo en la turbina y no es mixture is the one that is used to perform a job in the turbine and is not
El documento ES2012529A6 propone un ciclo y máquina termodinámica combinada, en el que la máquina está constituida por la asociación de un motor Document ES2012529A6 proposes a combined thermodynamic cycle and machine, in which the machine is constituted by the association of an engine
térmico con una máquina tennodinámica inversa relacionada con su carga de admisión, que sigue un ciclo termodinámico que presenta una compresión inicial thermal with a reverse tennodynamic machine related to its intake load, which follows a thermodynamic cycle that presents an initial compression
según una linea próxima a una isotenna o a una polilr6pica de f6nnula p-Yquot; = constante (siendo p =presión, V =volumen, n =relación calores especificos), en la que n » 1, y una expansión según una linea próxima a una expansión total, todo ello con una temperatura y una preSión máximas. along a line close to an isotenna or a polynucleus of p-Yquot formula; = constant (where p = pressure, V = volume, n = specific heats ratio), in which n »1, and an expansion along a line close to a total expansion, all with a maximum temperature and pressure.
En la invención propuesta se aprovecha la energía de los gases de escape cuando se mezcla con un líquido comprimido o líquidOS comprimido para obtener un trabajo termodinámico y no se usa para hacer funcionar una máquina inversa, es decir, un refrigerador. In the proposed invention, the energy of the exhaust gases is used when mixed with a compressed liquid or compressed liquid to obtain thermodynamic work and is not used to operate an inverse machine, that is, a refrigerator.
ES2363455T3 hace referencia a un sistema de almacenamiento de ES2363455T3 refers to a storage system of
energía termoeléctrica para proporcionar energra térmica a una máquina thermoelectric power to provide thermal energy to a machine
termodinámica para la generación de electricidad, que comprende; una unidad de almacenamiento caliente que está en conexión con un intercambiador de calor y contiene un medio de almacenamiento térmico, un circuito de fluido de thermodynamics for the generation of electricity, which comprises; a hot storage unit that is in connection with a heat exchanger and contains a thermal storage medium, a fluid circuit of
trabajo para la circulación de un fluido de trabajo a través del intercambiador de work for the circulation of a working fluid through the heat exchanger
calor para la transferencia de calor con el medio de almacenamiento térmico y heat for heat transfer with thermal storage medium and
en el que la diferencia de temperatura entre el fluido de trabajo y el medio de in which the temperature difference between the working fluid and the means of
almacenamiento térmico en un punto de entrada y uno de salida del thermal storage at an entry point and an exit point of the
intercambiador de calor es menor de 50·C durante la transferencia de calor. Heat exchanger is less than 50 · C during heat transfer.
generar trabajo termodinámico aprovechando la energla de los fluidos que salen generate thermodynamic work taking advantage of the energy of the fluids that leave
de la turbina antes de entrar al condensador o intercambiador de calor. of the turbine before entering the condenser or heat exchanger.
Condusiones: Como se desprende de la investigación realizada, ninguno de los documentos encontrados soluciona los problemas planteados como lo Condusions: As can be seen from the research carried out, none of the documents found solves the problems posed as
hace la invención propuesta. It makes the proposed invention.
DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN La máquina térmica con ciclo termodinámico objeto de la presente DESCRIPTION OF THE INVENTION The thermal machine with thermodynamic cycle object of the present
invención tal como se ilustra en la figura 1 está constituida por: -Un tanque de líquido comprimido o mezcla de líquidos comprimidos destinado a contener el fluido o fluidos de trabajo, preferentemente agua, The invention as illustrated in Figure 1 consists of: - A tank of compressed liquid or mixture of compressed liquids intended to contain the working fluid or fluids, preferably water,
pudiéndose utilizar otros IIquidos como por ejemplo una solución acuosa de being able to use other liquids such as an aqueous solution of
ácido citrico, hidrocarburos, éteres, aceites, entre otros. Es decir, sustancias o mezclas que se encuentren en estado liquido comprimido o subenfriado a temperatura ambiente. Dicho tanque es llenado del liquido o IIquidos de trabajo de dos fuentes posibles: La primera fuente es cuando el liquido o liquidos de trabajo se pueden recuperar y esto ocurre cuando el objeto de la presente invención trabaje con fluidos de alta temperatura que son suministrados por una citric acid, hydrocarbons, ethers, oils, among others. That is, substances or mixtures that are in a compressed or subcooled liquid state at room temperature. Said tank is filled with the working liquid or liquids from two possible sources: The first source is when the working liquid or liquids can be recovered and this occurs when the object of the present invention works with high temperature fluids that are supplied by a
• •
máquina con ciclo térmico cerrado como por ejemplo el Brayton, Rankine, entre machine with closed thermal cycle such as Brayton, Rankine, between
otros. Una segunda fuente de llenado es utilizar líquido o líquidos nuevos para others. A second source of filling is to use liquid or new liquids to
cuando el objeto de la presente invención trabaje con fiuidos de alta temperatura when the object of the present invention works with high temperature fiuids
que son suministrados por máquinas lénnicas con ciclo térmico abierto como el which are supplied by open thermal cycle machines such as
Brayton, Diesel, Otto, entre otros o con procesos industriales donde los fiuidos que se descartan tienen la temperatura más alta que la temperatura de saturación del fiuido de trabajo. Brayton, Diesel, Otto, among others or with industrial processes where fiuids that are discarded have the temperature higher than the saturation temperature of the working fiuido.
Una linea de succión que une al tanque con una bomba Una bomba para líquidos Una línea de salida de la bomba. Una línea de suministro de fiuido de alta temperatura proveniente de: A suction line that joins the tank with a pump A pump for liquids A pump outlet line. A high temperature fiuido supply line from:
a. Una máquina térmica con ciclo abierto a la atrnosfera como por ejemplo un ciclo diesel, un ciclo otto, siendo preferentemente la de un ciclo Brayton, cuya temperatura real de salida oscila de to. A thermal machine with an open cycle to the atrnosphere, such as a diesel cycle, an otto cycle, preferably that of a Brayton cycle, whose actual outlet temperature ranges from
495 a 560 grados centfgrados. La temperatura del fiuido 495 to 560 degrees Celsius. The temperature of the fiuido
suministrado debe estar por encima de la temperatura de supplied must be above the temperature of
ebullición de los líquidos comprimidos o subenfriados. Tomando boiling of compressed or subcooled liquids. Taking
como referencia el agua la temperatura del fluido de alta temperatura debe ser mayor a 100G e a una presión de una as a reference the water the temperature of the high temperature fluid must be greater than 100G e at a pressure of
atmósfera que es la presión del ambiente a nivel del mar. atmosphere that is the pressure of the environment at sea level.
b. El fiuido de alta temperatura también puede provenir de una b. The high temperature fiuido can also come from a
caldera, intercambiador de calor o de un proceso industrial, sin necesidad de que provenga solamente de una máquina boiler, heat exchanger or an industrial process, without needing to come only from a machine
térmica. thermal
c. El fiuido de alta temperatura proViene de una máquina térmica C. The high temperature fiuido comes from a thermal machine
con ciclo cerrado como lo es el Brayton, Rankine, entre otros. La temperatura del fluido suministrado debe estar por encima with a closed cycle such as Brayton, Rankine, among others. The temperature of the supplied fluid must be above
de la temperatura de ebullición de los liquidas comprimidos o of the boiling temperature of compressed liquids or
subenfriados. Zona de mezcla de fluidos. subcooled Fluid mixing zone.
Una turbina. A turbine
Una salida de la turbina que puede ir: A turbine exit that can go:
a. Al ambiente cuando el objeto de la presente invención trabaje to. To the environment when the object of the present invention works
con fluidos de alta temperatura que son suministrado por máquinas con ciclo térmico abierto o con fluidos de alta with high temperature fluids that are supplied by machines with open thermal cycle or with high fluids
temperatura de procesos industriales. industrial process temperature.
b. A una máquina térmica con ciclo cerrado como el ciclo Brayton, b. To a closed cycle thermal machine like the Brayton cycle,
Rankine, entre otros para que termine su ciclo cuando el fluido Rankine, among others to end its cycle when the fluid
de alta temperatura provenga de ellas. High temperature comes from them.
El funcionamiento de dicha máquina térmica con ciclo termodinámico es el siguiente: Etapa 1: El líquida comprimido o la mezcla de líquidos comprimidos del The operation of said thermal machine with thermodynamic cycle is as follows: Stage 1: The compressed liquid or the mixture of compressed liquids of the
tanque son bombeados a la zona de mezcla. Simultáneamente se introduce fluido de alta temperatura por la Unea de suministro a la zona de mezcla de tank are pumped to the mixing zone. Simultaneously, high temperature fluid is introduced through the supply line into the mixing zone of
fluidos. fluids
Etapa 2: la mezcla obtenida en la zona de mezcla aumenta su velocidad Stage 2: the mixture obtained in the mixing zone increases its speed
por efecto del cambio de densidad por evaporación. Etapa 3: La mezcla se envla a la turbina para realizar un trabajo por due to the change in density by evaporation. Stage 3: The mixture is sent to the turbine to perform a job by
cambio de energra cinética. Kinetic energy change.
Etapa 4: La mezcla de fluidos sale de la turbina y se descarga al ambiente o continúa con el ciclo de una máquina térmica con ciclo cerrado. Stage 4: The fluid mixture leaves the turbine and is discharged into the environment or continues with the cycle of a thermal machine with a closed cycle.
Se puede agregar a dicha máquina térmica un intercambiador de calor o bien una caldera en la línea de salida, pudiendo pertenecer dIcho intercambiador de calor o caldera a una máquina ténnica, que calienta el líquida comprimido o A heat exchanger or a boiler in the outlet line can be added to said thermal machine, said heat exchanger or boiler may belong to a technical machine, which heats the compressed liquid or
subenfriado hasta la temperatura de liquido saturado. El funcionamiento de esta subcooled to saturated liquid temperature. The operation of this
realización diferente se diferencia de la principal en que en la etapa 1 el líquido que se bombea a la zona de mezcla entra como líquida saturado y no como líquido comprimido, que en el caso del agua es de 100°C a la presión de una Different embodiment differs from the main one in that in stage 1 the liquid that is pumped into the mixing zone enters as saturated liquid and not as compressed liquid, which in the case of water is 100 ° C at the pressure of a
atmósfera y en la etapa 2, al mezclarse con el fluido de alta temperatura la atmosphere and in stage 2, when mixed with the high temperature fluid the
30 evaporación se hace de fonna inmediata aumentando su energía cinética. 30 evaporation is done immediately by increasing its kinetic energy.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.
Para una mejor comprensión de la descripción se acompañan unos dibujos que representan una realización preferente de la presente invención. 5 Figura 1: Esquema de la máquina térmica con ciclo termodinámico For a better understanding of the description there are attached drawings representing a preferred embodiment of the present invention. 5 Figure 1: Diagram of the thermal machine with thermodynamic cycle
Figura 2: Esquema de máquina térmica con ciclo Brayton abierto a la Figure 2: Schematic of thermal machine with Brayton cycle open to the
atmosfera atmosphere
Figura 3: Esquema de máquina térmica con intercambiador de calor. Figure 3: Diagram of thermal machine with heat exchanger.
Las referencias numéricas de las figuras corresponden a los siguientes The numerical references of the figures correspond to the following
10 elementos consütutivos de la presente invención: 10 elements of the present invention:
- 1. one.
- Tanque Tank
- 2. 2.
- Fluido de trabajo Working fluid
- 3. 3.
- Máquina térmica de ciclo abierto Brayton Brayton open cycle thermal machine
- 4. Four.
- Linea de succión Suction line
15 5. Bomba 15 5. Pump
- 6. 6.
- Linea de salida de la bomba Pump outlet line
- 7. 7.
- Fluido de alta temperatura High temperature fluid
8. Zona de mezclas 8. Mixing zone
9. Turbina 20 10. Gases + vapor saturado o sobrecalentado 9. Turbine 20 10. Gases + saturated or superheated steam
11. Intercambiador de calor 11. Heat exchanger
DESCRIPCiÓN DE UNA REALlZACION PREFERENTE DE LA INVENCiÓN DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Una realización preferente de la invención mencionando dichas A preferred embodiment of the invention mentioning said
25 referencias numéricas se puede basar en: -Un tanque (1) de liquido comprimido o mezcla de liquidas ccmprimidos destinado a contener el fluido o ftuidos de trabajo (2), preferentemente agua, pudiéndose utilizar otros líquidos como por ejemplo una solución acuosa de ácido dtrico, hidrocarburos, éteres, aceites, entre otros, es decir, sustancias o 25 numerical references can be based on: - A tank (1) of compressed liquid or mixture of liquid liquids intended to contain the fluid or working fluids (2), preferably water, being able to use other liquids such as an aqueous acid solution dtrico, hydrocarbons, ethers, oils, among others, that is, substances or
- temperatura ambiente. Dicho tanque (1) es llenado del liquido o liquidas de room temperature. Said tank (1) is filled with the liquid or liquids of
- trabaja (2) de dos fuentes posibles: La primera fuente es cuando el liquido o works (2) from two possible sources: The first source is when the liquid or
- liquidas de trabajo (2) se pueden recuperar y esto ocurre cuando el objeto de la work liquids (2) can be recovered and this occurs when the object of the
- presente invención trabaje con fluidos (2) de alta temperatura que son present invention work with high temperature fluids (2) that are
- 5 5
- suministrados por una máquina con ciclo ténnico cerrado como por ejemplo el supplied by a machine with closed technical cycle such as the
- Brayton, Rankine, entre otros. Una segunda fuente de llenado es utilizar liquido Brayton, Rankine, among others. A second source of filling is to use liquid
- o liquidas nuevos para cuando el objeto de la presente invención trabaje con or new liquids for when the object of the present invention works with
- fluidos (2) de alta temperatura que son suministrados por máquinas térmicas high temperature fluids (2) that are supplied by thermal machines
- con ciclo térmico abierto como el Brayton (3), Diesel, Otto, entre otros o con with open thermal cycle such as Brayton (3), Diesel, Otto, among others or with
- 10 10
- procesos industriales donde los fluidos que se descartan tienen la temperatura industrial processes where the discarded fluids have the temperature
- más alta que la temperatura de saturación del fluido de trabajo (2). higher than the saturation temperature of the working fluid (2).
- Una linea de succión (4) que une al tanque con una bomba A suction line (4) that joins the tank with a pump
- Una bomba (5) para liquidas A pump (5) for liquids
- Una linea de salida (6) de la bomba. An outlet line (6) of the pump.
- IS IS
- Una linea de suministro de fluido de alta temperatura (7) proveniente A high temperature fluid supply line (7) from
- de: from:
- a. Una máquina térmica con ciclo abierto a la atmosfera como por to. A thermal machine with an open cycle to the atmosphere as per
- ejemplo un ciclo Diesel, un ciclo Otto, siendo preferentemente example a Diesel cycle, an Otto cycle, preferably being
- la de un ciclo Brayton (3), cuya temperatura real de salida that of a Brayton cycle (3), whose actual outlet temperature
- 20 twenty
- oscila de 495 a 560 grados centígrados. La temperatura del It ranges from 495 to 560 degrees Celsius. The temperature of
- fluido suministrado debe estar por encima de la temperatura de supplied fluid must be above the temperature of
- ebullición de los liquidos comprimidos o subenfriados. Tomando boiling of compressed or subcooled liquids. Taking
- como referencia el agua la temperatura del fluido de alta as a reference the high fluid temperature water
- temperatura debe ser mayor a 100°C a una presión de una temperature must be greater than 100 ° C at a pressure of one
- 2S 2S
- atmósfera que es la presión del ambiente a nivel del mar. atmosphere that is the pressure of the environment at sea level.
- b. El fluido de alta temperatura también puede provenir de una b. The high temperature fluid can also come from a
- caldera, intercambiador de calor (11 ) o de un proceso industrial, boiler, heat exchanger (11) or an industrial process,
- sin necesidad de que provenga solamente de una máquina no need to come only from one machine
- térmica. thermal
c. El fluido de alta temperatura proviene de una máquina térmica C. The high temperature fluid comes from a thermal machine
con ciclo cerrado como lo es el Brayton, Rankine, entre otros. with a closed cycle such as Brayton, Rankine, among others.
La temperatura del fluido suministrado debe estar por encima The temperature of the supplied fluid must be above
de la temperatura de ebullición de los líquidos comprimidos o subenfriados. of the boiling temperature of compressed or subcooled liquids.
Zona de mezcla de fluidos (8). Una turbina (9). Una salida (10) de la turbina que puede ir: Fluid mixing zone (8). A turbine (9). An outlet (10) of the turbine that can go:
a. Al ambiente cuando el objeto de la presente invención trabaje to. To the environment when the object of the present invention works
con fluidos de alta temperatura que son suministrado por máquinas con ciclo térmico abierto o con fluidos de alta with high temperature fluids that are supplied by machines with open thermal cycle or with high fluids
temperatura de procesos industriales. industrial process temperature.
b. A una máquina térmica con ciclo cerrado como el ciclo Brayton, Rankine, entre otros para que termine su ciclo cuando el fluido b. To a thermal machine with a closed cycle such as the Brayton, Rankine cycle, among others to end its cycle when the fluid
de alta temperatura provenga de ellas. High temperature comes from them.
El funcionamiento de dicha máquina térmica con ciclo termodinámico es el siguiente: The operation of said thermal machine with thermodynamic cycle is as follows:
Etapa 1: El liquido comprimido o la mezcla de liquidos comprimidos (2) del tanque (1) son bombeados a la zona de mezcla (8). Simultáneamente se introduce fluido de alta temperatura por la linea de suministro a la zona de mezcla de fluidos (8). Stage 1: The compressed liquid or the mixture of compressed liquids (2) from the tank (1) is pumped to the mixing zone (8). Simultaneously, high temperature fluid is introduced through the supply line to the fluid mixing zone (8).
Etapa 2: La mezcla obtenida en la zona de mezcla (8) aumenta su velocidad por efecto del cambio de densidad por evaporación. Stage 2: The mixture obtained in the mixing zone (8) increases its speed due to the change in density by evaporation.
Etapa 3: La mezcla se envia a la turbina (9) para realizar un trabajo por Stage 3: The mixture is sent to the turbine (9) to perform a job by
cambio de energía cinética. Kinetic energy change.
Etapa 4: La mezcla de fluidos (10) sale de la turbina (9) y se descarga al Stage 4: The fluid mixture (10) leaves the turbine (9) and is discharged to the
ambiente o continúa con el ciclo de una máquina térmica con ciclo cerrado. Se puede agregar a dicha máquina térmica un intercambiador de calor o ambient or continue with the cycle of a thermal machine with closed cycle. A heat exchanger or
bien una caldera (11) en la linea de salida. pudiendo pertenecer dicho intercambiador de calor o caldera a una máquina ténmica, que calienta el líquido comprimido o subenfriado hasta la temperatura de liquido saturado. El funcionamiento de esta realización diferente se diferencia de la principal en que en la etapa 1 el liquido que se bombea a la zona de mezcla (8) entra como well a boiler (11) in the starting line. said heat exchanger or boiler may belong to a tandem machine, which heats the compressed or subcooled liquid to the saturated liquid temperature. The operation of this different embodiment differs from the main one in that in stage 1 the liquid that is pumped into the mixing zone (8) enters as
S líquido saturado y no como líquido comprimido, que en el caso del agua es de S saturated liquid and not as compressed liquid, which in the case of water is of
100°C a la presión de una atmósfera y en la etapa 2, al mezclarse con el fluido 100 ° C at the pressure of an atmosphere and in stage 2, when mixed with the fluid
de alta temperatura la evaporación se hace de forma inmediata aumentando su energía cinética. High temperature evaporation is done immediately increasing its kinetic energy.
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