BR102015002645A2 - system, process and use of a system for the reuse of thermal energy from a heat source - Google Patents
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Abstract
sistema, processo e uso de sistema para reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor. a presente invenção descreve um sistema, processo e uso de sistema para reaproveitamento de energia térmica de uma fonte de calor através de um circuito térmico a ser acoplado à referida fonte de calor. o referido sistema compreende pelo menos um trocador de calor principal (1) associando a fonte de calor a um primeiro circuito acoplado (ca 1) compreendendo fluido de trabalho, o trocador de calor principal (1) transferindo energia térmica para o fluido de trabalho e o sistema compreendendo inda uma primeira máquina térmica (4) para conversão de energia térmica da fase vaporizada do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (ca 1) em energia mecânica; e uma segunda máquina térmica (5) para aproveitamento de energia térmica da fase líquida do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (ca 1) em energia mecânica. a presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica, mais especificamente na área da termodinâmica.system, process and use of a system for the reuse of thermal energy from a heat source. The present invention describes a system, method and use of system for reusing thermal energy from a heat source through a thermal circuit to be coupled to said heat source. said system comprises at least one main heat exchanger (1) associating the heat source with a first coupled circuit (ca 1) comprising working fluid, the main heat exchanger (1) transferring thermal energy to the working fluid and the system further comprising a first thermal machine (4) for converting thermal energy from the vaporized phase of the first coupled circuit working fluid (ca 1) to mechanical energy; and a second thermal machine (5) for harnessing the thermal energy of the liquid phase of the first coupled circuit working fluid (ca 1) in mechanical energy. The present invention is in the fields of mechanical engineering, more specifically in the area of thermodynamics.
Description
Relatório Descritivo de Patente dc invenção Sistema, Processo e Uso de Sistema para Reaproveitamento de Energia Térmica proveniente de uma Fonte de Calor Campo da invenção [0001] A presente invenção descreve um sistema, processo e uso de sistema para reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor. A presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica, mais especificamente no campo de ciclos termodinâmicos.Field of the Invention The present invention describes a system, process and use of a system for the reuse of thermal energy from a heat source. heat source. The present invention is in the fields of mechanical engineering, more specifically in the field of thermodynamic cycles.
Antecedentes da Invenção [0002] Máquinas e ciclos térmicos que operam com transformação de energia são sistemas mecânicos amplamente difundidos e utilizados atualmente. Desde processos para geração de energia elétrica, até a refrigeração de ambientes podem estar associados a algum tipo de ciclo e/ou máquina térmica, [0003] É de conhecimento dos técnicos no assunto que máquinas térmicas, assim como todo dispositivo mecânico, não possuem rendimento perfeito, ou seja, se uma determinada máquina é destinada a converter energia de um fluido em trabalho mecânico, nem toda energia fornecida a esta máquina (na forma de calor, fluido pressurizado, etc) será transformada em trabalho líquido (energia mecânica em um eixo, por exemplo). Perdas inevitáveis ocorrerão por fatores diversos como atrito entre partes móveis, dissipação de calor para o meio externo, turbulência do fluido em circulação, entre outros.BACKGROUND OF THE INVENTION Energy transforming machines and thermal cycles are widespread mechanical systems used today. From processes for power generation, to room cooling can be associated with some kind of cycle and / or thermal machine. [0003] It is well known to those skilled in the art that thermal machines, like every mechanical device, have no efficiency. perfect, that is, if a particular machine is intended to convert energy from a fluid to mechanical work, not all energy supplied to this machine (in the form of heat, pressurized fluid, etc.) will be transformed into liquid work (mechanical energy on an axis). , for example). Inevitable losses will occur due to various factors such as friction between moving parts, heat dissipation to the external environment, turbulence of circulating fluid, among others.
[0004] O mesmo vale para máquinas que convertem trabalho (energia mecânica) em energia para um determinado fluido. Nem todo o trabalho inserido na máquina é transformado para a forma de energia (de pressão, térmica, etc) que se deseja obter com tal máquina. Bombas e compressores são exemplos de máquinas com este tipo de transformação de energia, e que não possuem um rendimento perfeito.The same goes for machines that convert work (mechanical energy) into energy for a given fluid. Not all work inserted into the machine is transformed to the form of energy (pressure, thermal, etc.) that one wishes to obtain with such a machine. Pumps and compressors are examples of machines with this kind of energy transformation, and which do not have a perfect performance.
[0005] Em operações de ciclos de refrigeração, o calor de um primeiro ambiente é bombeado para um segundo ambiente através do ciclo térmico de refrigeração. Este ciclo consiste basicamente de um compressor, que comprime um fluído de trabalho para que tai fluido adentre em um trocador de calor, conhecido como condensador, de modo que este trocador retire parte do calor do referido fluido (aquecendo o ambiente onde está focalizado tal condensador). O fluido, pressurizado e parcialmente condensado, é enviado a uma válvula, de forma a sofrer uma vaporização e despressurização. Tat fluído vaporizado e despressurizado adentra em um trocador de calor conhecido como evaporador, de modo que este transfira calor do ambiente que se deseja resfriar para o referido fluido de trabalho. O fluído após receber o calor do ambiente segue para o compressor que, novamente o comprime contra o condensador, de modo a retirar o calor deste fluido de trabalho e, assim, reiniciar o ciclo.In cooling cycle operations, heat from a first environment is pumped to a second environment through the thermal cycling cycle. This cycle basically consists of a compressor, which compresses a working fluid so that fluid enters a heat exchanger, known as a condenser, so that this exchanger removes part of the heat from said fluid (heating the environment where such condenser is focused). ). The pressurized and partially condensed fluid is sent to a valve for vaporization and depressurization. The vaporized and depressurized fluid tat enters a heat exchanger known as the evaporator so that it transfers heat from the desired cooling environment to said working fluid. The fluid after receiving the heat from the environment goes to the compressor which again compresses it against the condenser so as to remove the heat from this working fluid and thus restart the cycle.
[0006] Como máquinas não ideais, e dotados de partes móveis que geram atrito, os compressores produzem considerável quantidade de calor, que será parcialmente dissipado para o ambiente externo e, parcialmente inserido no fluido que está sendo comprimido. Este calor produzido pelo atrito e inserido no fluido de trabalho provoca um aumento da entropia de tal fluido, de forma que este passará a possuir uma maior quantidade de energia térmica. A este compressor não ideal, damos o nome de compressor com rendimento isentrópico ou aquele que aumenta a entropia do fluido que está sendo comprimido, [OOOTJ Sabe-se também que quanto mais calor for retirado no condensador (ambiente recebendo calor do condensador). mais calor poderá ser absorvido no evaporador (ambiente cedendo calor para o evaporador). Tem-se, portanto, a necessidade de uma retirada eficiente de calor do fluido de trabalho no condensador, para que este se dirija ao evaporador com a menor quantidade de energia térmica possível, de modo a aumentar sua capacidade de absorção e, assim, aumentar a eficiência do dito ciclo de refrigeração.As non-ideal machines, and equipped with friction-generating moving parts, compressors produce a considerable amount of heat, which will be partially dissipated to the external environment and partially inserted into the fluid being compressed. This heat produced by friction and inserted into the working fluid causes the entropy of such fluid to increase so that it will have a greater amount of thermal energy. This non-ideal compressor is called the isentropically efficient compressor or one that increases the entropy of the fluid being compressed. [OOOTJ It is also known that the more heat is removed from the condenser (environment receiving heat from the condenser). more heat may be absorbed in the evaporator (environment giving heat to the evaporator). Therefore, there is a need for efficient heat removal from the working fluid in the condenser so that it runs to the evaporator with as little thermal energy as possible, in order to increase its absorption capacity and thus increase the efficiency of said cooling cycle.
[0008] Conforme aumenta a necessidade do bombeamento de calor, através do ciclo anteriormente descrito, maiores ficam as máquinas térmicas utilizadas, e maiores são as quantidades de energia térmica disponíveis após a compressão do fluido de trabalho por um compressor com rendimento isentrópico, [0009] Com a crescente demanda por energia e recursos não renováveis, cresce também a necessidade de se aproveitar ao máximo as fontes de energia que existem e são constantemente desperdiçadas.As the need for heat pumping increases through the cycle described above, the larger the thermal machines used, and the greater the amount of thermal energy available after compression of the working fluid by an isentropically efficient compressor, [0009] ] With the growing demand for energy and non-renewable resources, there is also a growing need to make the most of existing and constantly wasted energy sources.
[0010] Na busca peto estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema: [0011] O documento US 6,981,377 revela um sistema capaz de reutilizar a energia térmica rejeitada por diversos processos que produzem calor. Através de um trocador de calor principal, o fluido aquecido (proveniente de um processo qualquer) é admitido através da entrada do dito trocador de calor principal e resfriado até sair deste mesmo trocador de calor, O calor rejeitado no trocador de calor principal é transferido para um fluido de trabalho que circula através de um outro fluxo de fluido presente no trocador de calor principal; sendo este fluido de trabalho admitido na forma de líquido saturado, e expelido na forma de vapor aquecido e fluido aquecido. Este fluxo de fluido aquecido tem sua parte vaporizada enviada a uma turbina a vapor, e sua parte liquida, a uma válvula. Basicamente, a parte vaporizada irá se expandir na turbina e percorrer um ciclo similar ao de Rankine para produção de energia elétrica em um gerador. Após a turbina, o fluido de trabalho será condensado e reenviado ao trocador de calor principal.In searching the state of the art in scientific and patent literature, the following documents dealing with the subject were found: [0011] US 6,981,377 discloses a system capable of reusing thermal energy rejected by various heat producing processes. Through a main heat exchanger, heated fluid (from any process) is admitted through the inlet of said main heat exchanger and cooled down to the same heat exchanger. Rejected heat in the main heat exchanger is transferred to a working fluid circulating through another fluid flow present in the main heat exchanger; this working fluid being admitted in the form of saturated liquid, and expelled in the form of heated steam and heated fluid. This flow of heated fluid has its vaporized part sent to a steam turbine, and its liquid part to a valve. Basically, the vaporized part will expand in the turbine and go through a similar cycle to Rankine to produce electricity in a generator. After the turbine, the working fluid will be condensed and resubmitted to the main heat exchanger.
[0012] Este documento se difere da presente invenção por aproveitar a energia somente da fase vapor sobre pressão, dispensando a energia contida no líquido pressurizado, que na presente invenção, é prontamente aproveitada peta turbina hidráulica instalada logo após o separador de fases. O documento em questão se difere também da presente invenção por trabalhar com fluidos refrigerantes específicos, além de não prover a possibilidade de utilização do calor que será rejeitado na condensação para aquecer algum fluido que se deseje utilizar em processo industrial qualquer, |0013] O documento ÜS 2010/236,261 revela um sistema capaz de reutilizar a energia térmica gerada pela entropia de compressão de pelo menos um compressor, através de pelo menos um trocador de cafor, de modo que estes trocadores transfiram o calor da compressão para o circuito onde estão inseridos. Este circuito leva o calor até um outro trocador de calor que possibilita o uso deste calor para aquecimento de água de um processo industrial, aquecimento de residência, ou de qualquer outra máquina térmica que necessite de uma fonte quente para operação, [0014] Este documento se difere da presente invenção em vários aspectos, dos quais podemos elencar: a falta de um dispositivo de expansão, capaz de transformar a energia do vapor sobre pressão em movimento mecânico rotativo, como é o caso da turbina da presente invenção. Vale ressaltar que o sistema da presente invenção é capaz de aumentar o coeficiente de performance (COP) do sistema de refrigeração no qual pode estar acoplado, sendo que este documento também não sugere esta característica importante, [0015] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.This document differs from the present invention in that it harnesses the energy of the vapor-pressure phase only by dispensing the energy contained in the pressurized liquid, which in the present invention is readily harnessed by the hydraulic turbine installed just after the phase separator. The document in question also differs from the present invention by working with specific refrigerants, and does not provide the possibility of using the heat that will be rejected in the condensation to heat any fluid to be used in any industrial process. US 2010 / 236,261 discloses a system capable of reusing the thermal energy generated by the compression entropy of at least one compressor via at least one cafor exchanger, so that these exchangers transfer the heat of compression to the circuit where they are inserted. This circuit takes the heat to another heat exchanger that enables the use of this heat to heat water from an industrial process, home heating, or any other thermal machine that requires a hot source for operation. [0014] This document It differs from the present invention in several respects, of which we can list: the lack of an expansion device capable of transforming the energy of steam under pressure into rotary mechanical motion, such as the turbine of the present invention. It is noteworthy that the system of the present invention is capable of increasing the coefficient of performance (COP) of the refrigeration system to which it may be coupled, and this document does not suggest this important feature either. In the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in the state of the art.
Sumário da Invenção [0016] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os probfemas constantes no estado da técnica a partir de um sistema de reaproveitamento de energia térmica contida em uma fonte de calor, através de um trocador de calor principal, instalado na fonte de cafor, de modo que o trocador de calor principal associe a referida fonte de calor a um primeiro circuito térmico acoplado. Essa associação ocorre pelo aquecimento de um fluido de trabalho que passa pelo trocador de calor principal, e o dito fluido de trabalho, operando no referido primeiro circuito térmico acoplado, produz energia mecânica em máquinas térmicas apropriadas. De um modo preferencial, mas não limitante, o sistema da presente invenção é destinado a ter seu rendimento aumentado por meio do uso de fontes de calor externas de média ou baixa entalpia.SUMMARY OF THE INVENTION Thus, the present invention aims to solve the problems of the state of the art from a system of reusing thermal energy contained in a heat source through a main heat exchanger installed in the source of camphor, such that the main heat exchanger associates said heat source with a first coupled thermal circuit. This association occurs by heating a working fluid passing through the main heat exchanger, and said working fluid operating in said first coupled thermal circuit produces mechanical energy in appropriate thermal machines. Preferably, but not limiting, the system of the present invention is intended to have its yield increased by the use of medium or low enthalpy external heat sources.
[0017] Dentre as vantagens da presente invenção, destaca-se a possibilidade de utilização de energia térmica para geração de trabalho a partir de uma fonte de rejeição de calor em um fluido com fases líquida e gasosa, e a possibilidade de instalação do sistema em diversos tipos de circuitos térmicos, que possuam pelo menos uma fonte de rejeição de calor. Neste tipo de concretização, a presente invenção exerce satisfatoriamente o papel de retirar o calor do circuito que deseja rejeitar tal calor e, com isso, aumentar a eficiência global através do aproveitamento do calor que outrora seria rejeitado e/ou produzir energia para consumo local, ou ainda fornecimento à concessionária.Among the advantages of the present invention is the possibility of using thermal energy to generate work from a heat rejection source in a liquid and gaseous phase fluid, and the possibility of installing the system in various types of thermal circuits having at least one heat rejection source. In this type of embodiment, the present invention satisfactorily plays the role of removing heat from the circuit that wishes to reject such heat and thereby increasing overall efficiency by harnessing the heat that would otherwise have been rejected and / or producing energy for local consumption, or even supply to the concessionaire.
[0018] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor compreendendo pelo menos um trocador de calor principal associando a fonte de calor a um primeiro circuito acoplado compreendendo fluido de trabalho, o trocador de calor principal transferindo energia térmica para o fluido de trabalho e o sistema compreendendo ainda: a) primeira máquina térmica para conversão de energia térmica da fase vaporizada do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado em energia mecânica; e b) segunda máquina térmica para aproveitamento de energia térmica da fase líquida do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado em energia mecânica.In a first object, the present invention provides a system for reusing thermal energy from a heat source comprising at least one main heat exchanger associating the heat source with a first coupled circuit comprising working fluid, the heat exchanger. main heat transferring thermal energy to the working fluid and the system further comprising: a) first thermal machine for converting the vaporized phase thermal energy of the working fluid of the first coupled circuit to mechanical energy; and b) a second thermal machine for harnessing the thermal energy of the liquid phase of the working fluid of the first coupled circuit in mechanical energy.
[0019] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta o uso de sistema de reaproveitamento de energia térmica em sistemas de refrigeração, caracterizado pelo fato do sistema ser conforme definido acima, e pelo trocador de calor principal ser disposto após a etapa de compressão de um fluido refrigerante do sistema de refrigeração, e antes da etapa de condensação do dito fluído refrigerante no referido sistema de refrigeração.In a second object, the present invention presents the use of thermal energy reuse system in cooling systems, characterized in that the system is as defined above, and that the main heat exchanger is disposed after the compression step of a refrigerant from the refrigeration system, and prior to the condensation step of said refrigerant in said refrigeration system.
[0020] É um terceiro e último objeto da presente invenção prover um processo de reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor, compreendendo as etapas de: a) retirada de energia térmica de uma fonte de calor, através de um trocador de calor principal que associa a fonte de calor a um primeiro circuito acoplado; b) transferência da energia térmica retirada da fonte de calor para um fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado; c) separação das fases do fluido de trabalho em um separador de fases; d) envio da fase vaporizaria para uma primeira máquina térmica; e) envio da fase líquida para uma segunda máquina térmica; f) mistura das fases provenientes da primeira e da segunda máquina térmica em um misturador de fases; g) condensação do fluido de trabalho em um primeiro condensador, h) bombeamento do fluido de trabalho em uma primeira bomba hidráulica; i) reinicio do ciclo através da reinserção do dito fluido bombeado no trocador de calor principal.It is a third and last object of the present invention to provide a process of reusing thermal energy from a heat source, comprising the steps of: a) withdrawing thermal energy from a heat source via a heat exchanger main that associates the heat source with a first coupled circuit; b) transfer of thermal energy drawn from the heat source to a working fluid of the first coupled circuit; c) separation of the working fluid phases in a phase separator; d) sending the vaporizing phase to a first thermal machine; e) sending the liquid phase to a second thermal machine; f) mixing the phases from the first and second thermal machine in a phase mixer; g) working fluid condensation on a first condenser; h) pumping working fluid on a first hydraulic pump; i) restarting the cycle by reinserting said pumped fluid into the main heat exchanger.
[0021] Ainda, o conceito inventivo comum a todos os contextos de proteção reivindicados refere-se a um novo circuito térmico a ser acoplado a uma fonte geradora de calor, e o dito circuito térmico ser capaz de realizar um duplo aproveitamento energético através da geração de trabalho tanto pela fase vapor como pela fase líquida do fluido de trabalho aquecido pela fonte geradora de calor. Tal fonte de calor fornece energia térmica a um trocador de calor principal e este trocador transfere a referida energia térmica a um fluido de trabalho que irá operar um primeiro circuito térmico acoplado à referida fonte geradora de calor [0022] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.Furthermore, the inventive concept common to all claimed protection contexts relates to a new thermal circuit to be coupled to a heat generating source, and said thermal circuit to be capable of realizing a double energy use by generating both the vapor phase and the liquid phase of the working fluid heated by the heat source. Such heat source provides thermal energy to a main heat exchanger and this heat exchanger transfers said thermal energy to a working fluid that will operate a first thermal circuit coupled to said heat generating source. These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and companies with interests in the segment, and will be described in sufficient detail for reproduction in the following description.
Breve Descrição das Figuras [0023] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, as presentes figuras são apresentadas: [0024] A Figura 1 ilustra uma concretização da presente invenção com o trocador de calor principal (t) instalado na saída de um compressor (2) de um circuito de refrigeração (CR), e o primeiro circuito acoplado (CA1) operando uma turbina a vapor (4) e uma turbina hidráulica (5).BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES In order to further define and clarify the contents of the present patent application, the present figures are presented: Figure 1 illustrates an embodiment of the present invention with the main heat exchanger (t) installed at the outlet of a compressor (2) of a refrigeration circuit (CR), and the first coupled circuit (CA1) operating a steam turbine (4) and a hydraulic turbine (5).
[0025] A Figura 2 ilustra concretização da presente invenção com o trocador de calor principal (1) instalado na saída de um compressor (2) de um circuito de refrigeração (CR), e o primeiro circuito acoplado (CA1) operando uma turbina a vapor (4) e uma turbina hidráulica (5), além de um segundo circuito acoplado (CA2) para aproveitamento dos resíduos energéticos ainda não consumidos.Figure 2 illustrates embodiment of the present invention with the main heat exchanger (1) installed at the outlet of a compressor (2) of a refrigeration circuit (CR), and the first coupled circuit (CA1) operating a turbine at steam (4) and a hydraulic turbine (5), as well as a second coupled circuit (CA2) to take advantage of unused energy waste.
[0028] A figura 3 é análoga a figura 2 com uma pequena diferença entre o uso da energia advinda da turbina hidráulica (5).Figure 3 is analogous to Figure 2 with a slight difference between the energy use from the hydraulic turbine (5).
[0027] A Figura 4 ilustra uma realização da presente invenção com o trocador de calor principal (1) instalado na saída de um compressor (2) de um circuito de refrigeração (CR), e o primeiro circuito acoplado (CA1) operando uma turbina a vapor (4), uma turbina hidráulica (5) e um motor térmico do tipo Stirling (17), além de um segundo circuito acoplado (CA2) para aproveitamento dos resíduos energéticos não consumidos.Figure 4 illustrates an embodiment of the present invention with the main heat exchanger (1) installed at the outlet of a compressor (2) of a refrigeration circuit (CR), and the first coupled circuit (CA1) operating a turbine. steam (4), a hydraulic turbine (5) and a Stirling-type thermal motor (17), and a second coupled circuit (CA2) to take advantage of unused energy waste.
Descrição Detalhada da Invenção [0028] As descrições que seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido de patente.Detailed Description of the Invention The following descriptions are given by way of example and not limiting the scope of the invention and will more clearly understand the subject matter of the present patent application.
Sistema para Reaproveitamento de Energia Térmica [0029] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor, compreendendo pelo menos um trocador de calor principal (1) associando a fonte de calor a um primeiro circuito acoplado (CA1) compreendendo fluido de trabalho, o trocador de calor principal (1) transferindo energia térmica para o fluido de trabalho e o sistema compreendendo: a) primeira máquina térmica (4) para conversão de energia térmica da fase vaporízada do fluído de trabalho do primeiro circuito acoplado (CAI) em energia mecânica; e b) segunda máquina térmica (5) para aproveitamento de energia térmica da fase líquida do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1) em energia mecânica.Thermal Energy Reuse System In a first object, the present invention presents a thermal energy reuse system from a heat source comprising at least one main heat exchanger (1) associating the heat source with a heat source. first coupled circuit (CA1) comprising working fluid, the main heat exchanger (1) transferring thermal energy to the working fluid and the system comprising: a) first thermal machine (4) for converting thermal energy from vaporized fluid phase working of the first coupled circuit (CAI) on mechanical energy; and b) a second thermal machine (5) for harnessing the thermal energy of the liquid phase of the first coupled circuit (CA1) working fluid in mechanical energy.
[0030] Em uma concretização, o primeiro circuito acoplado (CAÍ) da presente invenção compreende: a) um separador de fases (3) disposto antes da primeira e da segunda máquina térmica (4, 5), para direcionamento da fase vaporízada para a primeira máquina térmica (4) e da fase líquida para a segunda máquina térmica (5); b) um misturador de fases (6) disposto após a primeira e a segunda máquina térmica (4, 5), para mistura das duas fases.In one embodiment, the first coupled circuit (CA1) of the present invention comprises: a) a phase separator (3) disposed before the first and second thermal machines (4,5) for directing the vaporized phase to the first thermal machine (4) and the liquid phase to the second thermal machine (5); b) a phase mixer (6) disposed after the first and second thermal machines (4,5) for mixing the two phases.
[0031] Em uma concretização, a primeira máquina térmica é uma turbina a vapor (4) e a segunda máquina térmica é um dentre: turbina hidráulica (5), bomba funcionando como turbina, válvula e/ou motor térmico (17).In one embodiment, the first thermal machine is a steam turbine (4) and the second thermal machine is one of: hydraulic turbine (5), pump running as turbine, valve and / or thermal motor (17).
[0032] Em uma concretização, a fonte quente do motor térmico (15) é disposta após a saída do separador de fases (3) e a fonte fria (16) é disposta antes da entrada do fluido no trocador de calor principal (1).In one embodiment, the hot source of the thermal motor (15) is disposed after the phase separator (3) is exited and the cold source (16) is disposed before the fluid enters the main heat exchanger (1). .
[0033] Em uma concretização, o sistema da presente invenção compreende um segundo circuito acoplado (CA2) que compreende pelo menos um segundo trocador de calor (9) comum ao primeiro circuito acoplado (CAI) e ao segundo circuito acoplado (CA2), de modo que o segundo trocador de calor (9) transfira energia térmica do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1) para o fluido de trabalho do segundo circuito acoplado (CA2).In one embodiment, the system of the present invention comprises a second coupled circuit (CA2) comprising at least one second heat exchanger (9) common to the first coupled circuit (CAI) and the second coupled circuit (CA2) of so that the second heat exchanger (9) transfers thermal energy from the working fluid of the first coupled circuit (CA1) to the working fluid of the second coupled circuit (CA2).
[0034] Em uma concretização, o sistema da presente invenção compreende ainda: a) uma primeira bomba hidráulica (8) antes do trocador de calor principal (1) para reinserçâo do fluido de trabalho no dito trocador de calor principal (1); e b) um trocador de calor adicional (7), localizado antes da primeira bomba hidráulica (8) para condensação do fluido de trabalho [0035] Em uma concretização, o segundo trocador de calor (9) do segundo circuito acoplado (CA2) compreende sua fonte de calor localizada: a) na saída do misturador de fases (6); e/ou b) na saída do separador de fases (3).In one embodiment, the system of the present invention further comprises: a) a first hydraulic pump (8) prior to the main heat exchanger (1) for reinserting the working fluid into said main heat exchanger (1); and b) an additional heat exchanger (7) located prior to the first hydraulic pump (8) for working fluid condensation [0035] In one embodiment, the second heat exchanger (9) of the second coupled circuit (CA2) comprises its localized heat source: a) at the output of the phase mixer (6); and / or b) at the phase separator outlet (3).
[0036] Em uma concretização, a primeira máquina térmica (4), segunda máquina térmica (5) e/ou motor térmico (17) fornecem energia para a primeira bomba hidráulica (8) antes do trocador de calor principal (1). bem como para a utilização na bomba do circuito principal ou compreendem, ainda, um sistema de baterias para acumular dita energia pra uso posterior diverso.In one embodiment, the first thermal machine (4), second thermal machine (5) and / or thermal motor (17) provide power to the first hydraulic pump (8) prior to the main heat exchanger (1). as well as for use in the main circuit pump or further comprise a battery system for accumulating said energy for various later use.
[0037] Em uma concretização, o fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1) pode ser compreendido por: água pura; amônia; ou mistura em qualquer proporção entre água pura e amônia.In one embodiment, the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1) may be comprised of: pure water; ammonia; or mixture in any proportion between pure water and ammonia.
[0038] Em uma concretização, o segundo circuito acoplado (CA2) compreende um sistema de aquecimento para utilizações diversas. Ta! sistema é composto por uma segunda bomba hidráulica (14), com um reservatório de fluido (13) disposto à montante, e o segundo trocador de calor (9) disposto à jusante da mesma, Nesta concretização, o fluido é bombeado para dentro do segundo trocador de calor (9), e retirado após este, para utilização em processos diversos, A reposição de fluido nesta concretização ocorre antes do referido reservatório de fluido (13), não se limitando a este ponto, a reposição de fluido pode ocorrer após o reservatório de fluido (13) ou em qualquer outro ponto que haja viabilidade para tal.In one embodiment, the second coupled circuit (CA2) comprises a heating system for various uses. OK! The system comprises a second hydraulic pump (14) with an upstream fluid reservoir (13) and a second heat exchanger (9) disposed downstream thereof. In this embodiment, the fluid is pumped into the second heat exchanger (9), and withdrawn thereafter, for use in various processes. Fluid replacement in this embodiment occurs prior to said fluid reservoir (13), but not limited to this point, fluid replacement may occur after fluid reservoir (13) or any other feasible location.
[0039] Em uma concretização, o primeiro circuito acoplado (CA1) retira calor após o estágio de compressão de um circuito de refrigeração através do trocador de calor principal (1), de modo que o COP do referido circuito de refrigeração é significantemente acrescido, uma vez que o calor expulso de tal circuito de refrigeração é ampliado através do fluxo energético que ocorre no trocador de calor principal (1).In one embodiment, the first coupled circuit (CA1) removes heat after the compression stage of a refrigeration circuit through the main heat exchanger (1), so that the COP of said refrigeration circuit is significantly increased, since the heat expelled from such a cooling circuit is amplified through the energy flow that occurs in the main heat exchanger (1).
Circuito de Refrigeração Compreendendo Sistema de Reaproveitamento de Energia Térmica [0040] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta o uso de sistema de reaproveitamento de energia térmica em sistemas de refrigeração, caracterizado pelo fato do sistema ser conforme definido acima, e pelo trocador de calor principal (1) ser disposto após a etapa de compressão de um fluido refrigerante do sistema de refrigeração, e antes da etapa de condensação do dito fluido refrigerante no referido sistema de refrigeração.Refrigeration Circuit Understanding Thermal Energy Reuse System [0040] In a second object, the present invention presents the use of thermal energy reuse system in refrigeration systems, characterized in that the system is as defined above, and by the heat exchanger. main heat (1) is disposed after the compression step of a refrigerant in the refrigeration system, and prior to the condensation step of said refrigerant in said refrigeration system.
Processo de Reaproveitamento de energia Térmica [0041] É um terceiro e último objeto da presente invenção, prover um processo de reaproveitamento de energia térmica proveniente de uma fonte de calor, compreendendo as etapas de; a) retirada de energia térmica de uma fonte de calor, através de um trocador de calor principal (1) que associa a fonte de calor a um primeiro circuito acoplado (CA1); b) transferência da energia térmica retirada da fonte de calor para um fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1); c) separação das fases do fluído de trabalho em um separador de fases (3); d) envio da fase vaporizada para uma primeira máquina térmica (4): e) envio da fase liquida para uma segunda máquina térmica (5); f) mistura das fases provenientes da primeira e da segunda máquina térmica (4, 5), em um misturador de fases (8); g) condensação do fluido de trabalho em um primeiro condensador (7); h) bombeamento do fluido de trabalho em uma primeira bomba hidráulica (8); i) reinicio do ciclo através da reinserção do dito fluído bombeado no trocador de calor principal (1).Thermal Energy Reuse Process It is a third and last object of the present invention to provide a thermal energy reuse process from a heat source, comprising the steps of; (a) withdrawing thermal energy from a heat source via a main heat exchanger (1) which associates the heat source with a first coupled circuit (CA1); b) transfer of the heat energy taken from the heat source to a working fluid of the first coupled circuit (CA1); c) separation of the working fluid phases in a phase separator (3); d) sending the vaporized phase to a first thermal machine (4): e) sending the liquid phase to a second thermal machine (5); f) mixing the phases from the first and second thermal machines (4,5) in a phase mixer (8); g) condensation of the working fluid into a first condenser (7); h) pumping the working fluid into a first hydraulic pump (8); i) cycle restart by reinserting said pumped fluid into the main heat exchanger (1).
[0042] Em uma concretização, o processo de reaproveitamento de energia térmica da presente invenção, compreende uma etapa de aproveitamento do calor do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1), em um segundo circuito acoplado (CA2), através de um segundo trocador de calor (9) disposto antes do primeiro condensador (7) no primeiro circuito acoplado (CA1).In one embodiment, the thermal energy reuse process of the present invention comprises a step of harnessing the heat of the working fluid of the first coupled circuit (CA1) in a second coupled circuit (CA2) through a second heat exchanger (9) disposed before the first capacitor (7) in the first coupled circuit (CA1).
[0043] De um modo geral, o processo de reaproveitamento descrito na presente invenção é capaz de retirar energia térmica de qualquer fonte de calor que seja capaz de suprir a carga térmica requerida pelo ciclo aqui proposto. De forma preferencial, mas não limitante, pode-se destacar como fontes de calor para a presente invenção os gases de escape de uma caldeira a vapor, a queima de algum tipo de combustível, ou também o aquecimento proveniente de um processo de indução ou reação química, bem como o calor proveniente de uma célula de combustível, entre outros.In general, the reuse process described in the present invention is capable of drawing thermal energy from any heat source capable of supplying the thermal load required by the proposed cycle. Preferably, but not limiting, the heat sources for the present invention may be highlighted by the exhaust of a steam boiler, the burning of some type of fuel, or the heating from an induction or reaction process. chemical as well as heat from a fuel cell, among others.
[0044] Em uma concretização, o processo de reaproveítamento de energia térmica da presente invenção, compreende uma etapa adicional de aproveitamento da energia térmica da fase liquida do fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1) em um motor térmico (17). onde: a fonte quente (15) do motor térmico retira calor da fase líquida do fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1), após o separador de fases (3); a fonte fria (16) do motor térmico cede calor ao fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1), após seu resfriamento no primeiro condensador (7) do referido primeiro circuito acoplado (CAI).In one embodiment, the thermal energy reuse process of the present invention comprises an additional step of harnessing the liquid phase thermal energy of the first coupled circuit working fluid (CA1) in a thermal motor (17). where: the heat source (15) of the thermal motor draws heat from the working fluid liquid phase in the first coupled circuit (CA1) after the phase separator (3); the heat source cold source (16) gives off heat to the working fluid of the first coupled circuit (CA1) after it has cooled in the first condenser (7) of said first coupled circuit (CAI).
[0045] Em uma concretização, o processo de reaproveítamento de energia térmica da presente invenção, compreende uma etapa de utilização da energia produzida pela segunda máquina térmica (5) em qualquer um dos circuitos acoplados (CA1 e/ou GA2), de acordo com parâmetros e condições adequadas.In one embodiment, the thermal energy reuse process of the present invention comprises a step of utilizing the energy produced by the second thermal machine (5) in any of the coupled circuits (CA1 and / or GA2) according to appropriate parameters and conditions.
[0046] Essa utilização da energia advinda da segunda máquina térmica pode ocorrer de forma integral ou parcial por qualquer um dos circuitos acoplados (CA1 e/ou CA2), bem como pode servir para fins diversos.This use of energy from the second thermal machine may occur in whole or in part by any of the coupled circuits (CA1 and / or CA2) as well as may serve different purposes.
[0047] Para fins da presente invenção, o termo “Trocador de Calor Principal”, compreende o trocador de calor que será instalado na fonte de calor que se deseja extrair energia térmica.For the purposes of the present invention, the term "Main Heat Exchanger" comprises the heat exchanger that will be installed in the heat source to be extracted from thermal energy.
[0048] Para fins da presente invenção, o termo “Primeiro Circuito acoplado”, compreende o cicio objeto da presente invenção, dotado de pelo menos uma primeira máquina térmica para aproveitamento da parte vaporizada de um fluido de trabalho, além de segunda máquina térmica para o aproveitamento da fase líquida do referido fluido de trabalho.For purposes of the present invention, the term "Coupled First Circuit" comprises the cycle object of the present invention, provided with at least one first thermal machine for taking advantage of the vaporized portion of a working fluid, in addition to the second thermal machine for taking advantage of the liquid phase of said working fluid.
[0049] Para fins da presente invenção, o termo “Segundo Circuito Acoplado”, compreende um ciclo independente dos demais para aquecimento de um fluido, como a água, para aplicação em processo qualquer. Como exemplo de aplicação para esse sistema, pode-se mencionar o aquecimento de água para alimentar uma planta, algum processo industrial, residências, ou correlatos.For the purposes of the present invention, the term "Coupled Second Circuit" comprises a cycle independent of the others for heating a fluid, such as water, for application in any process. As an example of application for this system, one may mention heating water to feed a plant, some industrial process, homes, or the like.
Exemplo. Realização Preferencial [0050] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem (imitar, o escopo da mesma.Example. Preferred Embodiment The examples shown herein are intended merely to exemplify one of the numerous ways of carrying out the invention, but without (imitating, the scope thereof).
Exemplo IExample I
[0051] Conforme ilustrado na Figura 1, o primeiro circuito acoplado (CA1) da presente invenção está associado a um circuito convencional de refrigeração (CR). O compressor (2) comprime o fluido de trabalho do circuito convencional de refrigeração (CR), provocando em tat fluido um aumento de entropia. Este fluido de trabalho do circuito convencional de refrigeração (CR) é comprimido contra o trocador de calor principal (1) de forma a retirar a energia térmica gerada pela compressão aiém da energia que o fluido já detinha antes da compressão.As shown in Figure 1, the first coupled circuit (CA1) of the present invention is associated with a conventional refrigeration circuit (CR). The compressor (2) compresses the working fluid of the conventional refrigeration circuit (CR), causing an increased entropy in the fluid tat. This conventional refrigerant circuit (CR) working fluid is compressed against the main heat exchanger (1) in order to remove the thermal energy generated by the compression in addition to the energy that the fluid already had prior to compression.
[0052] Esta energia térmica retirada é transferida para o fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1) da presente invenção. Dito fluido é composto por uma mistura de água pura e amônia. No trocador de calor principal (1) o fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1) é parciaimente vaporizado, e outra parte se mantém no estado líquido pressurizado. Â parte vaporizada é rica em amônia, a parte líquida é rica em água. O fluxo do fluido operante, após o trocador de calor principal (1), se dirige para um separador de fases (3), de modo que a parcela vaporizada é enviada para uma turbina a vapor (4), e a parcela líquida sobre pressão é enviada para uma turbina hidráulica (5). Após a saída da turbina a vapor (4) e da turbina hidráulica (5), os fluxos que outrora foram separados, se juntam novamente no misturador de fases (6), retornando o fluido operante no primeiro circuito acoplado (CA1), à sua concentração padrão.This withdrawn thermal energy is transferred to the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1) of the present invention. Said fluid is composed of a mixture of pure water and ammonia. In the main heat exchanger (1) the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1) is partially vaporized, and another part remains in the pressurized liquid state. The vaporized part is rich in ammonia, the liquid part is rich in water. The flow of the operating fluid after the main heat exchanger (1) is directed to a phase separator (3) so that the vaporized portion is sent to a steam turbine (4) and the liquid portion under pressure. is sent to a hydraulic turbine (5). After leaving the steam turbine (4) and the hydraulic turbine (5), the streams that were once separated join again in the phase mixer (6), returning the operating fluid in the first coupled circuit (CA1) to its standard concentration.
[0053] Apôs o misturador de fases (6), o fluido é enviado ao condensador (7) para que este garanta a completa condensação do referido fluido, de modo a não causar eventuais danos à primeira bomba hidráulica (8), que funciona somente com fluidos líquidos. Ao sair do primeiro condensador (7) o fluido é direcionado à primeira bomba hidráulica (8) para que esta pressurize o referido fluido de modo que este possa retornar ao trocador de calor principal (1) e reiniciar o ciclo. A linha traço-ponto (E1) representa o fluxo de energia que é gerado pela turbina hidráulica (5), sendo utilizado na primeira bomba hidráulica (8) , Exemplo HAfter the phase mixer (6), the fluid is sent to the condenser (7) to ensure complete condensation of said fluid, so as not to cause any damage to the first hydraulic pump (8), which only operates. with liquid fluids. On leaving the first condenser (7) the fluid is directed to the first hydraulic pump (8) so that it pressurizes said fluid so that it can return to the main heat exchanger (1) and restart the cycle. The dash-dot line (E1) represents the energy flow that is generated by the hydraulic turbine (5), being used in the first hydraulic pump (8), Example H
[0054] Conforme ilustrado na Figura 2, o primeiro circuito acoplado (CA1) da presente invenção está associado a um circuito convencional de refrigeração (CR). O compressor (2) comprime o fluido de trabalho do circuito convencional de refrigeração (CR), provocando em tal fluido um aumento de entropia. Este fluido de trabalho do circuito convencional de refrigeração (CR) é comprimido contra o trocador de calor principal (1), de forma a retirar a energia térmica fornecida pela compressão além da energia que o fluido já detinha antes de ser comprimido.As shown in Figure 2, the first coupled circuit (CA1) of the present invention is associated with a conventional refrigeration circuit (CR). The compressor (2) compresses the working fluid of the conventional refrigeration circuit (CR), causing such an increase in entropy. This conventional refrigerant circuit (CR) working fluid is compressed against the main heat exchanger (1) in order to draw the thermal energy provided by the compression in addition to the energy the fluid already held before being compressed.
[0055] Esta energia térmica retirada é transferida para o fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1) da presente invenção. Dito fluido é composto por uma mistura de água pura e amônia. No trocador de calor principal (1) o fluído de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1) é parcialmente vaporizado, e outra parte se mantém no estado líquido pressurizado. A parte vaporizada é rica em amônia, a parte líquida é rica em água. O fluxo do fluido operante, após o trocador de calor principal (1), se dirige para um separador de fases (3), de modo que a parcela vaporizada é enviada para uma turbina a vapor (4). e a parcela líquida sobre pressão é enviada para uma turbina hidráulica (5). Após a saída da turbina a vapor (4) e da turbina hidráulica (5), os fluxos que outrora foram separados, se juntam novamente no misturador de fases (6), retornando o fluido operante no primeiro circuito acoplado (CA1). à sua concentração padrão.This withdrawn thermal energy is transferred to the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1) of the present invention. Said fluid is composed of a mixture of pure water and ammonia. In the main heat exchanger (1) the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1) is partially vaporized, and another part remains in the pressurized liquid state. The vaporized part is rich in ammonia, the liquid part is rich in water. The flow of the operating fluid after the main heat exchanger (1) is directed to a phase separator (3) so that the vaporized portion is sent to a steam turbine (4). and the net portion under pressure is sent to a hydraulic turbine (5). After leaving the steam turbine (4) and the hydraulic turbine (5), the streams that were once separated are reunited in the phase mixer (6), returning the operating fluid in the first coupled circuit (CA1). to its standard concentration.
[0056] Após o misturador de fases (6), o fluido é enviado a um segundo trocador de calor (9) de modo a aproveitar os resíduos energéticos ainda presente no fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1). O segundo trocador de calor (9) associa o primeiro circuito acoplado (CA1) ao segundo circuito acoplado (CA2), sendo o segundo circuito acoplado (CA2) um sistema de aquecimento de fluido. Neste exemplo o fluido operante no segundo circuito acoplado é água. Água é inserida no segundo circuito acoplado (CA2) através da válvula de inserção (12) e é acumulada no reservatório (13).After the phase mixer (6), the fluid is sent to a second heat exchanger (9) to take advantage of the energy residues still present in the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1). The second heat exchanger (9) associates the first coupled circuit (CA1) with the second coupled circuit (CA2), the second coupled circuit (CA2) being a fluid heating system. In this example the operating fluid in the second coupled circuit is water. Water is inserted into the second coupled circuit (CA2) through the insertion valve (12) and is accumulated in the reservoir (13).
[6057] A segunda bomba hidráulica (14) é responsável por circular a água pelo segundo circuito acoplado (CA2). A referida água é inserida no segundo trocador de calor (9) de modo a elevar sua temperatura, A válvula de extração (10) é utilizada para a retirada de água do segundo circuito acoplado (CA2), sendo que a parcela de água que não é retirada na referida válvula de extração (10) é direcionada ao segundo condensador (11) para que este garanta a completa condensação da água. A completa condensação garante que seja entregue à segunda bomba hidráulica (14) somente água no estado líquido.[6057] The second hydraulic pump (14) is responsible for circulating water through the second coupled circuit (CA2). Said water is inserted into the second heat exchanger (9) in order to raise its temperature. The extraction valve (10) is used to remove water from the second coupled circuit (CA2), with the portion of water not It is withdrawn at said extraction valve (10) and directed to the second condenser (11) so as to ensure complete condensation of the water. Complete condensation ensures that only liquid water is delivered to the second hydraulic pump (14).
[0058] Novamente se referindo ao primeiro circuito acoplado (CA1), o fluido operante neste referido circuito, deixa o segundo trocador de calor (9) em direção ao primeiro condensador (7) para que este garanta a completa condensação do referido fluido, de modo a não causar eventuais danos à primeira bomba hidráulica (8). Ao sair do primeiro condensador (7) o fluido é direcionado à primeira bomba hidráulica (8) para que esta pressurize o referido fluido, de modo que este possa retornar ao trocador de calor principal (1) e reiniciar o ciclo. A linha traço-ponto (E1) representa o fluxo de energia que é gerado pela turbina hidráulica (5), sendo utilizado na primeira bomba hidráulica (8).Referring again to the first coupled circuit (CA1), the fluid operating in said circuit leaves the second heat exchanger (9) towards the first condenser (7) to ensure complete condensation of said fluid in order to prevent damage to the first hydraulic pump (8). On leaving the first condenser (7) the fluid is directed to the first hydraulic pump (8) to pressurize said fluid so that it can return to the main heat exchanger (1) and restart the cycle. The dash-dot line (E1) represents the energy flow that is generated by the hydraulic turbine (5), being used in the first hydraulic pump (8).
[0059] De acordo com a figura 3» temos um circuito análogo ao apresentado pela figura 2, com a variação do fluxo de energia (E2) advindo da turbina hidráulica (5) se dirigir para a segunda bomba hidráulica (14), operando no segundo circuito acoplado (CA2), Exemplo UIAccording to Fig. 3 we have a circuit analogous to that shown in Fig. 2, with the variation of the energy flow (E2) coming from the hydraulic turbine (5) going to the second hydraulic pump (14) operating in the second coupled circuit (CA2), Example UI
[0060] Uma terceira realização possível da presente invenção é ilustrada conforme a Figura 4. Nesta realização, tem-se o mesmo circuito descrito no Exemplo II, com o primeiro e segundo circuitos acoplados com a adição de um motor Stirling (17) ao primeiro circuito acoplado (CA1). Assim, o fluido de trabalho do primeiro circuito acoplado (CA1) tem suas fases separadas no separador (3), e a fase liquida passa por um terceiro trocador de calor (15) que funciona como uma fonte quente para o motor Stirling (17), antes de adentar na turbina hidráulica (5). As fases líquida e vapor passam então respectivamente pela turbina hidráulica (5) e pela turbina a vapor (4) e então se juntam novamente no misturador (6).A third possible embodiment of the present invention is illustrated according to Figure 4. In this embodiment, there is the same circuit described in Example II, with the first and second circuits coupled with the addition of a Stirling engine (17) to the first one. coupled circuit (CA1). Thus, the working fluid of the first coupled circuit (CA1) has its separate phases in the separator (3), and the liquid phase passes through a third heat exchanger (15) which acts as a hot source for the Stirling engine (17). , before entering the hydraulic turbine (5). The liquid and steam phases then pass respectively through the hydraulic turbine (5) and the steam turbine (4) and then join again in the mixer (6).
[0061] Após o misturador de fases (6), o fluido é enviado a um segundo trocador de calor (9) de modo a aproveitar os resíduos energéticos ainda presente no fluido de trabalho operante no primeiro circuito acoplado (CA1), O segundo trocador de calor (9) associa o primeiro circuito acoplado (CA1) ao segundo circuito acoplado (CA2), sendo o segundo circuito acoplado (CA2) um sistema de aquecimento de fluido. Neste exemplo o fluido operante no segundo circuito acoplado é água. Água é inserida no segundo circuito acoplado (CA2) através da válvula de inserção (12) e é acumulada no reservatório (13).After the phase mixer (6), the fluid is sent to a second heat exchanger (9) to take advantage of the energy residues still present in the working fluid operating in the first coupled circuit (CA1). The heat exchanger (9) associates the first coupled circuit (CA1) with the second coupled circuit (CA2), the second coupled circuit (CA2) being a fluid heating system. In this example the operating fluid in the second coupled circuit is water. Water is inserted into the second coupled circuit (CA2) through the insertion valve (12) and is accumulated in the reservoir (13).
[0062] A segunda bomba hidráulica (14) é responsável por circular a água pelo segundo circuito acoplado (CA2), A referida água é inserida no segundo trocador de calor (9) de modo a elevar sua temperatura. A válvula de extração (10) é utilizada para a retirada de água do segundo circuito acoplado (CÂ2), sendo que a parcela de água que não é retirada na referida válvula de extração (10) é direcionada ao segundo condensador (11) para que este garanta a completa condensação da água, A completa condensação garante que seja entregue à segunda bomba hidráulica (14) somente água no estado líquido, [0063] Novamente se referindo ao primeiro circuito acoplado (CAt), o fluído operante neste referido circuito, deixa o segundo trocador de calor (9) em direção ao primeiro condensador (?) para que este garanta a completa condensação do referido fluido, de modo a não causar eventuais danos à primeira bomba hidráulica (8), Ao sair do primeiro condensador (7) o fluido é direcionado à primeira bomba hidráulica (8) para que esta pressurize o referido fluido, de modo que este possa retornar ao trocador de calor principal (1) e reiniciar o ciclo. Porém, antes de adentar ao trocador de calor principal (1), o fluido passa por uma fonte fria do referido motor Stirling (17) que se baseia em um quarto trocador de calor (16) instalado após a primeira bomba hidráulica (8) e antes do trocador de calor principal (1). A linha traço-ponto (Et) representa o fluxo de energia que é gerado pela turbina hidráulica (5), sendo utilizado na primeira bomba hidráulica (8), [6064] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.The second hydraulic pump (14) is responsible for circulating water through the second coupled circuit (CA2). Said water is inserted into the second heat exchanger (9) in order to raise its temperature. The extraction valve (10) is used for the withdrawal of water from the second coupled circuit (CÂ2), and the portion of water that is not removed in said extraction valve (10) is directed to the second condenser (11) so that this ensures complete condensation of water. Complete condensation ensures that only liquid water is delivered to the second hydraulic pump (14). Again referring to the first coupled circuit (CAt), the operating fluid in this circuit leaves the second heat exchanger (9) towards the first condenser (?) so that it ensures complete condensation of said fluid so as not to cause any damage to the first hydraulic pump (8), upon leaving the first condenser (7) The fluid is directed to the first hydraulic pump (8) to pressurize said fluid so that it can return to the main heat exchanger (1) and restart the cycle. However, before adding to the main heat exchanger (1), the fluid passes through a cold source of said Stirling engine (17) which is based on a fourth heat exchanger (16) installed after the first hydraulic pump (8) and before the main heat exchanger (1). The dash-dot line (Et) represents the energy flow that is generated by the hydraulic turbine (5) being used in the first hydraulic pump (8). [6064] Those skilled in the art will appreciate the knowledge presented herein and may reproduce the invention. in the embodiments set forth and in other embodiments within the scope of the appended claims.
Reivindicações Sistema, Processo e Uso de Sistema para Reaproveitamento de Energia Térmica proveniente de uma Fonte de CalorSystem, Process and Use of System for the Reuse of Thermal Energy from a Heat Source
Claims (10)
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107857351A (en) * | 2017-11-02 | 2018-03-30 | 东南大学 | Heat reclaim unit in hydrogen peroxide oxidation degraded medicine intermediate COD techniques |
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2015
- 2015-02-06 BR BR102015002645A patent/BR102015002645A2/en not_active Application Discontinuation
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| CN107857351A (en) * | 2017-11-02 | 2018-03-30 | 东南大学 | Heat reclaim unit in hydrogen peroxide oxidation degraded medicine intermediate COD techniques |
| CN107857351B (en) * | 2017-11-02 | 2020-07-24 | 东南大学 | Heat recovery device in chemical intermediate COD (chemical oxygen demand) process for oxidative degradation of hydrogen peroxide |
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