CZ286818B6 - Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění - Google Patents
Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění Download PDFInfo
- Publication number
- CZ286818B6 CZ286818B6 CZ19971065A CZ106597A CZ286818B6 CZ 286818 B6 CZ286818 B6 CZ 286818B6 CZ 19971065 A CZ19971065 A CZ 19971065A CZ 106597 A CZ106597 A CZ 106597A CZ 286818 B6 CZ286818 B6 CZ 286818B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- condensate
- gaseous medium
- hot gaseous
- injection
- expanded
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 20
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Do částečně vyexpandovaného horkého plynného média se vstřikuje kondenzát, který se odpaří a vzniklá směs přehřáté páry a částečně vyexpandovaného horkého plynného média dále expanduje, načež se úplně vyexpandovaná paroplynová směs ochlazuje a vlhká pára obsažená v úplně vyexpandované paroplynové směsi vzniklá odpařením kondenzátu a ochlazením přehřáté vodní páry obsažené ve spalinách jako oxid vodíku, částečně nebo úplně zkondenzuje a vzniklý kondenzát oddělený od plynných složek se vstřikuje do neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a do úplně vyexpandované paroplynové směsi. Zařízení pracující tímto způsobem je tvořeno zdrojem /1/ horkého plynného média, např. spalovací turbínou, a expanzním strojem /2/, např. expanzní turbínou, mezi nimiž je vytvořen směšovací prostor /4/ pro vstřik kondenzátu vstřikovacím ventilem /5/. Ve výfukovém potrubí /7/ expanzního stroje /2/ je zařazen odlučovač /8/ kondenzátu, jehož odpadní potrubí /9/ je napojeno na vstřikovací čerpadlo /6/.ŕ
Description
Vynález se týká způsobu využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média, např. výfukových plynů spalovacích turbín nebo jiného horkého plynného média jehož tlak je vyšší než atmosférický a zařízení k jeho provádění.
Dosavadní stav techniky
Energetická zařízení, např. spalovací turbíny využívají tepelný spád horkého plynného média jen částečně. Známý způsob zařízení klasického parního zařízení za spalovací turbínu zlepší využití tepelného spádu spalin, avšak toto zařízení je složité, rozměrné a těžké, což je nevýhodné. Jsou rovněž známé tzv. integrální paroplynové cykly, které využívají teplo výfukových plynů spalovací turbíny pro vytvoření vodní páry, která pak společně se spalinami expanduje přímo ve spalovací turbíně. Nevýhodou těchto cyklů je velká spotřeba vody a značná technologická náročnost a nelze je tudíž použít u mobilních a malých spalovacích turbín.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody odstraňuje způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média, jehož podstata spočívá v tom, že do částečně vyexpandovaného horkého plynného média se vstřikuje kondenzát, který se odpaří a vzniklá směs přehřáté páry a částečně vyexpandovaného horkého plynného média dále expanduje, načež se úplně vyexpandovaná paroplynová směs ochlazuje a vlhká pára obsažená v úplně vyexpandované paroplynové směsi vzniklá odpařením kondenzátu a ochlazením přehřáté vodní páry obsažené ve spalinách jako oxid vodíku, částečně nebo úplně zkondenzuje a vzniklý kondenzát oddělený od plynných složek se vstřikuje do neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a do úplně vyexpandované paroplynové směsi. Výhody způsobu podle vynálezu spočívají vtom, že pára vytvořená z kondenzátu zvětší množství pracovní látky expandující v expanzním stroji, čímž se zvýší jeho výkon (bez zvýšení spotřeby paliva) a tím i účinnost celého soustrojí. Pro provoz zařízení není potřeba trvalého zdroje vody a pri úplném zkondenzování veškeré páry obsažené v paroplynové směsi při použití horkého plynného média, které vzniklo spalováním uhlovodíkových paliv, může naopak určité množství vody vyprodukovat, což je výhodné v oblastech s nedostatkem vody. Teplo obsažené v kondenzátu se vrací do pracovního oběhu (regenerace) a do jisté míry se využije spalné teplo paliva (horní výhřevnost). Určitou nevýhodou je nutnost odstranit z kondenzátu nežádoucí produkty spalování.
Přehled obrázků na výkresech
Na připojeném výkresu je znázorněno zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, kde na obr. 1 je zařízení podle vynálezu zařazené za spalovací turbínu.
Příklady provedení vynálezu
Jak je patrno z obr. 1 je zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu tvořeno zdrojem horkého plynného média, např. spalovací turbínou a expanzním strojem, např. expanzní turbínou, přičemž mezi zdrojem 1 horkého plynného média a expanzním strojem 2 je vytvořen směšovací prostor 4
-1 CZ 286818 B6 pro vstřik kondenzátu do horkého plynného média, ve kterém je umístěn vstřikovací ventil 5 napojený potrubím 10 na vstřikovací čerpadlo 6. Je výhodné umístit do směšovacího prostoru 4 proudů protiproudého výměníku 3. Jednoduchý výměník 3 zajistí dokonalé odpaření kondenzátu a promísení vzniklé paroplynové směsi, aby na lopatky expanzního stroje 2 nedopadaly neodpařené kapky kondenzátu a aby teplota proudu expandující paroplynové směsi byla stejnoměrná.
Na obou stranách teplosměnných ploch protiproudého výměníku 3 je stejný tlak a proudí stejné médium, mohou proto teplosměnné plochy mít minimální tloušťku a nemusí být hermeticky utěsněné jak je to nutné u energetických zařízení s oddělenými pracovními médii. Protože odpařeným kondenzátem se zvětší množství pracovní látky expandující v expanzním stroji 2, má tento větší průtokový průřez než by odpovídalo druhému expanznímu stupni normální spalovací turbíny. Ve výfukovém potrubí 7 expanzního stroje 2 je pro vstřikování kondenzátu do úplně vyexpandované paroplynové směsi uspořádán vstřikovací ventil 5’ a pro oddělení kondenzátu od plynných složek je do výfukového potrubí 7 zařazen odlučovač 8 kondenzátu, jehož odpadní potrubí 9 je napojeno na vstřikovací čerpadlo 6. Pro případné úplné zkondenzování veškeré páry je nutné úplně vyexpandovanou paroplynovou směs intenzivněji ochladit, proto je vhodné do vstřikovacího potrubí 10’ přivádějícího kondenzát ke vstřikovacímu ventilu 5’ zařadit chladič U, zatím co do neúplně vyexpandovaného horkého plynného média se vstřikuje neochlazený kondenzát, případně kondenzát předehřívaný např. teplem vyzařovaným horkými částmi spalovací turbíny. Kondenzát získaný ochlazením paroplynové směsi může být s výhodou využít pro způsob zvyšování výkonu spalovací turbíny vstřikováním vody do sání kompresoru, přičemž množství vstřikované vody je neomezené, což je výhodné u mobilních spalovacích turbín a zejména u leteckých turbovrtulových motorů.
Průmyslové využití
Zařízení podle vynálezu lze zařadit za jakýkoliv zdroj neúplně vyexpandovaného horkého plynného média, například za spalovací turbínu, a může tak nahradit dosavadní složitá a rozměrná parní zařízení pro využití odpadního tepla spalovacích turbín. Vzhledem ktomu, že zařízení podle vynálezu tvořené spalovací turbínou bude lehké a kompaktní a nebude potřebovat trvalý zdroj vody, může být využito jako pohonná jednotka dopravních prostředků, a to i jako turbovrtulový motor pro pohon dopravních letadel.
Horkým plynným médiem může být jakákoliv odpařená kapalina a proto lze zařízení použít v různých technologiích, např. v chemickém průmyslu.
Claims (5)
1. Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média, vyznačený t í m , že do částečně vyexpandovaného horkého plynného média se vstřikuje kondenzát, který se odpaří a vzniklá směs přehřáté páry a částečně vyexpandovaného horkého plynného média dále expanduje, načež se úplně vyexpandovaná paroplynová směs ochlazuje a vlhká pára obsažená v úplně vyexpandované paroplynové směsi vzniklá odpařením kondenzátu a ochlazením přehřáté vodní páry obsažené ve spalinách jako oxid vodíku, částečně nebo úplně zkondenzuje a vzniklý kondenzát oddělený od plynných složek se vstřikuje do neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a do úplně vyexpandované paroplynové směsi.
2. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, tvořené zdrojem horkého plynného média a expanzním strojem, vyznačené tím, že mezi zdrojem (1) horkého plynného média a expanzním strojem (2) je vytvořen směšovací prostor (4) pro vstřik kondenzátu, ve kterém je umístěn vstřikovací ventil (5) napojený potrubím (10) na vstřikovací čerpadlo (6) a ve výfukovém potrubí (7) expanzního stroje (2) je umístěn vstřikovací ventil (5’) napojený potrubím (10’) na vstřikovací čerpadlo (6) a v další části výfukového potrubí (7) expanzního stroje (2) je zařazen odlučovač (8) kondenzátu, jehož odpadní potrubí (9) je napojeno na vstřikovací Čerpadlo (6)·
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že ve směšovacím prostoru (4) pro vstřik kondenzátu je umístěn protiproudý výměník (3), přičemž vstřikovací ventil (5) je umístěn v úvrati obou proudů výměníku (3).
4. Zařízení podle nároků 2a 3, vyznačené tím, že do vstřikovacího potrubí (10’) přivádějícího kondenzát ke vstřikovacímu ventilu (5’) pro vstřik kondenzátu do úplně vyexpandované paroplynové směsi je vřazen chladič (11) kondenzátu.
5. Zařízení podle nároků 2, 3a 4, vyznačené tím, že do vstřikovacího potrubí (10) přivádějícího kondenzát do směšovacího prostoru (4) je zařazen předehřívák (12) kondenzátu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19971065A CZ286818B6 (cs) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19971065A CZ286818B6 (cs) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ106597A3 CZ106597A3 (cs) | 1998-10-14 |
| CZ286818B6 true CZ286818B6 (cs) | 2000-07-12 |
Family
ID=5462700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19971065A CZ286818B6 (cs) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ286818B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201404147D0 (en) * | 2014-03-10 | 2014-04-23 | Gas Expansion Motors Ltd | Thermodynamic enging |
-
1997
- 1997-04-08 CZ CZ19971065A patent/CZ286818B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ106597A3 (cs) | 1998-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4037413A (en) | Power plant with a closed cycle comprising a gas turbine and a work gas cooling heat exchanger | |
| US7458217B2 (en) | System and method for utilization of waste heat from internal combustion engines | |
| RU2551458C2 (ru) | Комбинированная тепловая система с замкнутым контуром для рекуперации отработанного тепла и способ ее эксплуатации | |
| RU2094636C1 (ru) | Способ работы газотурбинной установки (варианты) и газотурбинная установка | |
| NL8001472A (nl) | Installatie voor warmteterugwinning bij verbrandingsmachine met compressor. | |
| CN109268099B (zh) | 一种基于温差发电与有机朗肯循环联合船用柴油机余热回收系统及其方法 | |
| NO800484L (no) | Fremgangsmaate og apparat for gjenvinning av varmeenergi i en overladet forbrenningsmotor | |
| DE59902115D1 (de) | Verfahren und vorrichtung für wärmetransformation zur erzeugung von heizmedien | |
| JPH07174003A (ja) | エネルギ利用装置における有用なエネルギの発生全体を改善する方法およびその方法を実施する液体冷却熱動力エンジン | |
| CN1993537A (zh) | 将热量从热源传递至一热力循环的方法和装置，热力循环采用一包括至少两种非等温蒸发及非等温冷凝物质的工质 | |
| EP1333167B1 (en) | Operating mode for internal combustion engine "adelshin aggregate phase thermodynamic cycle for internal combustion engine" and engine operating with said cycle | |
| CN105190003A (zh) | 用于使液化天然气（lng）蒸发的系统 | |
| RU2211342C2 (ru) | Энергетическая установка | |
| WO2012016417A1 (zh) | 压缩式排气自身冷却系统 | |
| RU2273741C1 (ru) | Газопаровая установка | |
| CZ286818B6 (cs) | Způsob využití tepla neúplně vyexpandovaného horkého plynného média a zařízení k jeho provádění | |
| CZ344798A3 (cs) | Způsob přeměny tepla horkého plynného média na mechanickou energii a zařízení k jeho provádění | |
| GB2086483A (en) | Plant vaporizing a secondary fluid using heat of compression of a primary fluid. | |
| RU2359135C2 (ru) | Парогазовая турбоустановка | |
| CN112282962B (zh) | 混合工质代替内燃机缸套水的余热回收有机朗肯循环系统 | |
| CN119678005A (zh) | 具有废气再循环的碳捕获系统和方法 | |
| RU2126895C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2362890C2 (ru) | Парогазовая турбоустановка | |
| RU2101479C1 (ru) | Парогазовая установка | |
| RU2013587C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 19970408 |