Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Způsob převádění tepla na vyuľitelnou energii a zařízení k provádění tohoto způsobu
CZ289119B6
Czechia
- Other languages
English - Inventor
Alexander I. Kalina Richard I. Pelletier Lawrence B. Rhodes
Worldwide applications
Application CZ19992631A events
1998-02-05
1999-07-26
2001-07-11
2001-11-14
Description
translated from
Způsob převádění tepla na využitelnou energii a zařízení k provádění tohoto způsobu (57) Anotace:
Předmětem řešení je způsob a zařízení pro využívání termodynamického cyklu. Ohřátý plynný pracovní proud, obsahující složku s nízkou teplotou bodu varu a složku s vyšší teplotou bodu varu, je rozdělen. Složka s nízkou teplotou bodu varuje expandována za účelem přenášení energie proudu na využitelnou formu energie a za účelem vytvoření expandovaného relativně bohatého proudu. Tento expandovaný bohatý proud je poté rozdělen na dva proudy, z nichž jeden je dále expandován za účelem získávání další energie, čímž se z něj stává vyčerpaný proud, zatímco druhý proud je odebírán. Chudý neexpandovaný proud a vyčerpaný bohatý proud jsou poté směšovány v regeneračním podsystému s odebíraným proudem za účelem vytvoření pracovního proudu, který je poté efektivně ohříván v ohřívači za účelem vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu, který je rozdělen. V zařízení je kromě ohřívače (HE-5), separátoru (S), expandéru (T), vnějšího zdroje (25,26) tepla, nízkoteplotního zdroje (23,24) a prvního tepelného výměníku (HE-1) uspořádán ještě druhý tepelný výměník (HE-2), zapojený pro přenos tepla z pracovního proudu před jeho kondenzací do pracovního proudu po jeho přečerpání na vyšší tlak.
Způsob převádění tepla na využitelnou energii a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká využívání termodynamického cyklu pro převádění tepla na užitečnou formu energie.
Dosavadní stav techniky
Tepelná energie může být výhodně převáděna na mechanickou energii a poté na energii elektrickou. Způsoby převádění tepelné energie nízkoteplotních tepelných zdrojů na elektrickou energii jsou velmi důležité při výrobě elektrické energie. Existuje zde potřeba zvýšení účinnosti převádění takovéhoto nízkoteplotního tepla na elektrickou energii.
Tepelná energie z tepelného zdroje může být převáděna na mechanickou energii a poté na energii elektrickou s využitím pracovní tekutiny, která je expandována a regenerována v uzavřeném systému, pracujícím v termodynamickém cyklu. Pracovní tekutina může obsahovat složky s různými teplotami bodu varu, přičemž může být složení pracovní tekutiny modifikováno v různých místech v rámci daného systému za účelem zlepšení účinnosti provozu.
Systémy, které převádějí nízkoteplotní teplo na elektrickou energii, jsou popsány například v patentových spisech US 4 346 561, US 4 489 563, US 4 982 568 a US 5 029 444, jejichž přihlašovatelem je Alexander I. Kalina.
Kromě toho jsou systémy s vícesložkovými pracovními tekutinami popsány například v patentových spisech US 4 548 043, US 4 586 340, US 4 604 867, US 4 732 005, US 4 763 480, US 4 899 545, US 5 095 708, US 5 440 882, US 5 572 871 a US 5 649 426, jejichž přihlašovatelem je Alexander I. Kalina, a které jsou zde uváděny ve formě odkazu.
Podstata vynálezu
Předmětem tohoto vynálezu je v podstatě způsob a systém pro využívání termodynamického cyklu.
Pracovní proud, obsahující složku s nízkou teplotou bodu varu a složku s vyšší teplotou bodu varu, je ohříván s pomocí vnějšího zdroje tepla (například s pomocí nízkoteplotního zdroje) za účelem vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu. Tento ohřátý plynný pracovní proud je rozdělován v prvním separátoru za účelem vytvoření ohřátého plynného bohatého proudu, majícího relativně větší množství složky s nízkou teplotou bodu varu, a chudého proudu, majícího relativně menší množství složky s nízkou teplotou bodu varu.
Ohřátý plynný bohatý proud je expandován za účelem převádění energie proudu na využitelnou formu energie, a za účelem vytvoření expandovaného vyčerpaného bohatého proudu. Chudý proud a expandovaný vyčerpaný bohatý proud jsou poté směšovány za účelem vytvoření pracovního proudu.
Jednotlivá výhodná provedení předmětu tohoto vynálezu mohou obsahovat jeden nebo více následujících znaků.
Pracovní proud kondenzuje prostřednictvím přenášeného tepla na nízkoteplotní zdroj v prvním tepelném výměníku a je poté přečerpáván na vyšší tlak. K expandování dochází v prvním
-1 CZ 289119 B6 expanzním stupni a v druhém expanzním stupni, přičemž je proud částečně expandované tekutiny odebírán mezi stupni a směšován s chudým proudem.
Separátor mezi expanzními stupni rozděluje částečně expandovanou tekutinu na parní část a na kapalnou část, přičemž je určitý díl nebo veškerá pamí část přiváděna do druhého stupně, a určitý díl pamí části může být směšován s kapalnou částí a poté může být směšován s chudým proudem.
Druhý tepelný výměník rekuperativně přenáší teplo z rekonstituovaného vícesložkového pracovního proudu (před kondenzací) do zkondenzovaného vícesložkového pracovního proudu při vyšším tlaku. Třetí tepelný výměník přenáší teplo z chudého proudu do pracovního proudu za druhým tepelným výměníkem.
Pracovní proud je rozdělen na dva podružné proudy, z nichž jeden je ohříván vnějším teplem, zatímco druhý je ohříván ve čtvrtém tepelném výměníku teplem z chudého proudu. Oba proudy jsou poté směšovány za účelem vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu, který je rozdělován v separátoru.
Jednotlivá provedení předmětu tohoto vynálezu mohou vykazovat následující výhody. Provedení předmětu tohoto vynálezu mohou dosahovat takové účinnosti převodu nízkoteplotního tepla na elektrickou energii, která převyšuje účinnost standardního Rankinova oběhu.
Přehled obrázků na výkresech
Další výhody a znaky předmětu tohoto vynálezu budou v dalším podrobněji vysvětleny v následujícím popise jeho příkladných provedení, který bude podán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:
obr. 1 znázorňuje blokové schéma termodynamického systému pro převádění tepla z nízkoteplotního zdroje na užitečnou energii;
obr. 2 znázorňuje blokové schéma jiného provedení termodynamického systému podle obr. 1, který umožňuje, aby odebíraný proud a zcela upotřebený proud měl složení, které je odlišné od vysokotlakého přiváděného proudu;
obr. 3 znázorňuje blokové schéma zjednodušeného provedení, u kterého není žádný odebíraný proud; a obr. 4 znázorňuje blokové schéma dalšího zjednodušeného provedení předmětu tohoto vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněn systém pro využívání termodynamického cyklu pro získávání užitečné energie (například mechanické energie a poté energie elektrické) z vnějšího tepelného zdroje. U popisovaného příkladného provedení je vnějším tepelným zdrojem proud vody o nízké teplotě, obsahující odpadní teplo, která proudí po dráze, představované body 25 26, přes tepelný výměník HE-5 a ohřívá pracovní proud 117 - 17 uzavřeného termodynamického cyklu.
V tabulce 1 jsou uvedeny podmínky v očíslovaných bodech, znázorněných na vyobrazení podle obr. 1. Obvyklý výstup ze systému je znázorněn v tabulce 5.
-2 CZ 289119 B6
Pracovním proudem v systému podle obr. 1 je vícesložkový pracovní proud, který obsahuje složku s nízkou teplotou bodu varu a složku s vysokou teplotou bodu varu. Takovým výhodným pracovním proudem může být směs čpavku a vody, dvou nebo více uhlovodíků, dvou nebo více freonů, směs uhlovodíků a freonů a podobně.
Obecně řečeno mohou pracovní proud představovat směsi jakéhokoliv počtu složek s výhodnými termodynamickými charakteristikami a s dobrou rozpustností. U obzvláště výhodného příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je použito směsi vody a čpavku. U systému, znázorněného na vyobrazení podle obr. 1 má pracovní proud stejné složení od bodu 13 do bodu 19.
Jak je znázorněno u systému podle obr. 1, tak na výstupu z turbíny T je proud v bodě 34 označován jako expandovaný vyčerpaný bohatý proud. Tento proud je považován za „bohatý“ ve složce s nízkou teplotou bodu varu. Je při nízkém tlaku a bude smísen s chudším absorpčním proudem, který má parametry jako v bodě 12, za účelem vytvoření pracovního proudu mezilehlého složení, který má parametiy jako v bodě j3. Proud v bodě 12 je považován za „chudý“ ve složce s nižší teplotou bodu varu.
Při jakékoliv dané teplotě pracovní proud (mezilehlého složení) může v bodě 13 kondenzovat při nižším tlaku, než bohatší proud v bodě 34. To umožňuje, aby bylo z turbíny T odebíráno více energie, čímž dochází ke zvýšení účinnosti celého procesu.
Pracovní proud v bodě 13 je částečně zkondenzován. Tento proud vstupuje do tepelného výměníku HE-2, kde je ochlazován, přičemž na výstupu z tepelného výměníku HE-2 má parametiy jako v bodě 29. Je stále ještě částečně, avšak nikoli úplně, zkondenzován. Tento proud nyní vstupuje do tepelného výměníku HE-1. kde je ochlazován proudem 23 - 24 chladicí vody, v důsledku čehož je zcela zkondenzován a získává parametry jako v bodě 14.
Pracovní proud, který má parametry jako v bodě 14, je poté přečerpáván na vyšší tlak, čímž získává parametry jako v bodě 21. Pracovní proud v bodě 21 potom vstupuje do tepelného výměníku HE-2, kde je rekuperativně ohříván prostřednictvím pracovního proudu v bodech 13 29 (viz výše) na bod, mající parametry jako v bodě Γ5.
Pracovní proud, který má parametry jako v bodě 15, vstupuje do tepelného výměníku HE-3, kde je ohříván a získává tak parametry jako v bodě 16. U obvyklé konstrukce může bod 16 ležet přesně na bodu varu, avšak nemusí tomu tak být. Pracovní proud je v bodě 16 rozdělen na dva podružné proudy, a to na první pracovní podružný proud 117 a druhý pracovní podružný proud 118.
První pracovní podružný proud, který má parametry jako v bodě 117, je odesílán do tepelného výměníku HE-5, který opouští s parametry jako v bodě 17. Je ohříván vnějším tepelným zdrojem, proudem 25-26.
Další podružný proud, kterým je druhý pracovní podružný proud 118. vstupuje do tepelného výměníku HE-4, ve kterém je rekuperativně ohříván a získává parametry jako v bodě 18. Oba pracovní podružné proudy 17 a 18, které opustily tepelné výměníky HE-4 a HE-5 jsou směšovány za účelem vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu, který má parametry jako v bodě 19. Tento proud je ve stavu částečného nebo popřípadě úplného odpaření. U výhodného provedení předmětu tohoto vynálezu je proud v bodě 19 pouze částečně odpařen.
Pracovní proud v bodě 19 má stejné mezilehlé složení, jaké bylo vytvořeno v bodě 13, je zcela zkondenzován v bodě 14, přečerpáván na vyšší tlak v bodě 21 a předehříván na bod 15 a na bod 16. Vstupuje do odlučovače neboli separátoru S. Zde je rozdělen na bohatou nasycenou páru,
-3 CZ 289119 B6 nazývanou „ohřátý plynný bohatý proud“, mající parametry jako v bodě 30, a na chudou nasycenou kapalinu, označovanou jako „chudý proud“, mající parametry jako v bodě 7.
Chudý proud (nasycená kapalina) vstupuje v bodě 7 do tepelného výměníku HE-4, kde je ochlazován, přičemž ohřívá pracovní proud 118 - 18 (viz výše). Chudý proud opouští v bodě 9 tepelný výměník HE-4, přičemž má parametry jako v bodě 8. Je seškrcen na vhodně zvolený tlak, čímž získává parametry jako v bodě 9.
Vrátíme-li se nyní opět do bodu 30, tak ohřátý plynný bohatý proud (nasycená pára) vystupuje z odlučovače neboli separátoru S. Tento proud vstupuje do turbíny T, kde expanduje na nižší tlak, přičemž předává užitečnou mechanickou energii turbíně T, která ji využívá k výrobě elektrické energie. Částečně expandovaný proud, mající parametry jako v bodě 32, je odebírán z turbíny T při mezilehlém tlaku (přibližně při tlaku jako v bodě 9) a tento odebíraný proud 32 (rovněž nazývaný jako „druhá část“ částečně expandovaného bohatého proudu, přičemž „první část“ bude expandována dále) je směšován s chudým proudem v bodě 9 za účelem vytvoření kombinovaného proudu, majícího parametry jako v bodě jO.
Chudý proud, mající parametry jako v bodě 9, slouží jako absorpční proud pro odebíraný proud 32. Výsledný proud (chudý proud a druhá část), mající parametry jako v bodě 10. vstupuje do tepelného výměníku HE-3. kde je ochlazován, přičemž ohřívá pracovní proud 15 - 16 na bod, mající parametry jako v bodě H. Proud, mající parametry jako v bodě 11 je poté seškrcen na tlak bodu 34, čímž získává parametry jako v bodě 12.
Vrátíme-li se nyní k turbíně T. nebyl veškerý vstupní proud, vstupující do turbíny T, odebrán v bodě 32 v částečně expandovaném stavu. Zbytek, nazývaný jako první část, je expandován na vhodně zvolený nízký tlak a opouští turbínu T v bodě 34. Celý cyklus je tak uzavřen.
U provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněného na vyobrazení podle obr. 1, má odběr v bodě 32 stejné složení, jako proudy v bodech 30 a 34.
U provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněného na vyobrazení podle obr. 2 je turbína znázorněna jako první turbínový stupeň T-l a druhý turbínový stupeň T-2 s částečně expandovaným bohatým proudem, opouštějícím první turbínový stupeň T-l o vyšším tlaku v bodě 3L Podmínky v očíslovaných bodech, znázorněných na vyobrazení podle obr. 2, jsou uvedeny v tabulce 2. Obvyklý výstup ze systému podle obr. 2 je uveden v tabulce 6.
Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2, je částečně expandovaný bohatý proud z prvního turbínového stupně T-l rozdělen na první část v bodě 33, která dále expanduje v druhém turbínovém stupni T-2 při nižším tlaku, a na druhou část v bodě 32, která je směšována s chudým proudem v bodě 9. Částečně expandovaný bohatý proud vstupuje do odlučovače či separátoru S2, kde je rozdělován na parní část a na kapalnou část.
Složení druhé části v bodě 32 může být zvoleno za účelem optimalizace jeho účinnosti při jejím směšování s proudem v bodě 9. Separátor S-2 umožňuje, aby proud 32 byl tak chudý, jako nasycená kapalina při tlaku a teplotě, dosahovaných v separátoru S-2. V tomto případě bude proudem 32 nasycená pára za podmínek, dosahovaných v separátoru S-2. Volbou množství směšovaného proudu 133 může být měněno množství nasycené kapaliny a nasycené páry v proudu 32.
Provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněné na obr. 3, se liší od provedení, znázorněného na obr. 1, vtom, že tepelný výměník HE-4 byl vynechán, přičemž se z turbínového stupně neodebírá žádný částečně expandovaný proud. U provedení podle obr. 3 je horký proud, vystupující ze separátoru S, přiváděn přímo do tepelného výměníku HE-3. Podmínky
-4CZ 289119 B6 v očíslovaných bodech, znázorněných na obr. 3, jsou uvedeny v tabulce 3. Obvyklý výstup ze systému je uveden v tabulce 7.
Provedení předmětu tohoto vynálezu, znázorněné na obr. 4, se liší od provedení, znázorněného na obr. 3, v tom, že byl vynechán tepelný výměník HE-2. Podmínky v očíslovaných bodech, znázorněných na obr. 4, jsou uvedeny v tabulce 4. Obvyklý výstup ze systému je uveden v tabulce 8. Jelikož se vynecháním tepelného výměníku HE-2 snižuje účinnost procesu, může být z ekonomického hlediska doporučitelný za podmínek, kdy zvýšená energie nebude platit pro náklady tepelného výměníku.
Při provádění způsobu podle tohoto vynálezu může být obecně využíváno standardního vybavení. Takže při provádění způsobu tohoto vynálezu může být využíváno takového vybavení, jako jsou tepelné výměníky, nádrže, čerpadla, turbíny, ventily a Sroubení takového typu, kteiý je používán u typických Rankinových cyklů.
U popisovaných příkladných provedení předmětu tohoto vynálezu je tekutina expandována za účelem pohánění turbíny konvenčního typu. Avšak expanze pracovní tekutiny z přiváděné vysokotlaké hladiny na spotřebovanou nízkotlakou hladinu za účelem uvolňování energie může být prováděna s pomocí jakýchkoliv vhodných konvenčních prostředků, které jsou známy odborníkovi zdané oblasti techniky. Takto uvolněná energie může být uchovávána nebo využívána v souladu s vysokým počtem známých konvenčních způsobů a postupů, které jsou známy odborníkovi z dané oblasti techniky.
Jako separátory u shora popisovaných příkladných provedení předmětu tohoto vynálezu mohou být využívány známé konvenční gravitační separátory, jako jsou například konvenční odlučovací nádrže. Jakákoliv konvenční zařízení, používaná pro vytváření dvou nebo více proudů, majících odlišné složení, z jediného proudu, mohou být používána pro vytváření chudého proudu a obohaceného proudu z tekutinového pracovního proudu.
Kondenzátorem může být jakýkoliv typ známého tepelného vyřazovacího zařízení. Kondenzátor může mít například formu tepelného výměníku, jako je například vodou chlazený systém, nebo může mít formu jiného typu kondenzačního zařízení.
Pro pohon cyklu podle tohoto vynálezu je možno využívat různých typů tepelných zdrojů.
-5CZ 289119 B6
Tabulka 1
| Bod | Tlak PkPa | X | Teplota TK | H kJ/kg | G/G14 | Průtok kg/s | Fáze |
| 7 | 2242,3 | 0,5156 | 368,04 | 191,41 | 0,5978 | 34,873 | Nasycená kapalina |
| 8 | 2104,4 | 0,5156 | 349,55 | 103,62 | 0,5978 | 34,873 | Kapalina 16° |
| 9 | 1477,3 | 0,5156 | 349,54 | 103,62 | 0,5978 | 34,873 | Vlhkost 0,9997 |
| 10 | 1477,3 | 0,5533 | 349,55 | 210,04 | 0,6513 | 37,995 | Vlhkost 0,9191 |
| 11 | 1339,0 | 0,5533 | 310,83 | -69,29 | 0,6513 | 37,995 | Kapalina 29° |
| 12 | 589,0 | 0,5533 | 310,57 | -69,29 | 0,6513 | 37,995 | Vlhkost 0,9987 |
| 13 | 589,0 | 0,7000 | 310,83 | 405,68 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,6651 |
| 14 | 582,1 | 0,7000 | 295,59 | -88,67 | 1,0000 | 58,339 | Nasycená Kapalina |
| 15 | 2414,7 | 0,7000 | 308,06 | -30,42 | 1,0000 | 58,339 | Kapalina 41° |
| 16 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 1,0000 | 58,339 | Nasycená Kapalina |
| 117 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 0,8955 | 58,339 | Nasycená Kapalina |
| 17 | 2242,3 | 0,7000 | 368,37 | 704,59 | 0,8955 | 52,241 | Vlhkost 0,5946 |
| 118 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 0,1045 | 58,339 | Nasycená Kapalina |
| 18 | 2242,3 | 0,7000 | 346,27 | 653,61 | 0,1045 | 6,098 | Vlhkost 0,6254 |
| 19 | 2242,3 | 0,7000 | 368,04 | 699,27 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,5978 |
| 21 | 2449,2 | 0,7000 | 296,02 | -85,50 | 1,0000 | 58,339 | Kapalina 53° |
| 29 | 585,6 | 0,7000 | 308,16 | 350,60 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,6984 |
| 30 | 2242,3 | 0,9740 | 368,04 | 1453,98 | 0,4022 | 23,466 | Nasycená Pára |
| 32 | 1477,3 | 0,9740 | 349,92 | 1399,16 | 0,0535 | 3,121 | Vlhkost 0,0194 |
| 34 | 589,0 | 0,9740 | 313,48 | 1292,67 | 0,3487 | 20,344 | Vlhkost 0,0467 |
| 23 | - | Voda | 291,15 | 75,36 | 9,8669 | 575,624 | |
| 24 | - | Voda | 301,78 | 119,88 | 9,8669 | 575,624 | |
| 25 | - | Voda | 371,15 | 410,31 | 5,4766 | 319,499 | |
| 26 | - | Voda | 349,55 | 319,87 | 5,4766 | 319,499 |
-6CZ 289119 B6
Tabulka 2
| Bod | Tlak PkPa | X | Teplota AK | H kJ/kg | G/G14 | Průtok kg/s | Fáze |
| 7 | 2242,3 | 0,5156 | 368,04 | 191,41 | 0,5978 | 34,873 | Nasycená Kapalina |
| 8 | 2104,4 | 0,5156 | 349,55 | 103,62 | 0,5978 | 34,873 | Kapalina 16° |
| 9 | 1476,8 | 0,5156 | 349,53 | 103,62 | 0,5978 | 34,873 | Vlhkost 0,9997 |
| 10 | 1476,8 | 0,5523 | 349,55 | 207,55 | 0,6570 | 38,331 | Vlhkost 0,921 |
| 11 | 1338,9 | 0,5523 | 310,78 | -69,69 | 0,6570 | 38,331 | Kapalina 29° |
| 12 | 589,0 | 0,5523 | 310,67 | -69,69 | 0,6570 | 38,331 | Vlhkost 0,9992 |
| 13 | 589,0 | 0,7000 | 310,78 | 404,63 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,6658 |
| 14 | 582,1 | 0,7000 | 295,59 | -88,67 | 1,0000 | 58,339 | Nasycená kapalina |
| 15 | 2414 | 0,7000 | 308,01 | -30,66 | 1,0000 | 58,339 | Kapalina 41° |
| 16 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 1,0000 | 58,339 | Nasycená Kapalina |
| 117 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 0,8955 | 58,339 | Nasycená kapalina |
| 17 | 2242,3 | 0,7000 | 368,37 | 704,59 | 0,8955 | 52,241 | Vlhkost 0,5946 |
| 118 | 2311,3 | 0,7000 | 346,77 | 151,49 | 0,1045 | 58,339 | Nasycená kapalina |
| 18 | 2242,3 | 0,7000 | 365,27 | 653,61 | 0,1045 | 6,098 | Vlhkost 0,6254 |
| 19 | 2242,3 | 0,7000 | 368,04 | 699,27 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,5978 |
| 21 | 2449,2 | 0,7000 | 296,02 | -85,50 | 1,0000 | 58,339 | Kapalina 53° |
| 29 | 585,6 | 0,7000 | 308,13 | 349,78 | 1,0000 | 58,339 | Vlhkost 0,6989 |
| 30 | 2242,3 | 0,9740 | 368,04 | 1453,98 | 0,4022 | 23,466 | Nasycená pára |
| 31 | 1480,2 | 0,9740 | 350,17 | 1400,53 | 0,4022 | 23,466 | Vlhkost 0,0189 |
| 32 | 1480,2 | 0,9224 | 350,17 | 1255,88 | 0,0593 | 3,457 | Vlhkost 0,1285 |
| 33 | 1480,2 | 0,9829 | 350,17 | 1425,53 | 0,3430 | 20,008 | Nasycená pára |
| 34 | 589,0 | 0,9829 | 312,14 | 1313,26 | 0,3430 | 20,0008 | Vlhkost 0,0294 |
| 35 | 1480,2 | 0,5119 | 350,17 | 105,69 | 0,0076 | 0,444 | Nasycená kapalina |
| 23 | - | Voda | 291,15 | 75,36 | 9,8666 | 575,605 | |
| 24 | - | Voda | 301,76 | 119,79 | 9,8666 | 575,605 |
-7CZ 289119 B6
Tabulka 2 - pokračování
| Bod | Tlak PkPa | X | Teplota AK | H kJ/kg | G/G14 | Průtok kg/s | Fáze |
| 25 | - | Voda | 371,15 | 410,31 | 5,4766 | 319,499 | |
| 26 | - | Voda | 349,55 | 319,87 | 5,4766 | 319,499 |
Tabulka 3
| Bod | Tlak PkPa | X | Teplota TK | H kJ/kg | G/G14 | Průtok kg/s | Fáze |
| 10 | 2012,5 | 0,4826 | 368,37 | 187,75 | 0,6506 | 37,104 | Nasycená Kapalina |
| 11 | 1874,6 | 0,4826 | 315,94 | -54,80 | 0,6506 | 37,104 | Kapalina 49° |
| 12 | 519,5 | 0,4826 | 315,97 | -54,80 | 0,6506 | 37,104 | Vlhkost 0,9994 |
| 13 | 519,5 | 0,6527 | 315,94 | 419,84 | 1,0000 | 57,033 | Vlhkost 0,6669 |
| 14 | 512,6 | 0,6527 | 295,59 | -110,25 | 1,0000 | 57,033 | Nasycená Kapalina |
| 15 | 2184,9 | 0,6527 | 313,14 | -28,91 | 1,0000 | 57,033 | Kapalina 36° |
| 16 | 2081,5 | 0,6527 | 346,77 | 128,88 | 1,0000 | 57,033 | Nasycená Kapalina |
| 17 | 2012,5 | 0,6527 | 368,37 | 635,51 | 1,0000 | 57,033 | Vlhkost 0,6506 |
| 21 | 2219,4 | 0,6527 | 295,95 | -107,41 | 1,0000 | 57,033 | Kapalina 54° |
| 19 | 516,1 | 0,6527 | 311,39 | 341,32 | 1,0000 | 57,033 | Vlhkost 0,7104 |
| 30 | 2012,5 | 0,9693 | 368,37 | 1469,19 | 0,3494 | 19,928 | Nasycená pára |
| 34 | 519,5 | 0,9693 | 315,70 | 1303,58 | 0,3494 | 19,928 | Vlhkost 0,0474 |
| 23 | - | Voda | 291,15 | 75,36 | 8,1318 | 463,780 | |
| 24 | - | Voda | 304,41 | 130,88 | 8,1318 | 463,780 | |
| 25 | - | Voda | 371,15 | 410,31 | 5,6020 | 319,499 | |
| 26 | - | Voda | 349,55 | 319,87 | 5,6020 | 319,499 |
-8CZ 289119 B6
Tabulka 4
| Bod | Tlak PkPa | X | Teplota TK | H KJ/kg | G/G14 | Průtok kg/s | Fáze |
| 10 | 1477,5 | 0,4059 | 368,37 | 186,20 | 0,7420 | 49,836 | Nasycená kapalina |
| 11 | 1339,7 | 0,4059 | 298,63 | -128,63 | 0,7420 | 49,836 | Kapalina 66° |
| 12 | 361,8 | 0,4059 | 298,80 | -128,63 | 0,7420 | 49,836 | Kapalina 18° |
| 29 | 361,8 | 0,5480 | 313,41 | 247,58 | 1,0000 | 67,167 | Vlhkost 0,7825 |
| 14 | 358,4 | 0,5480 | 295,59 | -139,70 | 1,0000 | 67,167 | Nasycená kapalina |
| 21 | 1684,4 | 0,5480 | 295,83 | -137,61 | 1,0000 | 67,167 | Kapalina 54° |
| 16 | 1546,5 | 0,5480 | 346,77 | 95,97 | 1,0000 | 67,167 | Nasycená kapalina |
| 17 | 1477,5 | 0,5480 | 368,37 | 526,17 | 1,0000 | 67,167 | Vlhkost 0,742 |
| 30 | 1477,5 | 0,9567 | 368,37 | 1503,74 | 0,2580 | 17,331 | Nasycená pára |
| 34 | 361,8 | 0,9567 | 318,81 | 1329,4 | 0,2580 | 17,331 | Vlhkost 0,0473 |
| 23 | - | Voda | 291,15 | 75,36 | 5,7346 | 385,178 | |
| 24 | - | Voda | 307,28 | 142,89 | 5,7346 | 385,178 | |
| 25 | - | Voda | 371,15 | 410,31 | 4,7568 | 319,499 | |
| 26 | - | Voda | 349,55 | 319,87 | 4,7568 | 319,499 |
Tabulka 5
Výkonový přehled KCS34 - případ 1
| Vstupující teplo | 28 893,87 kW | 553,08 kJ/kg |
| Vstupující teplo | 25 638,63 kW | 490,76 kJ/kg |
| Σ poklesu entalpie v turbíně | 3 420,86 kW | 65,48 kJ/kg |
| Práce turbíny | 3 184,82 kW | 60,96 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla ΔΗ 1,36 | 175,97 kW | 3,37 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla a čerpadla chladivá | 364,36 kW | 6,98 kJ/kg |
| Síť | 2 820,46 kW | 53,99 kJ/kg |
| Celkový výstup | 3 148,82 kWe |
| Výstup cyklu | 3 008,85 kWe |
| Výstup do sítě | 2 820,46 kWe |
-9CZ 289119 B6
| Tepelná účinnost sítě | 9,76 % |
| Druhý zákonný limit | 17,56% |
| Druhá zákonná účinnost | 55,58% |
| Měrná spotřeba solanky | 113,28 kg/MJ |
| Měrný výstup energie | 8,82 kJ/kg |
Tabulka 6
Výkonový přehled KCS34 - případ 2
| Hmotnostní průtok turbíny | 58,34 kg/s 463 016 lb/hod |
| Pt30 objemový průtok | 4 044,45 1/s 514 182ftA3/hod |
| Vstupující teplo | 28 893,87 kW | 495,28 kJ/kg |
| Vystupující teplo | 25 578,48 kW | 438,45 kJ/kg |
| Σ poklesu entalpie v turbíně | 3 500,33 kW | 60,01 kJ/kg |
| Práce turbíny | 3 258,81 kW | 55,87 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla ΔΗ 1,36 | 196,51 kW | 3,37 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla a čerpadla chladivá | 408,52 kW | 7,00 kJ/kg |
| Síť | 2 850,29 kW | 48,85 kJ/kg |
| Celkový výstup | 3 258,81 kWe |
| Výstup cyklu | 3 062,30 kWe |
| Výstup do sítě | 2 850,29 kWe |
| Tepelná účinnost sítě | 9,86 % |
| Druhý zákonný limit | 17,74% |
| Druhá zákonná účinnost | 55,60 % |
| Měrná spotřeba solanky | 112,09 kg/MJ |
| Měrný výstup energie | 8,89 kJ/kg |
Tabulka 7
Výkonový přehled KCS34 - případ 3
| Hmotnostní průtok turbíny | 57,03 kg/s 452 648 lb/hod |
| Pt30 objemový průtok | 4 474,71 1/s 568 882 ftA3/hod |
-10CZ 289119 B6
| Vstupující teplo | 28 893,87 kW | 506,63 kJ/kg |
| Vystupující teplo | 25 754,18 kW | 451,57 kJ/kg |
| Σ poklesu entalpie v turbíně | 3 300,55 kW | 57,87 kJ/kg |
| Práce turbíny | 3 072,82 kW | 53,87 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla ΔΗ 1,36 | 170,92 kW | 3,00 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla a čerpadla chladivá | 341,75 kW | 6,00 kJ/kg |
| Síť | 2 731,07 kW | 47,89 kJ/kg |
| Celkový výstup | 3 072,82 kWe |
| Výstup cyklu | 2 901,89 kWe |
| Výstup do sítě | 2 731,07kWe |
| Tepelná účinnost sítě | 9,45 % |
| Druhý zákonný limit | 17,39% |
| Druhá zákonná účinnost | 54,34 % |
| Měrná spotřeba solanky | 116,99 kg/MJ |
| Měrný výstup energie | 8,57 kJ/kg |
| Teplo do parního kotle | 15 851,00 kW | 1342,61 kJ/kg |
| Vystupující teplo | 10 736,96 kW | 909,44 kJ/kg |
Tabulka 8
Výkonový přehled KCS34 - případ 4
| Hmotnostní průtok turbíny | 67,17 kg/s 533 080 lb/hod |
| Pt30 objemový průtok | 7 407, 64 1/s 941754 ftA3/hod |
| Vstupující teplo | 28 893,87 kW | 430,17 kJ/kg |
| Vystupující teplo | 26 012,25 kW | 387,28 kJ/kg |
| Σ poklesu entalpie v turbíně | 3 020,89 kW | 44,98 kJ/kg |
| Práce turbíny | 2 812,45 kW | 41,87 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla ΔΗ 1,36 | 41,87 kJ/kg | 2,21 kJ/kg |
| Výkon napájecího čerpadla a čerpadla chladivá | 289,86 kW | 4,33 kJ/kg |
| Síť | 2 522,59 kW | 37,56 kJ/kg |
| Celkový výstup | 2 812,45 kWe |
| Výstup cyklu | 2 664,46 kWe |
| Výstup do sítě | 2 522,59 kWe |
-11 CZ 289119 B6
| Tepelná účinnost sítě | 8,73 % |
| Druhý zákonný limit | 17,02% |
| Druhá zákonná účinnost | 51,29% |
| Měrná spotřeba solanky | 126,66 kg/MJ |
| Měrný výstup energie | 7,85 kJ/kg |
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (4)
Hide Dependent
translated from
Claims (4)
Hide Dependent
translated from
1. Způsob převádění tepla na využitelnou energii v termodynamickém cyklu, vyznačující se tím, že pracovní proud, obsahující složku s nízkou teplotou bodu varu a složku s vyšší teplotou bodu varu, se ohřívá zdrojem (25, 26) vnějšího tepla pro vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu, ohřátý plynný pracovní proud se rozděluje v prvním separátorů (S) pro vytvoření ohřátého plynného bohatého proudu, majícího relativně více složky s nízkou teplotou bodu varu, a chudého proudu, majícího relativně méně složky s nízkou teplotou bodu varu, ohřátý plynný bohatý proud expanduje pro převádění energie proudu na využitelnou formu energie a pro vytvoření expandovaného upotřebeného bohatého proudu, a chudý proud a expandovaný upotřebený bohatý proud se směšují pro vytvoření pracovního proudu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že po směšování a před ohříváním vnějším zdrojem (25, 26) tepla pracovní proud kondenzuje prostřednictvím přenášení tepla na nízkoteplotní zdroje (23, 24) v prvním tepelném výměníku (HE-1), přičemž se pracovní proud poté přečerpává na vyšší tlak.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že expandování se provádí v prvním expanzním kroku ave druhém expanzním kroku, kde ohřátý plynný bohatý proud částečně expanduje pro vytvoření částečně expandovaného bohatého proudu v prvním expanzním kroku, přičemž se dále rozděluje částečně expandovaný bohatý proud na první část a na druhou část, přičemž první část expanduje pro vytvoření expandovaného upotřebeného bohatého proudu v druhém expanzním kroku, a přičemž se dále druhá část směšuje s chudým proudem před směšováním chudého proudu a expandovaného upotřebeného bohatého proudu.
4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tí m, že ve druhém tepelném výměníku (HE-2) se teplo přenáší z pracovního proudu před kondenzováním tohoto pracovního proudu na pracovní proud po přečerpání tohoto pracovního proudu na vyšší tlak a před jeho ohříváním vnějším zdrojem (25,26) tepla.
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že ve třetím tepelném výměníku (HE-3) se teplo přenáší z chudého proudu na pracovní proud po přečerpání pracovního proudu na vyšší tlak a před jeho ohříváním vnějším zdrojem (25,26) tepla.
6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že ve třetím tepelném výměníku (HE-3) se teplo přenáší z chudého proudu na pracovní proud po ohřátí pracovního proudu v druhém tepelném výměníku (HE-2) a před jeho ohříváním vnějším zdrojem (25, 26) tepla.
7. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že pracovní proud se po přečerpání a před ohříváním vnějším zdrojem (25, 26) tepla rozděluje na první pracovní podružný proud (117) a na druhý pracovní podružný proud (118), přičemž při ohřívání vnějším zdrojem (25, 26) tepla se první pracovní podružný proud (117) ohřívá vnějším zdrojem (25, 26) tepla pro
-12CZ 289119 B6 vytvoření ohřátého prvního pracovního podružného proudu (17) a poté se ohřátý první pracovní podružný proud (17) směšuje s druhým pracovním podružným proudem (118) pro vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu (19).
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že ve čtvrtém tepelném výměníku (HE-4) se teplo přenáší z chudého proudu do druhého pracovního podružného proudu (118).
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ohřívání vnějším zdrojem (25, 26) tepla se provádí v pátém tepelném výměníku (HE-5).
10. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že při rozdělování se částečně expandovaný bohatý proud rozděluje na parní část a kapalnou část, přičemž první část obsahuje alespoň díl z parní části, a druhá část obsahuje kapalnou část.
11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že díl parní části se směšuje s kapalnou částí pro vytvoření druhé části.
12. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že v tepelném výměníku (HE-3) se teplo přenáší z chudého proudu, smíšeného s druhou částí, do pracovního proudu před ohříváním pracovního proudu vnějším zdrojem tepla (25,26).
13. Zařízení pro převádění tepla na využitelnou energii, které obsahuje ohřívač (HE-5) pro ohřívání pracovního proudu, obsahujícího složku s nízkou teplotou bodu varu a složku s vyšší teplotou bodu varu, vnějším zdrojem (25, 26) tepla pro vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu, první separátor (S), zapojený pro přijímání ohřátého plynného pracovního proudu a pro odvádění ohřátého plynného bohatého proudu, majícího relativně větší množství složky s nízkou teplotou bodu varu, a chudého proudu, majícího relativně menší množství složky s nízkou teplotou bodu varu, expandér (T), zapojený pro přijímání ohřátého plynného bohatého proudu a pro převádění energie tohoto proudu na využitelnou formu energie a pro odvádění expandovaného upotřebeného bohatého proudu, a první směšovač (M3) proudu, zapojený pro směšování chudého proudu a expandovaného upotřebeného bohatého proudu a pro odvádění pracovního proudu, přičemž je výstup prvního směšovače (M3) proudu připojen ke vstupu ohřívače (HE-5), přičemž dále obsahuje první tepelný výměník (HE-1) pro kondenzování pracovního proudu přenosem tepla do nízkoteplotního zdroje (23, 24), a čerpadlo (P) pro následné přečerpávání pracovního proudu na vyšší tlak, které jsou zapojeny mezi prvním směšovačem (M3) proudu a ohřívačem (HE-5), vyznačující se tím, že dále obsahuje druhý tepelný výměník (HE-2), zapojený pro přenos tepla z pracovního proudu před jeho kondenzací do pracovního proudu po jeho přečerpání na vyšší tlak čerpadlem (P) a před ohříváním vnějším zdrojem (25,26) v ohřívači (HE-5).
14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se t í m , že expandér (T) obsahuje první expanzní stupeň (TI) a druhý expanzní stupeň (T2), přičemž první expanzní stupeň (TI) je zapojen pro přivádění ohřátého plynného bohatého proudu a pro odvádění částečně expandovaného bohatého proudu, přičemž dále obsahuje rozdělovač proudu, zapojený pro přivádění částečně expandovaného bohatého proudu a pro jeho rozdělování na první část a na druhou část, přičemž je druhý stupeň (T2) zapojen pro přivádění první části a pro její expandování pro vytvoření expandovaného upotřebeného bohatého proudu, a dále obsahuje druhý směšovač (M2) proudu, zapojený pro směšování druhé části s chudým proudem před směšováním chudé části s expandovaným upotřebeným bohatým proudem v prvním směšovači (M3) proudu.
15. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se t í m , že dále obsahuje třetí tepelný výměník (HE-3), zapojený pro převádění tepla z chudého proudu do pracovního proudu poté, co
- 13 CZ 289119 B6 pracovní proud získal teplo v druhém tepelném výměníku (HE-2), a před ohříváním vnějším zdrojem (25,26) tepla v ohřívači (HE-5).
16. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že dále obsahuje rozdělovač (S3) 5 proudu, zapojený pro rozdělování pracovního proudu po přečerpání v čerpadle (P) a před ohříváním vnějším zdrojem (25, 26) tepla v ohřívači (HE-5) na první pracovní podružný proud a na druhý pracovní podružný proud, přičemž ohřívač (HE-5) je určen pro ohřívání prvního pracovního podružného proudu pro vytvoření ohřátého prvního pracovního podružného proudu, a třetí směšovač (MI) proudu, zapojený pro směšování ohřátého prvního pracovního podružného ío proudu s druhým pracovním podružným proudem pro vytvoření ohřátého plynného pracovního proudu.
17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že dále obsahuje čtvrtý tepelný výměník (HE-4), zapojený pro přenášení tepla z chudého proudu do druhého pracovního
15 podružného proudu.
18. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že ohřívačem (HE-5) je pátý tepelný výměník.
20 19. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že rozdělovač proudu obsahuje druhý separátor (S2), který je zapojen pro přivádění částečně expandovaného bohatého proudu a pro jeho rozdělování na parní část a kapalnou část, přičemž první část obsahuje alespoň díl parní části, a druhá část obsahuje kapalnou část.
25 20. Zařízení podle nároku 19, vyznačující se tí m , že rozdělovač proudu obsahuje čtvrtý směšovač (M4) proudu, zapojený pro směšování dílu parní části z druhého separátoru (S2) s kapalnou částí z druhého separátoru (S2) pro vytvoření druhé části.
21. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že dále obsahuje tepelný výměník 30 (HE-3), zapojený pro přenášení tepla z chudého proudu s druhou částí do pracovního proudu před ohříváním pracovního proudu vnějším zdrojem (25, 26) tepla v ohřívači (HE-5).
4 výkresy