DE1012312B - Thermodynamischer Kreisprozess - Google Patents

Thermodynamischer Kreisprozess

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DE1012312B
DE1012312B DEB36819A DEB0036819A DE1012312B DE 1012312 B DE1012312 B DE 1012312B DE B36819 A DEB36819 A DE B36819A DE B0036819 A DEB0036819 A DE B0036819A DE 1012312 B DE1012312 B DE 1012312B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

  • Thermodynamischer Kreisprozeß Die Erfindung betrifft einen thermodynamischen Kreisprozeß, bei dem ein aus mindestens zwei Komponenten mit verschiedenen Siedebereichen bestehendes Stoffgemisch in Gasphase einer Kraftmaschine zugeführt und in dieser entspannt wird.
  • Es ist bekannt, thermodynamische Kreisprozesse in der Weise durchzuführen, daß als Arbeitsmittel nicht ein homogener Stoff, sondern ein Gemisch von mindestens zwei Komponenten verwendet wird, das durch Wärmezufuhr oder bei seiner Entstehung in einem chemischen Prozeß erhitzt und in Gasphase einer Kraftmaschine zugeführt wird. Es ist ferner bekannt, den Entspannungsverlauf so durchzuführen, daß niedriger siedende Komponenten des Gemisches ganz oder teilweise auskondensieren. Es ist ferner auch bekannt, die Maschine mit mehreren Entnahmen auszuführen.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei bekannte Verfahren dieser Art, und zwar Fig. 1 einen geschlossenen, Fig. 2 einen offenen Kreislauf, z. B. eine Druckvergasung. Mit a) wurde das Schaltschema, mit b) das zugehörige Mengenfließschema bezeichnet. In Fig. 1 a) bedeutet a beispielsweise einen Erhitzer (Dampfkessel), dem ein Gemisch von mindestens zwei Stoffen verschiedener Siedebereiche zugeführt wird. Dem Dampfkessel wird ein Gas entnommen, das im wesentlichen aus der niedriger siedenden Gemischkomponente besteht, während ein zweiter Teilstrom, bestehend im wesentlichen aus den schwerer siedenden Komponenten, dem Dampferzeuger flüssig entnommen und nach erfolgter Entspannung und Abkühlung im tiefsten Temperaturbereich des Prozesses dem in der Kraftmaschine entspannten ersten Teilstrom wieder zugemischt wird. Ähnliche Schaltungen sind in der Technik der Atomkraftwerke als Dual Cycle für homogene Arbeitsmittel bekannt. Die in Fig.1 dargestellte Einschaltung einer Regenerativvorwärinung in den Hilfskreislauf der ebenfalls stufenweise entspannten Flüssigkeit ist bereits bekannt. In dieser Schaltung wird also der gasförmige Teilstrom in der Kraftmaschine b entspannt, im Kondensator c verflüssigt, durch die Speisepumpe d auf den Betriebsdruck des Kessels gefördert und in den Regenerativvorwärmern f auf eine hohe Speisewassertemperatur vorgewärmt, die gleichzeitig auf der wärmeabgebenden Seite von der ebenfalls in Kraftmaschinen e entspannten, aus dem Kessel rückgeführten Flüssigkeit durchflossen werden.
  • In Fig. 2a) wurde ein Druckvergasungsprozeß dargestellt. Die Bezeichnungen b für die Kraftmaschine und e für Wärmetauscher wurden beibehalten. An die Stelle der Speisepumpe d tritt jedoch ein Gebläse g und an die Stelle des indirekten Wärmetauschers (Dampfkessel a) eine offene Brennkammer bzw. ein Gasgenerator h. Die Abgase der Kraftmaschine können in einem Kühler i abgekühlt werden. Im Fließschema (Fig. 2b) wurde dargestellt, daß die Gemischkomponenten im wesentlichen erst durch die chemische Umwandlung in dem Reaktorbehälter da entstehen und anschließend die schwerer siedenden, bei der Entspannung verflüssigten Bestandteile des Gasgemisches in der Maschine ausgeschleudert und stufenweise aus dieser abgezogen werden.
  • Fig.3 stellt das neu vorgeschlagene Verfahren dar, das auf einer Kombination der in Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahren beruht. Es handelt sich um einen geschlossenen Kreisprozeß, dessen Schaltschema und Elemente mit Fig. 1 a) übereinstimmen. Der Unterschied im Verfahrensverlauf ist jedoch im Mengenfließschema ersichtlich. Die Entspannung des Stoffgemisches in der Kraftmaschine erfolgt nämlich jetzt ähnlich wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren in der Weise, daß während des Expansionsverlaufs ein Teil des Gemisches auskondensiert und dieses bereits in der Maschine in Teilströme zerlegt wird, wobei Teilströme, die einen erheblichen Anteil der verflüssigten Komponenten des Gemisches enthalten, stufenweise der Kraftmaschine entnommen und Teilströme, die vorwiegend gasförmige Komponenten enthalten, in der Kraftmaschine weiter entspannt werden, und daß ferner die Entnahmeteilströme in einen Regenerativprozeß rückgeführt und stufenweise mit dein bis zur letzten Druckstufe entspannten Gas wieder zu einem Gemisch etwa der ursprünglichen Zusammensetzung vermischt werden.
  • Der Prozeß kann auch so geführt werden, daß die Rückführung von teils flüssigen, teils gasförmigen Gemischen aus der Kraftmaschine in eine Regenerativvorwärmung im wesentlichen auf den oberen Temperaturbereich des Kreisprozesses beschränkt bleibt. Der wesentliche Unterschied gegenüber bekannten Mehrstoffkreisprozessen besteht darin, daß die Zusammensetzung des in der Kraftmaschine eintretenden Gasgemisches von der des aus der letzten Druckstufe austretenden Teilstromes abweicht und der Expansionsverlauf in der Maschine ähnlich wie bei Wasserdampf-Sattdampf-Prozessen so geführt werden kann, däß bestimmte Grenzwerte der Endnässe in den einzelnen Stufen nicht überschritten werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Thermodynamischer Kreisprozeß, bei dem ein aus mindestens zwei Komponenten mit verschiedenen Siedebereichen bestehendes Stoffgemisch in Gasphase einer Kraftmaschine zugeführt und in dieser entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des stufenweise erfolgenden Entspannungsverlaufes mindestens eine Komponente des Gemisches teilweise verflüssigt und das Gemisch in Teilströme zerlegt wird, wobei Teilströme, die einen erheblichen Anteil der verflüssigten Bestandteile enthalten, stufenweise der Kraftmaschine entnommen und Teilströme, die vorwiegend gasförmige Komponente enthalten, in der Kraftmaschine weiter entspannt werden, und daß ferner die Entnahmeteilströme in einen Regenerativprozeß rückgeführt und stufenweise mit dem bis zur letzten Druckstufe entspannten Gas wieder zu einem Gemisch etwa der ursprünglichen Zusammensetzung vermischt werden.
  2. 2. Thermodynamischer Kreisprozeß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung von Teilströmen, die zum Teil flüssige Bestandteile enthalten, aus der Kraftmaschine in eine Regenerativvorwärmung im wesentlichen auf den oberen Temperaturbereich des Kreisprozesses beschränkt bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 421434, 906 698, 906 337, 467 663.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE421434C (de) * 1924-11-15 1925-11-12 Ernst Koenemann Dr Ing Einrichtung zur Umformung von Waermemengen durch Einleiten von Dampf in geeignete Fluessigkeiten (z. B. Kaliauge)
DE467663C (de) * 1928-10-29 Arnold Jrinyi Dampfkraftanlage
DE906337C (de) * 1950-09-12 1954-03-11 Henning Fock Verfahren zur Kondensatvorwaermung bei Mischdampfkraftanlagen
DE906698C (de) * 1950-06-16 1954-03-18 Henning Fock Dampfkraftanlage mit zweckerforderlich zusammengesetzten Mischdaempfen

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