DE102016010168A1 - Device and method as a CO2 drive turbine by using the thermal energy of a heat pump - Google Patents
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Abstract
Diese Technologie, die auf den Enthalpie-Differenzen einer Wärmepumpe beruht, soll eingesetzt werden, um den allgemeinen Kraftstoffverbrauch und den Ausstoß von Schadstoffen durch herkömmliche Flugzeugtriebwerke zu reduzieren. Zum Antrieb dieser Vorrichtung wird im Vergleich zu konventionellen Turbinen eine geringere Menge an Energie benötigt. Mittels einer Wärmepumpe werden Druck- und Temperaturunterschiede erzeugt, die es erlauben den Druck von CO2 soweit zu erhöhen, dass dadurch eine angeschlossene Turbine wirtschaftlich angetrieben werden kann. Die Vorrichtung kommt als Flugzeug-Triebwerk zum Einsatz.This technology, which is based on the enthalpy differences of a heat pump, should be used to reduce the overall fuel consumption and emissions of pollutants by conventional aircraft engines. To drive this device, a smaller amount of energy is needed compared to conventional turbines. By means of a heat pump pressure and temperature differences are generated, which allow to increase the pressure of CO2 so far that a connected turbine can be economically driven. The device is used as an aircraft engine.
Description
EINLEITUNGINTRODUCTION
Verfahren als Thermo-Turbine für den Antrieb von Flugzeugen mittels den Enthalpie-Differenzen einer Wärmepumpe, mit denen ein Hochdruckgas (wie z. B. R744, R744A usw.) bei gleichbleibender Dichte wärmt und nach dessen Expansion verflüssigt wird. Es können u. U. auch 2- oder mehrstufige Wärmepumpen eingesetzt werden.Process as a thermal turbine for the propulsion of aircraft using the enthalpy differences of a heat pump, with which a high-pressure gas (such as R744, R744A, etc.) warms at a constant density and is liquefied after its expansion. It can u. U. also 2- or multi-stage heat pumps can be used.
NAME DER ERFINDUNGNAME OF THE INVENTION
Vorrichtung und Verfahren als CO2-Antriebsturbine mittels der Nutzung der thermischen Energien einer Wärmepumpe.Device and method as a CO2 drive turbine by using the thermal energy of a heat pump.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
- Turbinen, AntriebstechnikTurbines, drive technology
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es ist nicht bekannt, ob Wärmepumpen genutzt werden um Druckdifferenzen in den Antriebsturbinen eines Flugzeugs zu erzeugen.It is not known if heat pumps are used to generate pressure differences in the propulsion turbines of an aircraft.
DAS ZUGRUNDELIEGENDE PROBLEMTHE ROUNDING PROBLEM
Der Schadstoffausstoß von Flugzeug-Triebwerken soll wegen den derzeitigen Auflagen und Ziele der nationalen und internationalen Behörden aufgrund des Klimawandels und der Umweltverschmutzung reduziert werden. Das kann man erreichen, indem alternative Techniken angewandt werden, die den Treibstoffverbrauch konventioneller Triebwerke reduzieren.Aircraft engine pollutant emissions are expected to be reduced as a result of climate change and pollution, given the current requirements and targets of national and international authorities. This can be achieved by using alternative techniques that reduce the fuel consumption of conventional engines.
ALLGEMEINESGENERAL
Dieses Verfahren nutzt die Eigenschaft eines flüssigen Hochdruckgases (wie z. B. CO2) mit geringer Temperaturerhöhung und gleichbleibender Dichte hohe Druckunterschiede zu erzielen.This method uses the property of a liquid high-pressure gas (such as CO2) with low temperature increase and constant density to achieve high pressure differences.
Gemäß den physikalischen Gesetzen der Energieerhaltung handelt es sich hierbei vorwiegend um künstlich erzeugte Temperatur- und Druckunterschiede. Es wird sowohl die Energiezufuhr durch die Verdampfung eines Kältemittels, als auch die Energieabfuhr durch die Verflüssigung eines Kältemittels in einem physikalisch geschlossenem System eines Carnot-Kreisprozesses (Kälteprozess) als Energiequelle genutzt.According to the physical laws of energy conservation, these are predominantly artificially produced temperature and pressure differences. It uses both the energy supply by the evaporation of a refrigerant, as well as the energy dissipation by the liquefaction of a refrigerant in a physically closed system of a Carnot cycle process (cooling process) as an energy source.
Alle nachfolgend beschriebenen Ventile können direkt- oder pilotgesteuert ausgeführt werden. Alle Druckregelventile können mechanisch, thermo-mechanisch, oder über Druck- oder Temperaturtransmitter und einer Elektronik angesteuert werden. Die Antriebe aller automatisierten Ventile können entweder mechanisch, elektro-mechanisch, elektrisch, elektro-magnetisch, pneumatisch, hydraulisch, oder gleichwertig ausgeführt werden. Die aufgeführten Wärmetauscher können sowohl als Rohrbündel-, als auch als Platten-, oder Micro-Channel-Wärmetauscher oder sonstigen Technologien ausgeführt werden.All valves described below can be executed directly or pilot-controlled. All pressure control valves can be controlled mechanically, thermo-mechanically, or via pressure or temperature transmitters and electronics. The drives of all automated valves can be either mechanical, electro-mechanical, electrical, electro-magnetic, pneumatic, hydraulic, or equivalent. The listed heat exchangers can be designed as tube bundle, as well as plate, or micro-channel heat exchangers or other technologies.
Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren, das als Triebwerk von Flugzeugen eingesetzt wird, erzeugt mittels der Kondensationsenergie einer Wärmepumpe hohe Drücke von > 900 bar, die auf die Hochdruck-Turbine eines Triebwerkes wirken. Die Hochdruck-Turbine (A2) und die Niederdruck-Turbinen (A3 & A4) sind über ein Getriebe (A15) mit dem Fan (A14) des Triebwerkes verbunden.The apparatus described below and the method described, which is used as an engine of aircraft, generated by the condensation energy of a heat pump high pressures of> 900 bar, which act on the high-pressure turbine of an engine. The high-pressure turbine (A2) and the low-pressure turbines (A3 & A4) are connected via a gearbox (A15) to the fan (A14) of the engine.
TECHNISCHE BESCHREIBUNGTECHNICAL DESCRIPTION
Fig. 1:Fig. 1:
Darstellung des Flugzeug-Triebwerkes (A1) mit Fan (A14), Getriebe (A15), Hochdruck-Turbine (A2), Niederdruck-Turbinen (A3 & A4) und Mantelstrom (A16). Das Triebwerk (A1) wird mit einem Hochdruckgas, wie z. B. CO2 betrieben, indem das Ventil (A5) öffnet und ein definiertes Volumen an CO2 unter einem hohen Druck in die Hochdruck-Turbine (A2) geleitet wird. Das CO2 expandiert über mehrere Turbinen (es werden hier 3 Turbinen dargestellt, jedoch kann diese Anzahl nach oben oder nach unten variieren). Die Kraft wird über ein Getriebe (A15) und auf den Fan (A14) übertragen.Representation of the aircraft engine (A1) with fan (A14), transmission (A15), high-pressure turbine (A2), low-pressure turbines (A3 & A4) and sheath flow (A16). The engine (A1) is filled with a high-pressure gas such. B. CO2 operated by the valve (A5) opens and a defined volume of CO2 under a high pressure in the high-pressure turbine (A2) is passed. The CO2 expands over several turbines (3 turbines are shown here, but this number can vary upwards or downwards). The power is transmitted via a gearbox (A15) and to the fan (A14).
Fig. 2:Fig. 2:
Darstellung der Kreisprozesse im log p-h-Diagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise. Es wird darauf hingewiesen, dass die Zeichnung lediglich zum Verständnis der Funktion gedacht ist.Representation of the cycle processes in the log p-h diagram to illustrate the mode of operation. It should be noted that the drawing is intended only to understand the function.
Der einstufige Wärmpumpenkreislauf mit Verdichter (C1), kann alternativ auch 2- oder 3-stufig ausgeführt werden. Es können unterschiedliche Kältemittel zum Einsatz kommen. Der Verdampfer kühlt das expandierte Hochdruckgas [wie z. B. R744, R744A, R503 etc.) nachfolgend nur als CO2 bezeichnet] von Punkt [4] auf Punkt [1] ab und verflüssigt es im subkritischen Bereich (unterhalb des kritischen Punktes). Das verflüssigte CO2 wird in einem gekühlten Sammler (bei z. B. –30°C) angesammelt (Punkt [1]) und anschließend über den Wärmetauscher (C20 bzw. C21) auf z. B. 80°C erwärmt (Punkt [2]), wodurch sich eine Drucksteigerung von ca. 21 bar auf ca. 900 bar ergibt. Das heiße Abgas des mit Kraftstoffbetriebenen Verdichter-Antriebsmotors (C1b) wird über das temperaturgesteuerte 3-Wege-Regelventil (C28) in den Wärmetauscher (C23) geleitet, um das CO2 von Punkt [2] auf Punkt [3] (
Alle Werte sind überschlägig angesetzt und dienen lediglich dem Verständnis des Verfahrens und des Konzeptes. Die Drücke können entsprechend begrenzt werden.All values are estimated and are intended only to understand the process and the concept. The pressures can be limited accordingly.
Das flüssige und im transkritischen Bereich unter hohem Druck stehende CO2 wird über das druckgeregelte Einspritzventil (A5) zuerst in die Hochdruckturbine (A2) und anschließend in die Niederdruck-Turbinen (A3, A4) geleitet. Der Druck wird hierbei von z. B. 900 bar auf z. B. 21 bar reduziert (von Punkt [3] auf Punkt [4]). Das CO2 wird aus der Turbine geleitet, bei z. B. 21 bar (–18°C) verflüssigt und im Sammler, der auf z. B. –30°C vorgekühlt ist, angesammelt. Zur Kühlung der Sammler, sowie zur Verflüssigung von CO2 kann u. U. zusätzlich oder alternativ die kalte Außenluft von –30°C bis –45°C in einer Flughöhe von z. B. 10 km genutzt werden, indem entsprechende Wärmetauscher eingesetzt werden.The liquid CO2, which is under high pressure in the transcritical range, is directed via the pressure-controlled injection valve (A5) first into the high-pressure turbine (A2) and then into the low-pressure turbines (A3, A4). The pressure is hereby z. B. 900 bar on z. B. 21 bar reduced (from point [3] to point [4]). The CO2 is discharged from the turbine, at z. B. 21 bar (-18 ° C) liquefied and in the collector, the z. B. is pre-cooled to -30 ° C, accumulated. For cooling the collector, as well as for the liquefaction of CO2 u. U. additionally or alternatively, the cold outside air from -30 ° C to -45 ° C at an altitude of z. B. 10 km can be used by appropriate heat exchangers are used.
Die Verdichtungstemperaturen am Austritt des Verdichters (C1) und/oder die Verflüssigungsenergie des Wärmepumpenkreislaufes werden für die Erwärmung vom flüssigen CO2 im Sammler (A6 bzw. B6) verwendet. Die Restenergie kann zur zusätzlichen oder alternativen Beheizung der Flugzeugkabine genutzt werden.The compression temperatures at the outlet of the compressor (C1) and / or the liquefaction energy of the heat pump cycle are used for the heating of the liquid CO2 in the collector (A6 or B6). The residual energy can be used for additional or alternative heating of the aircraft cabin.
Fig. 3:3:
Auszug aus einem CO2 log p-h-Diagramm (Druck-Enthalpie) mit der Isochore von ca. 1.000 kg/m3. Bei Erwärmung von flüssigem CO2 von ca. –18°C auf ca. 80°C, erhöht sich der Druck im geschlossenen Behälter von ca. 21 bar auf ca. 900 bar. Es können auch andere Isochoren und Temperaturen verwendet werden, sodass die spezifischen Drücke an konventionelle Triebwerke angepasst werden können.Extract from a CO2 log ph diagram (pressure enthalpy) with the isochore of about 1,000 kg / m 3 . When liquid CO2 is heated from approx. -18 ° C to approx. 80 ° C, the pressure in the closed container increases from approx. 21 bar to approx. 900 bar. Other isochores and temperatures can also be used so that the specific pressures can be adjusted to conventional engines.
Fig. 4:4:
Schematische Darstellung des rechtsläufigen CO2-Kreislaufes (im Uhrzeigersinn). Der Sammler (A6) wird von der Wärmepumpe (alternativ auch von der Außenluft) auf z. B. –30°C gekühlt. Das Magnetventil (A11) ist geöffnet, sodass das verflüssigte CO2 aus dem Verflüssiger (C2) angestaut werden kann. Der mit flüssigem CO2 befüllte Sammler (B6) wird von der Wärmepumpe auf z. B. 80°C beheizt. Das Magnetventil (B7) ist geöffnet und bei ebenfalls geöffnetem Magnetventil (C26) stehen z. B. 900 bar am Druckregler (C27) an.Schematic representation of the clockwise CO2 cycle (clockwise). The collector (A6) is from the heat pump (alternatively also from the outside air) on z. B. -30 ° C cooled. The solenoid valve (A11) is open, so that the liquefied CO2 from the condenser (C2) can be accumulated. The filled with liquid CO2 collector (B6) is from the heat pump to z. B. heated 80 ° C. The solenoid valve (B7) is open and with also open solenoid valve (C26) are z. B. 900 bar on the pressure regulator (C27).
Der Flüssigkeitsstandregler überwacht den maximalen CO2 Flüssigkeitsstand im Behälter (C24), welcher so einreguliert wird, dass sich das CO2 bei Temperaturerhöhung ausdehnen kann. Wird der maximal gewünschte Flüssigkeitsstand überschritten, wird das Magnetventil (C26) geschlossen. Der Eintritts-Druckregler (C27) verhindert, dass der Druck im Sammler (A6 bzw. B6) unter den eingestellten Sollwert von z. B. 900 bar fällt, wenn das Magnetventil (C26) geöffnet wird. Das unter hohem Druck stehende CO2 wird im Behälter (C24) mit Hilfe des Abgases des Verdichter-Antriebsmotors (C1b) auf höhere Temperaturen nachgeheizt, um die Dichte vom CO2 im transkritischen Bereich zu reduzieren. Öffnet das Einspritzventil (A5) bei einem vordefinierten Druck, wird das Triebwerk (A1) entsprechend angetrieben.The liquid level controller monitors the maximum CO2 level in the tank (C24), which is regulated so that the CO2 can expand when the temperature rises. If the maximum desired fluid level is exceeded, the solenoid valve (C26) is closed. The inlet pressure regulator (C27) prevents the pressure in the collector (A6 or B6) from falling below the set value of, for B. 900 bar falls when the solenoid valve (C26) is opened. The high-pressure CO2 in the tank (C24) is reheated to higher temperatures with the aid of the exhaust gas from the compressor drive motor (C1b) to reduce the density of CO2 in the transcritical range. If the injection valve (A5) opens at a predefined pressure, the engine (A1) is driven accordingly.
Der Schwimmerschalter (B9), oder eine andere Füllstands-Regelvorrichtung überwacht den CO2 Füllstand am Sammler (B6). Wird dieser unterschritten, schaltet die Anlage auf den benachbarten, mit flüssigem CO2 befüllten Sammler (A6) um. Hierzu werden die Magnetventile (B7 & A11) geschlossen und die Magnetventile (A7 & B11) geöffnet. Die Wärmepumpe kühlt nun den Sammler (B6) auf z. B. –30°C herunter und erwärmt den Sammler (A6) auf z. B. +80°C.The float switch (B9) or other level control device monitors the CO2 level at the collector (B6). If this value is undershot, the system switches over to the adjacent collector (A6) filled with liquid CO2. For this purpose, the solenoid valves (B7 & A11) are closed and the solenoid valves (A7 & B11) are opened. The heat pump now cools the collector (B6) to z. B. -30 ° C down and heats the collector (A6) on z. + 80 ° C.
Dieser Wechselprozess wird entsprechend den Füllstanden in den Sammlern (A6 & B6) wiederholt. Die Rückschlagventile (A8, B8, A10, B10, A15, B15 etc. unterstützen die Fließrichtung des Prozesses.This change process is repeated according to the fill levels in the collectors (A6 & B6). The check valves (A8, B8, A10, B10, A15, B15 etc.) support the flow direction of the process.
Fig. 5:Fig. 5:
Schematische Darstellung des linksläufigen Wärmepumpen-Kreislaufes (entgegen dem Uhrzeigersinn).Schematic representation of the left-hand heat pump cycle (counterclockwise).
Der Verdichter (C1) wird von einem Verbrennungsmotor (C1b), oder gleichwertig angetrieben. Das heiße Abgas des Antriebsmotors (C1b) wird über das 3-Wege-Ventil (C28) zur Nacherhitzung des CO2s im Behälter (C24) genutzt.The compressor (C1) is driven by an internal combustion engine (C1b), or equivalent. The hot exhaust gas from the drive motor (C1b) is used via the 3-way valve (C28) to reheat the CO2 in the tank (C24).
Der Verdichter (C1) saugt das Kältemittel bei z. B. –30°C aus dem optionalen Flüssigkeitsabscheider (C2) ab und verdichtet es in den Wärmetauscher (C8). Wird der eingestellte Verflüssigungssolldruck überschritten, öffnet der Druckregler (C6) den Zulauf zum Wärmetauscher (C7), welcher luft- oder wassergekühlt betrieben, oder an einer weiteren Wärmerückgewinnungsanlage etc. angeschlossen werden kann, um z. B. die Flugzeugkabine zu beheizen.The compressor (C1) sucks the refrigerant at z. B. -30 ° C from the optional liquid separator (C2) and compresses it in the heat exchanger (C8). If the set condensing setpoint pressure is exceeded, the pressure regulator (C6) opens the inlet to the heat exchanger (C7), which can be operated air- or water-cooled, or can be connected to another heat recovery system, etc. B. to heat the aircraft cabin.
Das verflüssigte Kältemittel wird im optionalen Sammler (C9) angestaut und anschließend dem Verdampfer (C3) zugeführt, in dem es vom Expansionsventil (C16) verdampft wird. Soll einer der CO2-Sammler (A6 bzw. B6) beheizt werden, öffnet das entsprechende Magnetventil (C17 bzw. C22) den Zulauf von heißem Kältemittel in den Wärmetauscher (C20 bzw. C21). Entsprechend wird das Magnetventil (C5) geschlossen.The liquefied refrigerant is stored in the optional collector (C9) and then fed to the evaporator (C3), where it is vaporized by the expansion valve (C16). If one of the CO2 collectors (A6 or B6) is to be heated, the corresponding solenoid valve (C17 or C22) opens the inlet of hot refrigerant into the heat exchanger (C20 or C21). Accordingly, the solenoid valve (C5) is closed.
Soll einer der CO2-Sammler (A6 bzw. B6) heruntergekühlt werden, öffnet das entsprechende Magnetventil (C14 bzw. C15) den Zulauf von flüssigem Kältemittel in den Wärmetauscher (C18 bzw. C19), in dem es vom Expansionsventil (C12 bzw. C13) verdampft wird. Die Rückschlagventile (u. a. C10 & C11) unterstützen die Fließrichtung des Prozesses. Der Ölabscheider (C4) ist optional.If one of the CO2 collectors (A6 or B6) is to be cooled down, the corresponding solenoid valve (C14 or C15) opens the liquid refrigerant feed into the heat exchanger (C18 or C19), where it is removed from the expansion valve (C12 or C13 ) is evaporated. The check valves (including C10 & C11) support the flow direction of the process. The oil separator (C4) is optional.
Fig. 6:Fig. 6:
Schematische Darstellung der gemeinsamen Verschaltung beider
ERREICHTE VORTEILE:REACHED ADVANTAGES:
Einsparung von Kraftstoff und Reduzierung des Gesamtgewichtes des Flugzeuges, Reduzierung des Lärmpegels, tiefe Außentemperaturen in großen Flughöhen können zur Kühlung und ggf. zur Verflüssigung von CO2 genutzt werden, welches nicht verbraucht, sondern in einem geschlossenen Kreislauf wiederverwertet wird. Signifikante Erhöhung der Triebwerksleistung durch den Einsatz von hohen CO2 Druckdifferenzen an den Turbinen.Saving fuel and reducing the overall weight of the aircraft, reducing the noise level, low outside temperatures at high altitudes can be used for cooling and possibly for the liquefaction of CO2, which is not consumed, but recycled in a closed cycle. Significant increase in engine performance through the use of
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN110925032A (en) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 北京空间技术研制试验中心 | Lunar pneumatic power generation method based on propelling residual resource secondary utilization |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110925032A (en) * | 2019-11-29 | 2020-03-27 | 北京空间技术研制试验中心 | Lunar pneumatic power generation method based on propelling residual resource secondary utilization |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |