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gar;e. J'.ilich dee Landes Ho.:x>rhein-l/estf &len-e., V,cooked; e. J'.ilich dee Landes Ho.:x>rhein-l/estf & len-e., V,

Vor fahl-on und Gasturbine zur Umwandlung von chesiischex- Bindungsenergie in mechanischeBefore pale-on and gas turbine to convert chesiischex- binding energy into mechanical

ü:", ■J.finciunß- betrifft ein Verfahren und eine Gasturbine zu:· Ui-ir/an ellung von chemischer Bindungsenergie in meehanis" "ΐΐ·-"¹ lüneigie.ü: ", ■ J.finciunß- relates to a method and a gas turbine for: · Ui-ir / an lacement of chemical binding energy in meehanis""ΐΐ · -" ¹ lüneigie.

'ii'.t.- bisher bekannten Gasturbinen werden entweder mit offenem oder rait geschlossenem KxeisXauf betrieben. Dabei Y.'ivc¹. das Fluid, das heißt Luft oder ein anderes Gas, im Vordichter auf höheren Druck und auf höhere Temperatur fjobracht. Im Anschluß daran wird das Fluid durch die in einer Brennkammer freigesetzte oder durch die in einem Yfäriaeübertrager zugeiührte Wärme bei annähernd £'leichaoibencjera Druck auf eine hohe Temperatur gebraetrt_f worauf! in.dor Turbine unter Druck- und Temperaturabsenkung aechanißcDe Leistung entnommen wird, von der nur ein Teil als :?.vtsleistung zxxv-'Verfügung steht, weil ein Teil dieser Leistung· dem Verdichter sugeführt werden «ußi.Slne viel- T. .';I: cngev/endete Verbesserung dieses Verfahrens zürn Betreiben einer Gasturbine besteht darin, daß der verdichte- 'ii'.t.- gas turbines known to date are operated either with an open or closed KxeisXauf. Y.'ivc ¹ . the fluid, that is to say air or another gas, is applied to a higher pressure and a higher temperature in the pre-sealer. Subsequently, the fluid is released or in a combustion chamber through the gebraetrt zugeiührte in a Yfäriaeübertrager heat at approximately £ 'leichaoibencjera pressure to a high temperature whereupon _f! is taken in.dor turbine under pressure and temperature reduction aechanißcDe power, of which only a part as:?. vtsleistung zxxv- 'is available as a part of this power are sugeführt · the compressor "ußi.Slne Rather T..' ; I: cngev / ended improvement of this method for operating a gas turbine consists in the fact that the

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te Luft- octer Gasstrom durch das Abgas aus der Turbine vor Eintritt in die Brernnkamoer oder in den Wäriiieübertrager vorgewärmt wird. Durch dies* Maßnahme wird',eier ' Wirkungsgrad des Verfahrens awsr etwas erhöht, er liegt jedoch noch inaner erheblich tiefer «1« der nach clem Car not »sehen Prinzip aus der Höchsttemperatur und der Umgebungstemperatur bestinuttte WirkwÄgsgraa, da die W jpufuhr weit unterhalb der Höcbstt«*p*ra^r und die entnahme oberhalb der ISngebungstia^ey^tttr erfolgtte air octer gas flow through the exhaust gas from the turbine before entering the fire chamber or the heat exchanger is preheated. Through this * measure, 'eggs' The efficiency of the awsr process is somewhat increased, it lies but still considerably lower than that according to Clem Car not »see principle from the maximum temperature and the ambient temperature bestinuttte WirkwÄgsgraa, since the W jpufuhr far below the peak «* p * ra ^ r and the removal takes place above the environment stia ^ ey ^ tttr

Auf der Grundlage des bekannt·« Irieeöfi-Prozesses ist zxiSLT auch schon vorgeschlagen wräin, bei einer Heiß-r luftmaschine, die aus eine» Verdichter und einer Expansionsmaschine besteht, das Arbeitsgang ««B, Luft oder Helium, zwischen dem Verdichter xmä der Expansionsmaschine zu erwärmen und bei der üxpaÄKion «inen Teil der aufgenommenen Wärme in mechaiüsebe Arbeit umzuwandeln (vergl. 2;.B, Ξ. Schmidt, Thermodynamik, 10, Auflage, Springer, Berlin 1933, §, 134). Her theoretische Wirkungsgrad einer in dieser Welse betriebene^ Maschine ist aswar gleich dem C?,rnot-Wirkungsgrad, da* i^ißt er ist durch die oberen uji-d unteren bei dem Verfahren angewendeten Tempei*aturen und Drucke gegeben. Notwendige Vorauesetzung ftierfür ist ,jedoch, daß sowohl die kiaipresst^Ries ir-» beitsgaees im Verdichter als auch d|# Expansion in der Turbine oder in der Expansionsmaschine isotherm, erfolgen* Dies ist jpdoch mit den bisher bekannten Siöriehtungen nicht oder nur mit eineia sehr erheblichen koasttpktiven Aufwand zu': verwirklicheiji, und zwar £ä der Weise, daß der VerdichtungsVorgang in kleinere Teilschritte »erlegt wobei nach jeder adiabatiscften Kompression *ried©r auf die Ausgangstepperatur »urückgekühl*^ wird\ Da» gilt iö'.Based on the known · "Irieeöfi process is zxiSLT wräin also been proposed at a hot-ing air machine, consisting of a" compressor and an expansion machine is, the operation "" B, air or helium, between the compressor xmä the expander to be heated and to convert part of the absorbed heat into mechanical work during the expaÄKion (cf. 2; .B, Ξ. Schmidt, Thermodynamik, 10, edition, Springer, Berlin 1933, §, 134). The theoretical degree of efficiency of a machine operated in this way is aswar equal to the degree of efficiency, since it is given by the upper and lower temperatures and pressures used in the process. A necessary prerequisite for this, however, is that both the kiaipresst ^ Ries ir- »beitsgaees in the compressor and the expansion in the turbine or in the expansion machine take place isothermally Considerable cost-effective effort to be realized, namely in such a way that the compression process is carried out in smaller sub-steps, whereby after each adiabatic compression it is “cooled back” to the initial step.

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de» einzelnen adiabatisahen -fetise.hritten die Ärbeitsiemperatur aufgeheizt werden nuß«de »individual adiabatisahen -fetise.hritten the working temperature need to be heated up "

^ lt*ytit!dung ;4gt-.- e& dAb#r> eitt Iferfnhreft tfHö Gasturbine,^ l^ilfinaEBiiddLf!^ lt * ytit! dung; 4gt -.- e & dAb # r> eitt Iferfnhreft tfHö Gas turbine, ^ l ^ ilfinaEBiiddLf!

seliei ISiergipiisse^fSeh^iiietii Jbeit der {jdE^ iöfts oder .bei BJLtteri-i Jepp^ßfttur₅ e&jjafidiert jiird_t die atittlthfirttd der Btsi^ieht, die ,dem Gas oder Gasgemisch yop.r r art sicjhr be4catuite% aur Wärmeübertragung geeigöeten jseliei ISiergipiisse ^ fSeh ^ iiietii Jbeit the {Jde ^ iöfts or .for BJLtteri-i Yep ^ ßfttur ₅ e & jjafidiert jiird _t atittlthfirttd the BTSI ^ pulls in which the gas or gas mixture yop.r r art sicjhr be4catuite% aur heat transfer geeigöeten j

f wie-einem Wärmetauscher?; od0r auch einem Kernreaktpr-| .· erfei 1Φ wordenf like-a heat exchanger ?; od0r also a nuclear reactor pr | . · Erfei 1Φ

der Hrfittdung dadurch gelöst, daß ein. anvßicjiibekaöntes, bei ^iitejr vorbeötimmteti feinperatur unter. AufnabÄe von, Giiemiseher BiI dungewärrae bei praktisch gleichbleibendier^eittperatur zerfallendes oder sich utatmndeljiidep Gas od^r?>GasgeiniBch mittel© eines Kernreaktors,, eines WärffietauschejFs.«oder einer sonstigen an sich.bekanntenthe hearing is solved in that one. anvßicjiibekaöntes, at ^ iitejr vorbeötnahmeti fine temperature under. Recorded by, Giiemiseher education dungewärrae with practical constant temperature decaying or utatmndeljiidep Gas or gas? a heat exchange ”or something else known per se

ηJEiftrictitung. ssur .WärMe,übertragung durch Aufheizen bis oberhalbi der Zerfalls^ Qd^Gr Umwandlungstemperatur zum η JEiftrictitung. ssur. heat, transfer by heating to above the decay ^ Qd ^Gr transformation temperature to the

>-2e.ri-all gebracht, oder umgewandelt wird, und daß die 2erf ei Ils- oder Umwandlungsprodukte toei einer unterhalb der> -2e.ri-all brought, or converted, and that the 2erf ei Ils- or conversion products toei one below the

ü&er-ialls->:.Oider IJiawandlUftgstemperatur liegenden Temperatur -einer.-bei'praktisch-gleichbleibender Temperatur ver-Eacpanslon in der Gaßturbine rekoabiniert werden. Die: Rekombination in der Gasturbine erfolgt dabei gemäß der, Erfindung in Gegenwart eines an sich bekannten Kata-ü & er-ialls ->: Oider IJiawandlUftgemperatur lying temperature -einer.-at'practically-constant temperature ver-Eacpanslon be recoabinized in the gas turbine. The: recombination in the gas turbine takes place according to the, invention in the presence of a known catalog

ist es, als Arbeitsgas ein an sich bekanntes organisches Gas z^u verwenden. Dabei ist es zweckmäßig, bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dasit is a known working gas use organic gas. It is useful when the implementation of the method according to the invention that

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Gas in der zur Wärmeübertragung vorgesehenen Einrichtung zu dehydrieren.To dehydrate gas in the facility provided for heat transfer.

Eine, bevorzugte Maßnahme zur Durchführung des Verfahrens gemäß.der Erfindung besteht darin, als Arbeitsgas Äthan zu verwenden, das im Wärmetauscher oder einer sonstigen zur Wärmeübertragung geeigneten Einrichtung in Äthylen und Wasserstoff zerlegt wird. Dabei ist es vorteilhaft, dem Athan in an sich bekannter Weise einen Druck von etwa 40 atm und eine Temperatur von etwa 100O⁰C zu.erteilen.A preferred measure for carrying out the method according to the invention is to use ethane as the working gas, which is broken down into ethylene and hydrogen in the heat exchanger or some other device suitable for heat transfer. It is advantageous, the ethane zu.erteilen a pressure of about 40 atm and a temperature of about 100O ⁰ C in manner known per se.

Die Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist zweckmäßig so ausgebildet, daß der zur Kekombination der Zerfalls- oder Umwandlungsprodukte des Λ:.-beitsgases erforderliche.Katalysator auf den Leit- und Laufschaufeln der Gasturbine vorgesehen ist. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Leit- und Laufschaufeln der Gasturbine in an sich bekannter Veise mit einer Katalysatorbeschichtung versehen werden. Um den Ablauf der Rekombination bei praktisch gleichbleibender Temperatur zu fördern, ist es vorteilhaft, die Beschichtung der Leit- und Laufschaufeln von der Eingangssexte der Gasturbine bis zur Äusgangsseite mit zunehmender Dicke auszubilden. Bei der Verwendung von Athan als Arbeitsgas und von nicht-pyrophorem Kiekel, das unter der Bezeichnung Kaney-Nickel bekannt 1st,' ist als Katalysator eine Zunahme der Beschichtung von XO u auf 1 mm zweckmäßig, Daneben oder statt dessen ist es auch möglich, die Konzentration des verwendeten Katalysators zu ändern. Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Gewährleistung einer praktisch gleichbleibenden Temperatur bei der Rekombination besteht darin, die Katalysatorbeschichtung porig tlttd zwar, mit von der Eingangsseite zur Äusgangsseite derThe gas turbine for carrying out the method according to the invention is expediently designed so that the catalyst required for combining the decomposition or conversion products of the gas is provided on the guide and rotor blades of the gas turbine. This can be done, for example, by providing the guide and rotor blades of the gas turbine with a catalyst coating in a manner known per se. In order to promote the recombination process at a practically constant temperature, it is advantageous to form the coating of the guide and rotor blades from the inlet axis of the gas turbine to the outlet side with increasing thickness. When using athan as the working gas and non-pyrophoric Kiekel, which is known under the name Kaney nickel, an increase in the coating of XO u to 1 mm is expedient as a catalyst To change the concentration of the catalyst used. A further advantageous measure to ensure a practically constant temperature during the recombination consists in tlttd the catalyst coating, although porous, with from the inlet side to the outlet side of the

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Gasturbine zunehmender Porengröße auszubilden. Dies kr.rm auf einfache Weise durch die Verwendung von liaiiey-1T:'.c"xg1 vex^schiedener Korngrößen verwirklicht werden, Als Katalysator erwies sich außerdem auch ein feinkörniges Platin, das unter der Bezeichnung Platinschwarz begannt ist, als sehr geeignet. Im übrigen können als Katalysatoren je nach Wrhl des Arbeitsgases die Übergr.nfipe?-emente des periodischen Systems oder deren Verbindungen oder aber auch Edelmetalle verwendet werden.Train gas turbine increasing pore size. This kr.rm easily by using liaiiey-1T: '. C "xg1 vex ^ different grain sizes can be realized, A fine-grained platinum, known as platinum black, also proved to be the catalyst started out as being very suitable. In addition, as Catalysts, depending on the type of working gas, the over-size nfipe? Elements of the periodic table or their compounds or noble metals are used.

3in großer Vorzug des Verfahrens gemäß der .Erfindung besteht darin, daß bei der Wärmezufuhr mittels eines WäiTieäbertrageBS das Arbeitsmittel, nämlich das Gas oder das Gasgemisch, beim Zerfall oder bei der Umwandlung ^T.7ärr.ie in Form von chemischer Bildungswärme aufnimmt _t ohne daß dabei eine wesentliche Temperaturerhöhung eintritt. Die lintrittstemper.atur des Gases wird praktisch während des gesamten 2:q?ansionsprozesses in der Turbine beibehalten, das heißt die Expansion erfolgt mit der für die Bedingungen im praktischen Betrieb gi'ößtmöglichen Näherung isotherm. Das bedeutet, daß der Carnot-Wirkungsgrad bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung weitaus besser als durch die bisher bekannten Verfahren angenähert wird. Hinzu feommt als weiterer Vorteil, daß dem Gas während des Expansionsprozesses laufend Wärme aus der chemischen BiIdungsenergie zugeführt wird, ohne daß es dazu, wie beispielsweise bei φΙηβΓ Verbrennung! besonderer Beaktionsräume bedarf, Hin ganz besonderer Vorteil, der sich aus der Anwendung des V3rfahrens gemäß der Erfindung ergibt, besteht schließlich darin, daß eine gi~ößere Nutzleistung deshalb verfügbar ist, weil die von der Gasturbine abgegebene Leistung größei~ ist, als die von Verdichter aufgenommene Leistung. Denn das Ar-3in great advantage of the process according to the .The invention is that during the supply of heat by means of a WäiTieäbertrageBS the working medium, namely the gas or gas mixture absorbs the decay or in the conversion ^T .7ärr.ie in the form of chemical heat of formation _t without causing a significant increase in temperature occurs. The inlet temperature of the gas is maintained practically during the entire 2: q? Anion process in the turbine, i.e. the expansion takes place isothermally with the closest possible approximation for the conditions in practical operation. This means that the Carnot efficiency when carrying out the method according to the invention is approached much better than by the previously known methods. Another advantage is that the gas is continuously supplied with heat from the chemical formation energy during the expansion process, without it, as is the case with φΙηβΓ combustion! Special reaction spaces are required, and a particular advantage resulting from the application of the method according to the invention is that a greater useful output is available because the output of the gas turbine is greater than that of the compressor power consumed. Because the work

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beitsgas hat nach der Zersetzung ein größeres Volumen, als nach der Rekombination.after decomposition gas has a larger volume, than after recombination.

Nach der Rekombination der bei der Spaltung oder rrrvanellung entstandenen Produkte wird das Gas oder ü?f C-r-sgemisch zur Durchführung des Verfahrens gemäß eier :::.«findun^ im Kreislauf wieder zurück zu dem TIrmeubertrr^e-;* ',^.Cührt, wo eine ei-neute Spaltung oder Umwandlung stattfindet. Falls es ia Bedarfsfalle - beispielsweise aus raasvi'inenbaulichen Gründen - gewünscht wird, ist os ohne n-oiteres möglich, nur einen Teil der vorhandenen latenton rromischen BiI clungsenergie in der Gasturbine sumzusotz^n. Lt.su braucht nur die Belegungsstärlce unw'oiar dio l.onzr-ntration des Katalysators veriaindert zu werden. ? After recombination of the products formed in the dissociation or rrrvanellung the gas or u f Cr sgemisch for performing the method in accordance eggs ::: "findun ^ circulated back to the TIrmeubertrr ^ e -;. * '^. This is where another cleavage or transformation takes place. If it is generally required - for example for structural reasons - it is possible without n-oiteres to sum up only part of the existing latent Roman generating energy in the gas turbine. According to us, only the occupancy rate needs to be changed without dio l.onzr-ntration of the catalyst.

Nun können bei der chemischen Reaktion ira i'.'ä^no'ibevtras'er Nebenproau!;te ?-v.ftreten, das sind bei dev Verv/cncjjng; von llthan als Ί beitsgas, Tee., höhere Pr.rrfline, ΓοΓ.; olefine und liethr.n. Diese Fvoclulite wsrdcn durch einen ^on^inuicrli-jh arbeitenden, an sich bekannten Βγρΐ.": wicc ::: ivübereitet und in den Kreislauf zurückgeführt. Die .Irfbereitung, der ^ei der Verwendung von Ilthan r nfallen den Proavl.to erfolgt dabei üoer sine :-IochteLapoi*ati:x-pyrol7fje bei 15GC^iJ, gegebenenfalls unter Mitwirkung von elektrischen. Glimmentladungen. Now in the chemical reaction ^ no'ibevtras'er Nebenproau can ira i ä '.'; Te -vf occur that are in dev Verv / cncjjng?; of llthan as Ί working gas, tea., higher pr.rrfline, ΓοΓ .; olefine and liethr.n. This Fvoclulite wsrdcn by a ^ ^ on inuicrli-jh-working, to known Βγρΐ ". WiCC ::: ivübereitet and returned to the circuit The .Irfbereitung, the ^ ei using Ilthan r nfallen done the Proavl.to it. üoer sine: -IochteLapoi * ati: x-pyrol7fje at 15GC ^ iJ, possibly with the help of electrical glow discharges.

Das Vex'fahren gemäS der iSrfindung soll anhand des nachstehend ausgeführten Ausführunssbeispiels erläutert -werden. Äthan witi-de bei einem Druck von 40 atm, bei einer Temperatur von et-m ICOO⁰C in einem" iTärri-stauscher in Äthylen una ,fcsserstoff gespalten. Dieses Gasgeraisch wurcio mit eiiie-c Tenperacur von etwa 30O⁰C in die Gasturoine ein-The Vex'fahren according to the iSrfindung is to be explained with the aid of the exemplary embodiment set out below. Ethane witi-de atm at a pressure of 40 at a temperature of ET-m ICOO ⁰ C in a "iTärri-jam shear in ethylene una, fcsserstoff cleaved. This Gasgeraisch wurcio with eiiie-c Tenperacur of about 30O ⁰ C in the Gasturoine one-

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geleitet. Ss behielt währ en d der Expansion eine Temperatur bei, die zwischen 600° und SSO⁰C lag, wobei als Katalysator feinkörniges Nickel verwendet wurde. Die Ee- ;;o::iDination zu Jithan vollzog sich bis auf einige wenige Prozent. Das Gas dilatierte bei der Expansion bis zu einem Ivu?!: von etwa 5 atm. Der "ärmeusisatz betrug dabei in Abliäng-ifilieitfön dei* ,'eweiligen Arbeitsweise 25 bis 30 Ii ti a X/Hol entstancienen iithans.directed. During the expansion, Ss maintained a temperature which was between 600 ° and SSO ⁰ C, fine-grain nickel being used as the catalyst. The Ee- ;; o :: iDination to Jithan took place to within a few percent. During the expansion, the gas dilated to an Ivu?!: Of about 5 atm. The "armeusisatz" was in abliäng-ifilieitfön dei *, 'intermittent way of working 25 to 30 Ii ti a X / Hol entstancienen iithans.

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Claims

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Claims

Conversion of chemical bond energy into mechanical energy by means of a gas turbine, marked el a d tt r c h, ctr '· a r-iie known, at a predetermined temperature with the absorption of chemical heat of formation practically constant temperature decaying or transforming ± * ecombined gas or gas mixture by heating by means of a nuclear reactor, one Heat exchanger or some other »to sioh Dekrnnt ^ n Device for heat transfer to above It Ib dei: Disintegration or Uiawandlungsteripsiatur brought to disintegration or is converted, and that the case or tftnv / treatment products at a below the decay or transformation temperature. * in the presence of a catalyst below 3;: pansion at practically constant / temperature in the gas turbine to be rekottbiniert,

Method according to claim 1, characterized by using a known per se organic gas as the working gas.

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L *. Ancestors of claim 2, since et urch in that the gas in the ■ for Vänae'iber transmission means provided del ^ - ci-'ierfc v / ill.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized marked that under multiple - Xthane at atmospheric pressure in the for heat transfer designated facility is broken down into ethylene and hydrogen.

£. A method according to claim 4, characterized in that the ethane is atm in the means provided for Wäi'iaelbertragung under a Dru.iL of 40 and is brought to a temperature of et v / a 1000 ^0C.

G. gas turbine for implementing the method according to claims 1 to 5, characterized in that the catalyst is applied in a known manner on the control and blade "of the gas turbine GEK β η H-Seich η et.

7. Gas turbine according to Snspi'uch S, thereby geke η η ζ e ic h η et that the catalyst as Beschitlvtung on the guide and rotor blades of the; Gas turbine with from the Singangsseite to the exit side: the gas turbine increasing Dioke is applied. i-

S, gas turbine according to claim 6, characterized ge'ke. nnzei ch η et that the catalyst is applied as a coating having iorige ^ from the input side to the output side of the gas turbine increasing pore size of the vanes and blades $

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BAD OHlGfNAL /

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9, Annex for the implementation of the procedure according to Claims 1 to 5, characterized in that that for the reconversion of the gas or gas mixture in the decomposition of the gas Transfer provided device accruing by-products is provided a known bypass. '

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