DE1901329A1

DE1901329A1 - Gaskreislaufanlage mit gekuehlter Antriebsfluessigkeit

Info

Publication number: DE1901329A1
Application number: DE19691901329
Authority: DE
Inventors: Pacault Pierre Henri; Mary Francis J
Original assignee: Babcock Atlantique SA
Current assignee: Babcock Atlantique SA
Priority date: 1968-01-12
Filing date: 1969-01-11
Publication date: 1969-07-31
Also published as: FR1561249A; US3543534A; GB1246162A

Description

Case III

BABCOCK - ATLANTIQUE

48, Rue La Boltie, 75 Paris

Gaskreislaufanlage mit gekühlter Antriebsflüssigkeit

Die Erfindung betrifft Anlagen zur Energieerzeugung in einem Gaskreislauf unter Anwendung des Verfahrens, das in der deutschen Patentanmeldung "Verfahren zur Energieerzeugung in einem Gaskreislauf und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens" der Anmelderin vom (Aktenzeichen .-,

Priorität der französischen Anmeldung vom 10. Januar 1968) beschrieben ist; dabei wird neben den üblichen Bauelementen, Turbine, Verdichter und Wärmequelle eine Kältemaschine zum Kühlen des fluiden Antriebsmittels vor dessen Eintritt in den Verdichter verwendet.

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen^ die ganz allgemein in offenen und geschlossenen Gaskreisläufen benutzt werden können, wobei einige dieser Einrichtungen insbesondere in offenen Kreisläufen verwendet werden können, die sich kontinuierlich der Umgebung entnommener Luft als fluiden Antriebsmittels bedienen.

Bei einer derartigen Einrichtung wird von einem Wärmeübergang zwischen dem Antriebsmittel und dem Kältemittel mit zwischen« geschaltetem, bei Betriebsbedingungen nicht gefrierendem fluidem Zwischenmedium Gebrauch gemacht.

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Vorzugsweise wird der Wärmeübergang von Luft auf das Zwischenmedium in direktem Kontakt vorgenommen, wobei die Luft von ihren Verunreinigungen befreit werden und der Temperaturgradient zwischen den beiden fließfähigen Medien am Austrittspunkt des gekühlten Mediums praktisch beseitigt sein kann. Ausserdem wird durch den Fortfall einer Austauscherschicht zwischen den beiden Fluiden die Gefahr einer Vereisung vermieden.

Bei einer Anwendungsform eines, derartigen Wärmeübergangs durch Direktkontakt wird nicht ein Strom von pulverförmigem Zwischenmedium in Luft eingeführt, sondern man läßt stattdessen die Luft von oben nach unten durch einen Schleier oder eine Schicht des im wesentlichen waagrecht zirkulierenden Zwischenmediums umlaufen, wodurch der Raumbedarf der Anordnung verringert und das Ansauggeräusch am Verdichtereinlaß gedämpft wird.

Die obenerwähnten Einrichtungen lassen sich leicht an einer Kältemaschine, wie sie in der genannten Patentanmeldung beschrieben ist, anbringen; diese Kältemaschine weistnehrere Entspannungs-, Verdampfungs- und Verdichtungsstufen für Kältemittel auf.

Bei einer bestimmten Ausführungsform weist eine erfindungsgemässe Einrichtung mehrere waagrerechte Schichten des Zwischenmediums auf, die übereinander angeordnet sind und nacheinander von der abzukühlenden Luft durchsetzt werden.

Die Merkmale, Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden besonders deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispieien der Erfindung, die ausserdem zeichnerisch in fünf Figuren dargestellt sind, die folgende Bedeutung haben:

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Fig. 1 stellt schematisch eine Ausfuhrungsform der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt eine Variante mit einer Möglichkeit für den Wärmeaustausch durch Direktkontakt;

Fig. 3 zeigt diese Variante, eingeordnet in dne mehrstufige Kältemaschine;

Fig. 4 ist eine Teilansicht einer waagrechten Schicht eines Zwischenmediums im Vertikalschnitt;

Fg. 5 zeigt das Detail aus Fig. 4 in Draufsicht.

Die in Fig. 1 gezeichnete Ausführungsform zeigt eine Energiegewinnungsanlage mit einer Gasturbine T, die eine Nutzbelastung G antreibt, eine Brennkammer H und einen Verdichter C, der bei A in ein Gehäuse U eintretende und darin umgewälzte Luft verdichtet.

Der Verdichter F einer Kältemaschine verdichtet ein fluides Kältemittel, das in einem Konvektionskondensator K abgekühlt und kondensiert wird; der Kondensator enthält ein Röhrenbündel, in das Wasser bei i eintritt und aus dem es bei j austritt. Das fluide Kältemittel wird in zwei parallel zueinander angeordneten Ventilen R, und R2 entspannt, verdampft dann in den zugeordneten Röhrenbündeln E- und E2 und trennt sich in eine flüssige und eine dampfförmige Phase innerhalb der Rehälter B- und B₂; der Dampf aus diesen Behältern wird in die beiden Abgriffsstufen des Verdichters F in der Weise angesaugt, wie es in der obenerwähnten Patentanmeldung beschrieben ist.

Im vorliegenden Fall streicht jedoch die zu kühlende Luft, die durch das Gehäuse U strömt, nicht an den Kältemittel-

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röhren E₁ und E₂vorbei, sondern an zwei zugeordneten Röhrenbündeln L- und L«, in denen als Zwischenmedium eine Sole zirkuliert, die durch das Kältemittel der Röhrenbündel E₁ und E₂ gekühlt ist« Dazu wird das Röhrenbündel E^ in eine Solewanne M^ getaucht, die das Röhrenbündel Lj in einem geschlossenen Kreislauf über eine Pumpe P^ versorgt. Eine in der Wanne M- Vorgesehene Anordnung von Umlenkplatten Z^ zwingt die darin umlaufende Sole zum Vorbeistreifen an den Röhren Ep bevor sie zu den Röhren L^ zurückfließt« Für die Röhren E₂ und L₂ sind entsprechende Bauelemente M₂, P₂ und Z₂ vor-P gesehen.

Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erfolgt der Wärmeaustausch zwischen Luft und Sole durch Direktkontakt, wodurch der Temperaturunterschied zwischen den beiden Medien verringert und beim Austritt der gekühlten Luft praktisch zu Null gemacht wird. Di© Anlage nach Fig. 2 weist die "gleichen Bauteile C_s H, T₉ G auf*, die bereits erwähnt worden sind«, Mit dieses Organen ist eise ©iiistafige Kältemaschine mit Verdichter F, lühler^ICoHdemsstor K, Eatspsnnungsventil R₈ Verdampferrifliresi E uad S©parat©rg@£Iß . B verbunden, aus dem das in Dampfform gebrachte Stltemittel ia den Verdichte? zurückkehrte

Die Röhren E tauchen im, eine SolewssiEa© M @in„ in dom sich Uralenkplatten L b@iiMae&₀ Die durch, ©im© JLüitoHg D aus äer -Wanne fliesssßde Sole MM©t ©Ine Flössiglceitsschiclit Y₅ die über ein gslselifos Bleeli O h,imn®gg®ht_D- das an seiner Um» fangslinie isit eisssüB laafi ψθτ3®Ιϊ®ά ist ι ein Rands tuck V bildet eises ©ierlaisf imä regelt so die Stärke der Schicht Y₀ Bas Blech O mit Burehbr©dirangen g ist im gföss©r@ii Maßstab^ im Vertikalschnitt uud im Draufsicht, in den Fig. 4 und S gezeichnet_e

. Die über den Oberlauf V abfliessonde Sole wird "in einem Behälter X aufgefangen und von einer Pumpe P in die Wanne M

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zurückgefordert. Ein in die Rücklaufleitung eingeschaltetes Drosselventil Q steuert das Soleniveau in dem Behälter X und sorgt für gleichbleibendes Soleniveau, um zu verhindern, daß die Oberlaufschwelle V eintaucht und auch, daß in der Pumpe P Kavitation eintritt. Verunreinigungen werden durch den Ablauf W beseitigt, und die filtrierte Sole gelangt zurück in die Wanne, wo sie neuer Sch gekühlt wird, indem sie am Verdampfer E der Kältemaschine vorbeistreicht.

Unterhalb der gelochten Platte O ist ein Gehäuse I gebildet, das eine Erweiterung A aufweist, die als Luftansaugöffnung wirk-t; das Gehäuse ist mit der gelochten Platte dichtend verbunden. Ein Aufsatz J, der über die Platte O und den Behälter X gesetzt ist, grenzt oberhalb der Flüssigkeit einen Raum ab, der mit dem Verdichtereinlaß verbunden ist. Beim Betrieb der Anlage steigt die bei A angesaugte Luft in das Gehäuse I, durchsetzt die gelochte Platte O und die Soleschicht Y und wird von dem Aufsatz J in den Verdichter C geleitet.

Fig. 3 bezieht sich auf eine Anlage zur Luftkühlung durch Direktkontakt mit einer Kältemaschine mit zwei Verdampferstufen, welche zwe.i Verdampferröhrenbündel E-, E- aufweisen, die in zwei zugehörige Solewannen M-, M2 eintauchen, aus denen die beiden Soleschichten Y-, Y2 mittels zweier geschlossener, voneinander unabhängiger Kreisläufe gespeist werden. Die beiden Kreisläufe setzen sich aus den gleichen Bauteilen zusammen, wie sie bei den oben beschrieben·!! Anlagen erwähnt sind; die Teile tragen die gleichen Bezugszeichen, jeweils mit Indizes 1 und 2 versehen.

Die Soleschichten sind übereinander angeordnet« Die gekühlte Luft durchsetzt nacheinander die Schichten Y₂ und Yp bevor sie in den Verdichter C eintritt; der Aufsatz J₂ der unteren Schicht Y₂ steht in Verbindung mit dem Erweiterunggteil

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der oberen Schicht Y-. Die Leitungen D-_f D2, die aus den Wannen Mj, M₂ herausführen, speisen die Schichten Yj, Y₂ über Behälter XDj, XD₂ und Drosselventile QDj, QD₂, die zur Niveauregelung der Flüssigkeit in den zugehörigen Behältern dienen, wodurch es möglich wird, die Schicht Yj, Y₂ übereinander anzuordnen, während die Solewannen Mj₉ M« in ihrer Höhenlage übereinstimmen können.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr umschBeßt sie zahlreiche Abwandlungen im Detail und Varianten.

Patentanspruch«;

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Claims

Patentansprüche

Anlage zur Energieerzeugung mit einem Generator im Gaskreislauf mit Verdichter und fluidem Antriebsmittel, gekennzeichnet durch eine Kältemaschine mit Verdichter (F) für ein fluides Kältemittel, ein Leitungsnetz für den Umlauf eines fluiden Zwischenmediums und Hilfseinrichtungen zum Herbeiführen eines Wärmeaustausche einerseits zwischen dem fluiden Zwischenmedium und dem fluiden Kältemittel und andererseits zwischen dem fluiden Zwischenmedium und dem fluiden Antriebsmittel.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelverdichter (F) mehrere Zutrittsstufen aufweist, daß die Kältemaschine mehrere den Zutrittsstufen zugeordnete und mit ihnen verbundene Verdampfer (E) aufweist, wodurch parallele Kältemittelkreisläufe iiergestellt sind, und daß das Leitungsnetz für das fluide Zwisckenmedium aus mehreren parallelen, den Verdampfern (E) im Wärmeaustausch zugeordneten Kreisläufen besteht,
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelkreisläufe Wannen (M) aufweisen₈ in denen sich die zugeordneten Verdampfer (E) befinden, die In das fluide Zwischenmedium eintauchen.

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4. Anlage nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisläufe für das Zwischenmedium Röhrenbündel

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aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie nacheinander von einem Strom des fluiden Antriebsmittel bestrichen werden können.
5· Anlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen für den Wärmeaustausch zwischen dem fluiden Zwischenmedium und d?m fluiden Antriebsmittel diesen Austausch durch Direktkontakt bewirken.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Direktkontakt arbeitenden Wärmeaustauschmittel mindestens eine gelochte Platte (O) aufweisen, über die das fluide Zwischenmedium waagerecht fließt und eine Schicht (Y) bildet, die von dem fluiden Antriebsmittel durchsetzt wird.
7. Anlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Aufsatz (J), der das fluide Antriebsmittel dem Verdichter (G) des Gaskreislaufs zuleitet und mit einer Schicht (Y) des fluiden Zwischenmediums einen abgeschlossenen Raum herstellt.
8. Anlage nachAnspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gelochte Platten (0) für die Bildung von Schichten (Y) fluiden Zwischenmediums vorgesehen und übereinander angeordnet sind, so daß das fluide Antriebsmittel sie nacheinander durchsetzen kann.
9. Anlage nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (Y) aus zugeordneten Behältern (M) gespeist werden,

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die in gleicher Höhenlage angeordnet sind, und aus denen Speiseleitungen (D) in jeweils einen zur Umgebung offenen Behälter (XD) über ein Drosselventil (QD) führen, das das Niveau in dem zugeordneten Behälter (XD) regelt.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 5-9, gekennzeichnet durchfein Filter (N) zum Abfangen der von dem fluiden Antriebsmedium in dem fluiden Zwischenmedium hinterlassenen Verunreinigungen.

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