DE2458144A1

DE2458144A1 - Hydraulische waermekraftmaschine

Info

Publication number: DE2458144A1
Application number: DE19742458144
Authority: DE
Inventors: Ottmar Rupp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1974-12-09
Publication date: 1976-06-10

Description

Hydrauliche Wärmekraftmaschine B e s c h r e i b u n g Die Umwandlung von Wärmeenergie aus Brennstoffen in mech, Energie wird mit Ausnahme der Verbrennungsmotoren und Gasturbinen fast durchweg mit Dampfkraftanlagen erzeugtDabei muß aber erst der Energieträger Dampf erzeugt werden,um demselben auswertbare Energie in Form von Druck-Volumen aufladen zu können.Die hierzu nötige Verdampfungswärme wird nach der Arbeitsleistung an die Luft oder im Kondensator an das Kühlwasser abgeführtODeshalb- nützen alle Dampfkraftanlagen höchstens 33% der aufgewendeten Wärme aus,Bei der Verknappung und Verteuerung der Brennstoffe ist es deshalb wichtig,mehr Wärme in mech,Energie umzusetzen.
Mit einem thermohydraulichen geschlossenen Kreisprozeß kann mann den Wärme aufwand für die Verdampfungswärme einsparen, weil dabei nur die kleine spez.Wärme verflüssigter Gase zu- uOabzuführen ist und doch ein großes Druckvolumen zur mech.Energieumsetzung erzielt werden kann, In der Offenlegungsschrift'-Nr.2 321 267 "2hermohydrauliche Sonnenenergie-Wasserpumpe" ist ein hydraulicher geschlossener Wärmekreisprozeß mit dem Austausch über Oel zur hydraulichen Betätigung von Kolbenwasserpumpen,bei welchem als Wärmeträger ver flüssigtes Frigen 12 Kühlmittel bei Klein- u.Großkältemaschinen) beschrieben.Hierbei wird die Volumenausdehnung der Flüssigkeit von z.R. 2000 bis zu seiner kritischen Druck-u.Temparatur =111,5 °G von 1 zu 2,35 zur meidçEnergieumsetzung verwendet, Mit der vorliegenden Erfindung wird dieser geschlossene Wärmekreisprozeß in seinem Temparaturgefälle nach oben erweitert und damit verbessert sowie für große Beistungseinheiten nutzbar gemacht,indem der Flüssigkeitsaustausch Arbeitsflüssigkeit - Hydraulikoel wegfällt und mittels hydrostatischer Motoren-Pumpen z B. nach dem Zellenverdränger- oder Achsialkolbenprinzip und Anderen in rotierende mech,Arbeit umgesetzt und besonders durch die Erweiterung des Temparaturgefälles um 200C und höher über dem krio tischen Druck-Temparaturgebiet sowie durch zwischenschalten eines Hochleistungs-Wärmeaustauschers eine Energieumsetzung von mehr als 50% der aufgewendeten Wärme erzielt wird.
In der Zeichnung ist ein solcher geschlossener Wärmekreisprozeß mit den Druck- u. Temparaturangaben für Frigenl2 dawgestellt*Der Achsialkolbenmotor 1 mit dem Hubraumverhältnis 2,35 treibt die mengensteuerbare Pumpe 2 mit dem Hubraum 1 an,und die erzielte Arbeitsleistung 1,35 wird ueber die Keilriemenscheiben 3 abgeführt.Der Gegenstrom-Wärmeaustauscher 4 sollte in seiner Aùstauschleistung so bemeßen sein,daß im Erhitzer 5 der spezoWärmeinhalt der Arbeitsflüssigkeit nur um lo0C erhöht werden muß.Die zur Erhaltung des Demparatur-uODruckgefälles abzuführende Wärme wird im Kühler 6 an das Kühlwasser abgeführtODurch die einstellbaren Druckfedern 7 und den Gegenkolben 8 kann der eingestellte Betriebsdruck durch die mengensteuerbare Pumpe 2 gehalten werden.
Der Erhitzer 5 kann mit Dampf beheizt oder mit Wasser gefüllt direkt beheizt sein.Es können auch andere verflüssigte Gase für ein höheres oder tieferes Temparaturgebiet- uODruckgefälle verwendet werden,insbesondere wird bei der vorliegenden Erfindung das günstege Druck-Volumenverhalten bei einer Temparaturerhöhung von 200 C und mehr über dem kritischen Druck-und Temparaturgebiet für einen hohen Wirkungsgrad verwendet.Der spez.Wärmeinhalt der ArbeitsP flüssigkeit ist über das ganze Temparaturgefälle zusammen kleineres als zur Verdampfung nötig wäre und somit kein Dampfgegendruck bis zum Kühler entstehen kann,Die Einrichtung ist gegen Wärmeverluste nach außen isoliert.Die Angaben über den möglichen Wirkungsgrad stützen sich auf die Stoffwerttafeln für Frigen 12 und 13 und die Meßwerte der Physikalische-Techn.Bundesanstalt über das Druck-Tolumenverhalten über dem kritischen Druck-u»Temparaturgebiet.
Durch Vergrößerung der Austauschflächen des Gegenstrom-Wärmeaustauschers kann der Wirkungsgrad zusätzlich verbessert werden.
Eine weitere Leistungsverbesserung kann erzielt werdentwenn das gegebene Volumenverhältnis 2235 zu 1 zwischen Motor und Pumpe auf 2 zu 1 reduziert wird,weil die Verdichtung von o,35 der Arbeitsflüssigkeit eine Arbeitsdruckzunahme von ca 40 At erbringt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Hydrauliche Wärmekraftmaschine wird dadurch gekennzeichnet,daß der geschlossene Wärmekreisprozeß zur Umwandlung in mech.Energie aus hydrostatisch wirkendem Motor-und Pumpe, Wärmeaustauscher,Erhitzer,Kühler und Druck-Mengenregler besteht,wobei der Wärmeaustauscher in seiner Leistung so bemeßen ist,aaß im Erhitzer höchstens 10°C Temparaturerhöhung zugeführt werden muß und das Temparaturgefälle 200G und höher über dem kritischen Druck-u.Temparaturgebiet des verwendeten verflüssigten Gases beginnt.

11. Hydrauliche Wärmekraftmaschine wird nach Anspruch I dadurch gekennzeichnet,daß statt des gegebenen Volumenunterschiedes von der Kühlwassertemparatur bis zum kritischen Druck-u,Temparaturgebiet bei Frigen 12 von 1 zu 2,35 zwischen Pumpe und Motor die Druckzunahme durch Temparaturerhöhung über das kritische Druck-u.Temparaturgebiet auch noch durch eine Flüssigkeitsverdichtung eine Drucksteigergng und damit Leistungssteigerung erzielt werden,indem das Volumenverhältnis von Motor zu Pumpe nur 2 zu 1 ist undtverdichteten o,35 Volumenanteil einen Druckanstieg von ca 40 At erbringen.

III. Hydraulische Wärmekraftmaschine wird nach Anspruch I und II dadurch gekennzeichnet,daß zur besseren Abwarmeverwertung von Damptkraft- und Gasturbinenanlagen die hydrauliche Wärmekraftmaschine verwendet ist,indem das Temperatur-Druckgefälle mit Frigen 13(krit.Temparatur 280C)genutzt Wird, wobei der Kühler als Verdampfer und der Erhitzer als Eondensator ausgebildet Sind mittels einer Wärmepumpe die abzuführende Wärme auf die mögliche Kühlwassertemparatur angehoben it wird.

L e e r s e i t e