DE2852076A1 - PLANT FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY FROM HEAT SOURCES OF DIFFERENT TEMPERATURE - Google Patents
PLANT FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY FROM HEAT SOURCES OF DIFFERENT TEMPERATUREInfo
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Description
Dif.l, -ng, H. We!4"ir.anr., DI.?!. Phys. Cr. K. FInAe Dipl. Ιι.ί. F. A. WelAiaaitn, D-jsl. Ciwm. B HuberDif.l, -ng, H. We! 4 "ir.anr., DI.?!. Phys. Cr. K. FInAe Dipl. Ιι.ί. F. A. WelAiaaitn, D-jsl. Ciwm. B Huber
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FIAT Societa per AzioniFIAT Societa per Azioni
Corso Marconi 10Corso Marconi 10
Turin, Italien " 1. Dez- 1978Turin, Italy " Dec 1 - 1978
Anlage zur Erzeugung mechanischer Energie aus Wärmequellen unterschiedlicher Temperatur. System for generating mechanical energy from heat sources of different temperatures.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung mechanischer Energie aus Wärmequellen unterschiedlicher Temperatur. The invention relates to a system for generating mechanical Energy from heat sources at different temperatures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage dieser Art zu schaffen, die eine einfache Konstruktion besitzt und einen hohen thermodynamisehen Wirkungsgrad gewährleistet. The invention is based on the object of creating a system of this type which is simple in construction and ensures a high thermodynamic efficiency.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Die Arbeitsflüssigkeit kann für alle Kreise der Anlage die gleiche'sein oder aus einer Mischung von Flüssigkeiten bestehen, von denen sich in den einzelnen·Wärmetauschern jeweils eine durch Destillation abtrennt, um sich anschliessend mit der verbleibenden Flüssigkeit stromaufwärts einer der Expansionseinrichtungen wieder zu vermischen.The working fluid can be the same for all circuits in the system or it can consist of a mixture of fluids. one of which is separated off by distillation in each of the individual heat exchangers and then around to mix again with the remaining liquid upstream of one of the expansion devices.
Die Anlage gemäß der Erfindung kann überall dort verwendet werden, wo mehrere Wärmequellen mit unterschiedlicher Temperatur zur Verfügung stehen. Sie kann beispielsweise dazu dienen, die aus dem Kühlkreis eines Verbrennungsmotors und aus dem von diesem abgegebenen Auspuffgas wiedergewonnene Wärme in mechanische Energie umzuwandeln. Eine entsprechen-The system according to the invention can be used wherever several heat sources with different temperatures be available. It can serve, for example, from the cooling circuit of an internal combustion engine and to convert heat recovered from the exhaust gas emitted by it into mechanical energy. A corresponding
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de Weiterbildung der Erfindung, bei der die Anlage eine er- · ste und eine zweite Expansionseinrichtung sowie zwei entsprechende Wärmequellen verwendet, die von dem Kühlkreis eines Verbrennungsmotors und einem Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit den von dem Motor abgegebenen Auspuffgasen gebildet sind, ist im Patentanspruch 2 beschrieben.de further development of the invention, in which the system has an ste and a second expansion device and two corresponding ones Heat sources used by the cooling circuit of an internal combustion engine and a heat exchanger for heat exchange are formed with the exhaust gases emitted by the engine, is described in claim 2.
Die Wärmemengen, die im Mittel aus dem Kühlkreis des Motors einerseits und seinen Auspuffgasen andererseits zurückgewinnbar sind, sind etwa einander gleich. Wenn daher die gesamte Arbeitsflüssigkeit den Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen durchlaufen würde, wäre die bei der Wiedergewinnung der Wärme der Auspuffgase erreichbare Temperaturerhöhung selbst unter günstigsten hypothetischen Bedingungen etwa der Temperaturerhöhung gleich, die bei der Wiedergewinnung der Wärme des Motorkühlkreises erreichbar ist. Da der letztgenannte Temperatursprung durch die optimale Betriebstemperatur des Motors begrenzt ist, wäre die maximal in dem Zyklus erreichbare Temperatur dementsprechend vergleichsweise niedrig, wodurch der gute thermodynamische Wirkungsgrad des Zyklus beeinträchtigt würde. Wenn man durch den Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen nur einen Teil .des Stromes der die aus dem Kühlkreis des Motors wiedergewonnene Wärme aufnehmenden Arbeitsflüssigkeit laufen läßt, ergibt sich der Vor- ·' teil, daß dieser Teil die für einen guten thermodynamischen Wirkungsgrad des verwendeten Zyklus optimale Temperatur-und Druckwerte erreichen kann.The amount of heat that can be recovered on average from the engine's cooling circuit on the one hand and its exhaust gases on the other are roughly equal to each other. Therefore, if all of the working fluid has to use the heat exchanger for heat exchange would pass through with the exhaust gases, that would be achievable in the recovery of the heat of the exhaust gases Even under the most favorable hypothetical conditions, the temperature increase is roughly the same as the temperature increase, which can be achieved by recovering the heat from the engine cooling circuit. Since the latter temperature jump through the optimal operating temperature of the engine is limited, the maximum temperature attainable in the cycle would be accordingly comparatively low, which affects the good thermodynamic efficiency of the cycle would. If only part of the flow of the allows the heat-absorbing working fluid recovered from the cooling circuit of the engine to run, the following results part that this part has the optimum temperature and temperature for a good thermodynamic efficiency of the cycle used Can achieve pressure values.
Die die Wärme aus dem Kühlkreis des Motors aufnehmende Flüssigkeit kann entweder die Kühlflüssigkeit des Motors selbst sein oder eine Arbeitsflüssigkeit, die von der Kühlflüssigkeit des Motors mittels.eines Wärmetauschers erwärmt wird.The liquid that absorbs the heat from the engine's cooling circuit can either be the coolant of the engine itself or a working fluid that comes from the coolant of the engine is heated by means of a heat exchanger.
Der in der Anlage gemäß der vorgenannten Weiterbildung der Erfindung verwendete Motor kann ein beliebiger Verbrennungsmotor, d.h. ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor, sein, derThe motor used in the system according to the aforementioned development of the invention can be any internal combustion engine, i.e. a gasoline engine or a diesel engine, the
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entweder flüssigkeitsgekühlt oder luftgekühlt ist.is either liquid cooled or air cooled.
Falls die erfindungsgemäße Anlage bei einem Verbrennungsmotor Anwendung finden soll, der normalerweise mit Luft gekühlt ist, muß dieser mit einem Kühlungshilfsmantel versehen werden, innerhalb dessen man die Arbeitsflüssigkeit strömen läßt. In diesem Fall ersetzt die Arbeitsflüssigkeit daher die Luft bezüglich der Kühlwirkung des Motors.If the system according to the invention is to be used in an internal combustion engine, which normally uses air is cooled, this must be provided with an auxiliary cooling jacket, within which the working fluid lets flow. In this case, the working fluid therefore replaces the air with regard to the cooling effect of the engine.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung verzweigt sich die Leitung für die Arbeitsflüssigkeit in eine Primärleitung und eine Sekundärleitung stromabwärts der beiden von dem Kühlkreis des Motors und den von ihm abgegebenen Auspuffgasen gebildeten Wärmequellen. Dies erlaubt die Einfügung der ersten Speisepumpe stromaufwärts (statt stromabwärts) der von dem Kühlkreis des Verbrennungsmotors gebildeten Wärmequelle, wodurch die Gefahr einer Kavitation der Pumpe vermieden ist.According to another development of the invention, the line for the working fluid branches into a primary line and a secondary line downstream of both the engine's cooling circuit and that discharged therefrom Heat sources formed by exhaust gases. This allows the first feed pump to be inserted upstream (instead of downstream) of the heat source formed by the cooling circuit of the internal combustion engine, creating the risk of cavitation the pump is avoided.
Bei allen Anwendungen der erfindungsgemäßen Anlage zur Umwandlung der aus dem Kühlkreis eines Verbrennungsmotors und aus den von ihm abgegebenen Auspuffgasen zurückgewonnenen Wärme in mechanische Energie ist es.möglich, einen regenerativen thermodynamisehen Zyklus für die Arbeitsflüssigkeit zu realisieren, indem in die Primärleitung stromaufwärts des Wärmetauschers zum Wärmeaustausch mit denAuspuffgasen des Motors ein weiterer Wärmetauscher eingefügt wird, der von der Flüssigkeit am Ausgang der ersten Expansionseinrichtung· durchströmt wird. In diesem Fall kann die Anlage gemäß der Erfindung auch mit einem zweiten Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen ausgestattet sein,'der in die Sekundärleitung eingefügt ist, und von den Auspuffgasen durchströmt wird, die von dem Auspuffgaswärmetauscher kommen, der in die Primärleitung eingefügt ist.In all applications of the system according to the invention for converting the from the cooling circuit of an internal combustion engine and It is possible to convert the heat into mechanical energy from the exhaust gases it emits thermodynamic cycle for the working fluid to be realized by entering the primary line upstream of the heat exchanger for heat exchange with the exhaust gases of the engine, another heat exchanger is inserted through which the liquid flows at the outlet of the first expansion device. In this case, the plant according to the invention also equipped with a second heat exchanger for exchanging heat with the exhaust gases be 'inserted into the secondary line and from the Exhaust gases is flowed through, which come from the exhaust gas heat exchanger, which is inserted into the primary line.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Anlage ferner einen HilfswärmeaustauscherAccording to another advantageous development of the invention the plant further comprises an auxiliary heat exchanger
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zur Aufwärmung der Arbeitsflüssigkeit. Dieser Hilfswärmetauscher kann von dem Motoröl durchflossen sein oder - falls der Motor eine Aufladungsanlage für die Zylinder besitzt - von der Luft dieser Aufladungsanlage.to warm up the working fluid. This auxiliary heat exchanger can be traversed by the engine oil or - if the engine has a charging system for the cylinders owns - from the air of this supercharger.
Eine Anlage gemäß der Erfindung kann beispielsweise auch in Zusammenhang mit schweren Dieselmotoren (z.B. mit Schiffsdieselmotoren oder mit Dieselmotoren für elektrische Kraftwerke) Verwendung finden, bei denen mehrere Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen zur Verfügung stehen. Diese Wärmequellen können beispielsweise von der Kühlflüssigkeit der Motorkolben, der Kühlflüssigkeit der Motorzylinder, der Luft der Motoraufladungsanlage und den Auspuffgasen des Motors gebildet sein. In diesem Fall umfaßt die Anlage gemäß der Erfindung zwei Expansionseinrichtungen sowie eine Leitung für die Arbeitsflüssigkeit, die sich stromaufwärts der Wärmequellen in zwei Leitungen verzweigt; Eine Primärleitung, die alle den einzelnen Wärmequellen zugeordneten Wärmetauscher sowie die beiden Expansionseinrichtungen durchläuft, und eine Sekundärleitung, die alle Wärmetauscher und nur eine Expansionseinrichtung durchläuft.A system according to the invention can also be used, for example, in connection with heavy diesel engines (e.g. with Marine diesel engines or diesel engines for electric power plants) where multiple heat sources are used with different temperatures are available. These heat sources can, for example, from the The coolant of the engine pistons, the coolant of the engine cylinders, the air of the engine charging system and the Be formed exhaust gases of the engine. In this case the plant according to the invention comprises two expansion devices and a line for the working fluid, which branches into two lines upstream of the heat sources; A primary line, all of the individual heat sources associated heat exchanger and the two expansion devices runs through, and a secondary line that contains all heat exchangers and only one expansion device passes through.
Die Anlage gemäß der Erfindung umfaßt in diesem Fall vorzugsweise einen weiteren Wärmetauscher zur Vorwärmung der Arbeitsflüssigkeit, die die Primärleitung stromaufwärts des den Auspuffgasen des Motors zugeordneten Wärmetauschers durchfließt, wobei dieser weitere Wärmetauscher von der Arbeitsflüssigkeit durchströmt wird, die durch die Primärleitung stromabwärts derjenigen Expansionseinrichtung fließt, durch die nur die Primärleitung verläuft.The plant according to the invention in this case preferably comprises another heat exchanger for preheating the working fluid, which is the primary line upstream of the heat exchanger associated with the exhaust gases of the engine flows through, this further heat exchanger from the working fluid is flowed through through the primary line downstream of that expansion device flows through which only the primary line runs.
Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert: ·In the following the invention is explained in more detail with reference to the drawings explains: ·
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anlage gemäß der Erfindung,Fig. 1 shows a schematic representation of a system according to the invention,
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Fig. 2 zeigt eine Variante von Fig. 1,Fig. 2 shows a variant of Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Anlage gemäß der Erfindung für die Anwendung mit einem flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor,Fig. 3 shows a second embodiment of the system according to the invention for use with a liquid-cooled Internal combustion engine,
Fig. 4 zeigt eine Variante von Fig. 3,Fig. 4 shows a variant of Fig. 3,
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der.Anlage gemäß der Erfindung zur Anwendung mit einem luftgekühlten Verbrennungsmotor,Fig. 5 shows a third embodiment of the system according to the invention for use with an air-cooled internal combustion engine,
Fig. 6 zeigt eine Variante von Fig. 5, Fig. 7 und 8 zeigen Varianten von Fig. 3, Fig. 9 bis 16 zeigen Varianten von Fig. 51Fig. 6 shows a variant of Fig. 5, Figs. 7 and 8 show variants of Fig. 3, FIGS. 9 to 16 show variants of FIG. 51
Fig.17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anlage gemäß der Erfindung zur Anwendung mit einem schweren Dieselmotor. 17 shows a further embodiment of the system according to of the invention for use with a heavy diesel engine.
In Fig. 1 ist eine Anlage gemäß der Erfindung, die in einer Industrieanlage verwendbar ist, in der drei Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen zur Verfügung stehen, in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Mit 2 ist ein Wärmetauscher bezeichnet, der zum Wärmeaustausch mit einer ersten Wärmequelle niedriger Temperatur dient, die beispielsweise von dem Kühlwasser von Maschinen gebildet ist. Mit 3 ist ein Wärmetauscher bezeichnet, der einer zweiten Wärmequelle mittlerer Temperatur zugeordnet ist, die beispielsweise von Wasserdampf oder Solarplatten gebildet ist, mit 4 ist ein War- -· metauscher zum Wärmeaustausch mit einer dritten Wärmequelle hoher Temperatur bezeichnet, die beispielsweise von Auspuffgasen gebildet ist.In Fig. 1 is a system according to the invention, which can be used in an industrial plant, in which three heat sources with different temperatures are available, denoted by 1 in their entirety. With 2 a heat exchanger is referred to, which is used for heat exchange with a first low temperature heat source, for example from the Cooling water is formed by machines. 3 with a heat exchanger is referred to, the middle of a second heat source Temperature is assigned, which is formed, for example, by water vapor or solar panels, with 4 is a war- Exchanger called for heat exchange with a third high temperature heat source, for example of exhaust gases is formed.
Die Anlage 1 umfaßt drei Expansionseinrichtungen: Eine erste Expansionseinrichtung 5 mit hohem Druck, eine zweite Expansionse'inrichtung 6 sowie eine dritte Expansions einrichtung 7 mit niedrigem Druck. Außerdem umfaßt die Anlage eine Leitung 8, in die eine Speisepumpe 9 eingefügt ist. Stromabwärts der Speisepumpe 9 verzweigt sich die Leitung 8 in zwei Leitungen 10 und 11, die beide durch den Wärmetauscher 2 laufen. In die Leitung 10 ist stromaufwärts des Wärmetau-Plant 1 comprises three expansion devices: A first Expansion device 5 with high pressure, a second expansion device 6 and a third expansion device 7 with low pressure. The system also includes a line 8, into which a feed pump 9 is inserted. Downstream of the feed pump 9, the line 8 branches into two Lines 10 and 11, both of which run through the heat exchanger 2. In the line 10 is upstream of the heat exchanger
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schers 2 eine zweite Speisepumpe 12 eingefügt. Stromabwärts ·· des Wärmetauschers 2 verzweigt sich die Leitung 10 in zwei Leitungen 13 und 14, die beide den Wärmetauscher 3 zum Wärmeaustausch mit der Wärmequelle mittlerer Temperatur durchlaufen. Mit 13a ist eine weitere Speisepumpe bezeichnet,die stromaufwärts des Wärmetauschers 3 in die Leitung 13 eingefügt ist. Die Leitung 13 durchläuft stromabwärts des Wärmetauschers 3 nacheinander den der Wärmequelle hoher Temperatur zugeordneten Wärmetauscher 4 und die Hochdruck-Expansionseinrichtung 5 und vereinigt sich stromabwärts der Expansionseinrichtung 5 mit der von dem Wärmetauscher 3 kommenden Leitung 14. Die beiden vereinigten Leitungen bilden eine Leitung 15» der die zweite Expansionseinrichtung 6 durchläuft und sich stromabwärts von dieser mit der von dem Wärmetauscher 2 kommenden Leitung 11 vereinigt. Die vereinigten Leitungen 11 und 15 bilden eine Leitung 16,die die Arbeitsflüssigkeit in die Niederdruck-Expansionseinrichtung 7 einspeist. Der Ausgang des Expansionseinrichtung 7 steht mit der Leitung.8 in Verbindung, in welche zwischen der Expansionseinrichtung 7 und der Speisepumpe 9 ein Kondensator zur Kondensierung der Flüssigkeit am Ausgang der Expansionseinrichtung 7 eingefügt ist.Schers 2 a second feed pump 12 is inserted. Downstream of the heat exchanger 2, the line 10 branches into two Lines 13 and 14, both of which pass through the heat exchanger 3 for heat exchange with the medium temperature heat source. A further feed pump, which is inserted into the line 13 upstream of the heat exchanger 3, is denoted by 13a is. Downstream of the heat exchanger 3, the line 13 successively passes through that of the high temperature heat source associated heat exchanger 4 and the high-pressure expansion device 5 and merges downstream of the expansion device 5 with that coming from the heat exchanger 3 Line 14. The two combined lines form a line 15 »of the second expansion device 6 and merges downstream of this with the line 11 coming from the heat exchanger 2. the combined lines 11 and 15 form a line 16, the feeds the working fluid into the low-pressure expansion device 7. The output of the expansion device 7 is in connection with the line 8, in which between the expansion device 7 and the feed pump 9 A condenser for condensing the liquid is inserted at the outlet of the expansion device 7.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfaßt drei Kreise für die Arbeitsflüssigkeit: Einen ersten aus den Leitungen 8, 11 und· 16 -bestehenden Kreis 1a, einen zweiten aus den Leitungen 8, 10, 14, 15, 16. bestehenden Kreis 1b sowie einen dritten aus den Leitungen 8, 10, 13, 15, 16 bestehenden Kreis 1c. Jeweils zwei der drei Kreise für die Arbeitsflüssigkeit haben einen Kreisabschnitt gemeinsam, in dem wenigstens eine Expansionseinrichtung sowie der Kondensator 17 enthalten ist. Der erste Kreis 1a und der zweite Kreis 1b haben beispielsweise den von den Leitungen 16 und 8 gebildeten Abschnitt gemeinsam, Der zweite Kreis 1b und der dritte Kreis 1c haben den von den Leitungen 15, 16, 8 und 10 gebildeten Abschnitt gemeinsam. Der erste Kreis 1a und der dritte Kreis 1-c haben den von den Leitungen 16 und 8 gebildeten Abschnitt gemeinsam.The system shown in Fig. 1 includes three circles for the Working fluid: a first circuit 1a consisting of lines 8, 11 and 16, a second circuit consisting of lines 8, 10, 14, 15, 16. existing circle 1b and a third one the lines 8, 10, 13, 15, 16 existing circuit 1c. Have two of the three circles for the working fluid a section of a circle in common, in which at least one expansion device and the condenser 17 are included is. The first circle 1a and the second circle 1b have the section formed by the lines 16 and 8, for example in common, the second circuit 1b and the third circuit 1c have that formed by the lines 15, 16, 8 and 10 Section common. The first circle 1a and the third circle 1-c have the section formed by the lines 16 and 8 together.
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Infolge der beschriebenen Struktur durchläuft ein erster Teil des Gesamtflusses der Arbeitsflüssigkeit - und zwar der durch die Leitung 11 fließende Teil - den Wärmetauscher 2 und die Expansionseinrichtung 7. Ein zweiter Teil des Gesamtflusses der Arbeitsflüssigkeit - und zwar der in· den Leitungen 12 und 14 fließende Teil - durchläuft die Wärmetauscher 2 und 3 und die Expansionseinrichtungen 6 und 7. Der dritte Teil des Gesamtflusses der Arbeitsflüssigkeit durchläuft die drei Wärmetauscher 2, 3 und 4 und die drei Expansionseinrichtungen 5, 6 und 7.As a result of the structure described, a first Part of the total flow of the working fluid - namely the part flowing through the line 11 - the heat exchanger 2 and the expansion device 7. A second part of the total flow of the working fluid - namely the Part flowing in lines 12 and 14 - passes through heat exchangers 2 and 3 and expansion devices 6 and 7. The third part of the total flow of the working fluid passes through the three heat exchangers 2, 3 and 4 and the three expansion devices 5, 6 and 7.
Fig. 2 zeigt eine Variante von Fig. 1, bei der die Arbeitsflüssigkeit aus einer Mischung von drei Flüssigkeiten besteht. Jede von diesen trennt sich im Bereich jeweils eines der Wärmetauscher durch Destillation von der Mischung.FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in which the working fluid consists of a mixture of three fluids. Each of these is separated from the mixture in the area of one of the heat exchangers by distillation.
Diejenigen in Fig. 2 dargestellten Teile, die Teilen von Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie diese. Die Hauptunterscheidung zu der in Fig. 1 dargestellten Anlage besteht darin, daß bei der Anlage gemäß Fig. 2 jeder Wärmetauscher von nur einer Leitung durchlaufen wird, die sich stromabwärts des Wärmetauschers in zwei getrennte Leitungen verzweigt. .Außerdem sind die Speisepumpen 12 und 13a stromabwärts der Wärmetauscher 2 bzw. 3 statt stromaufwärts von ihnen angeordnet.Those parts shown in FIG. 2 which correspond to parts of FIG. 1 are provided with the same reference numerals like these. The main difference to the system shown in Fig. 1 is that in the system according to Fig. 2 each heat exchanger is traversed by only one line, which is located downstream of the heat exchanger in two separate lines branched. Also are the feed pumps 12 and 13a downstream of the heat exchangers 2 and 3 instead of upstream of them.
Während des Betriebes wird die Mischung der drei Arbeitsflüssigkeiten am Ausgang der Expansionseinrichtung 7 in dem Kondensator 17 kompensiert und unterkühlt. Die aus dem Kondensator 17 austretende Mischung, die in der Leitung 8 fließt, durchläuft nacheinander die Speisepumpe 9 und den Wärmetauscher 2, der der Wärmequelle mit der niedrigsten Temperatur zugeordnet ist. Die Werte des Durchsatzes und des Druckes sind so bestimmt, daß eine der drei Arbeitsflüssigkeiten verdampft und sich "stromabwärts des Wärmetauschers 2 von der Mischung trennt. Die verdampfte Flüssigkeit läuft daher durch die Leitung 11, und mischt sichDuring operation, the three working fluids are mixed at the outlet of the expansion device 7 in the condenser 17 compensated and subcooled. The ones from the Condenser 17 exiting mixture, which flows in line 8, successively through the feed pump 9 and the Heat exchanger 2, which is assigned to the heat source with the lowest temperature. The values of the throughput and of the pressure are determined so that one of the three working fluids evaporated and located "downstream of the heat exchanger 2 separates from the mixture. The vaporized liquid therefore passes through the line 11 and mixes
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mit der Flüssigkeit am Ausgang der Expansionseinrichtung 6. Die resultierende Mischung durchläuft die Expansionseinrichtung 7 und kehrt dann in die Leitung 8 zurück.with the liquid at the outlet of the expansion device 6. The The resulting mixture passes through the expansion device 7 and then returns to the line 8.
Die Mischung der beiden in dem Wärmetauscher 2 nicht verdampften Flüssigkeiten läuft durch die Leitung 10 über die Speisepumpe 12 und den Wärmetauscher 3» der der Wärmequelle mittlerer Temperatur zugeordnet ist.· In dem Wärmetauscher 3 gelangt eine der beiden Flüssigkeiten, die die Leitung 10 durchlaufende Mischung bilden, zur Verdampfung und läuft, nachdem sie sich von der anderen im flüssigen Zustand verbliebenen Flüssigkeit getrennt hat, über die Leitung 14, um sich mit der Flüssigkeit am Ausgang der Expansionseinrichtung 5 zu vermischen. Die resultierende Mischung durchläuft die Expansionseinrichtung 6, mischt sich mit der aus der Leitung 11 kommenden Flüssigkeit und fließt wieder in die Leitung 8. Die Flüssigkeit, die in dem Wärmetauscher^nicht verdampft ist, fließt in die Leitung 13 und durchläuft nacheinander die Speisepumpe 13a» den der Wärmequelle mit der höchsten Temperatur zugeordneten Wärmetauscher 4 und die Expansionseinrichtung 5f um sich dann mit der aus der Leitung 14 kommenden Flüssigkeit zu mischen.The mixture of the two in the heat exchanger 2 did not evaporate Liquids run through the line 10 via the feed pump 12 and the heat exchanger 3 »of the heat source one of the two liquids that enter the line 10 reaches the heat exchanger 3 Form passing mixture, for evaporation and running after they remained in the liquid state from the other Liquid has separated, via line 14, to deal with the liquid at the outlet of the expansion device 5 to mix. The resulting mixture passes through the expansion device 6, mixes with that from the line 11 coming liquid and flows back into line 8. The liquid that does not evaporate in the heat exchanger ^ is, flows into the line 13 and successively passes through the feed pump 13a of the heat source with the highest The heat exchanger 4 assigned to the temperature and the expansion device 5f are then connected to the one from the line 14 mix coming liquid.
Die konstruktiven Einzelheiten der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anlagen können selbstverständlich in einem weiten Rahmen verändert werden. Insbesondere ist es möglich, regenerative Zyklen für die Arbeitsflüssigkeit vorzusehen, indem weitere Wärmetauscher verwendet werden, mittels derer die Flüssigkeit am Ausgang eines der Wärmetauscher zum Wärmeaustausch mit den Wärmequellen vorgewärmt wird, wobei die Wärme ausgenützt wird, die die Flüssigkeit am Ausgang einer der Expansionseinrichtungen besitzt. Die Anlage gemäß Fig.1 oder 2 kann außerdem mit entsprechenden Änderungen auch in Fällen eingesetzt· werden, in denen eine beliebige Anzahl von Wärmequellen mit unterschiedlichen Temperaturen zur Verfügung stehen.The structural details of the systems shown in Fig. 1 and 2 can of course be broad Frame can be changed. In particular, it is possible to use regenerative To provide cycles for the working fluid by using further heat exchangers by means of which the liquid at the outlet of one of the heat exchangers for heat exchange is preheated with the heat sources, whereby the heat is used that the liquid at the outlet of a who has expansion facilities. The system according to Figure 1 or 2 can also be modified with appropriate changes in Cases · are used in which any number of heat sources with different temperatures are available stand.
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Fig. 3 zeigt eine Anlage gemäß der Erfindung mit einer er- sten Expansionseinrichtung 19 mit hohem Druck und einer zweiten Expansionseinrichtung 20 mit niedrigem Druck. In diesem Fall sind zwei Wärmequellen vorhanden, die von der Flüssigkeitskühlung eines .Verbrennungsmotors 30 bzw. den von diesem Motor 30 abgegebenen Auspuffgasen gebildet sind, die durch einen Wärmetauscher 40 geleitet werden. Der Kühlkreis des Motors 30 umfaßt eine außerhalb des Motors 30 verlaufende Leitung 50, in die eine Pumpe 60 und ein Wärmetauscher 70 zur Erwärmung der in der Anlage verwendeten Arbeitsflüssigkeit eingefügt sind. Der Kreis für die Arbeitsflüssigkeit umfaßt eine Leitung 80, in die eine Speisepumpe 90 eingefügt ist. Die Leitung 80 durchläuft den Wärmetauscher 70 stromabwärts der Pumpe 90 und verzweigt sich stromabwärts des Wärmetauschers 70 in zwei Leitungen: Eine Primärleitung 100, die den den Auspuffgasen zugeordneten Wärmetauscher 40 sowie die Hochdruck-Expansionseinrichtung 19 durchläuft, sowie eine Sekundärleitung 110, die sich mit der Primärleitung stromabwärts der Expansionseinrichtung 19 vereinigt. In die Leitung 100 ist stromaufwärts des Wärmetauschers 40 eine weitere Speisepumpe 120 eingefügt. Die beiden vereinigten Leitungen 100 und 110 bilden eine Leitung 130, die die Arbeitsflüssigkeit in die Niederdruck-Expansionseinrichtung 20 einspeist. Der Ausgang der Niederdruck-Expansionseinrichtung 20 steht mit der Leitung 80 in Verbindung, in die zwischen der Expansionseinrichtung 20 und der Speisepumpe 90 ein Kondensator 140 zur Kondensation der Arbeitsflüssigkeit am Ausgang der Expansionseinrichtung 20 eingefügt ist.Fig. 3 shows a system according to the invention with a first expansion device 19 with high pressure and a second low pressure expansion device 20. In this case, there are two sources of heat available from the Liquid cooling of an internal combustion engine 30 or the exhaust gases emitted by this engine 30 are formed, which are passed through a heat exchanger 40. The cooling circuit of the engine 30 includes an outside of the engine 30 Line 50, into which a pump 60 and a heat exchanger 70 for heating the working fluid used in the system are inserted. The circle for the working fluid comprises a line 80 into which a feed pump 90 is inserted. The line 80 runs through the heat exchanger 70 downstream of the pump 90 and branches downstream of the heat exchanger 70 into two lines: A primary line 100, which passes through the heat exchanger 40 assigned to the exhaust gases and the high-pressure expansion device 19, as well as a secondary line 110 that connects to the primary line combined downstream of the expansion device 19. In the A further feed pump 120 is inserted upstream of the heat exchanger 40 in line 100. The two combined lines 100 and 110 form a line 130 which feeds the working fluid into the low-pressure expansion device 20. The output of the low-pressure expansion device 20 is in communication with the line 80, in which between the Expansion device 20 and the feed pump 90, a condenser 140 for condensing the working fluid at the outlet the expansion device 20 is inserted.
Fig. 4 zeigt eine Variante von Fig. 3, bei der ein regenerativer Zyklus für die Arbeitsflüssigkeit realisiert wird.Diese Anl'age umfaßt einen weiteren Wärmetauscher 150, der stromaufwärts des Wärmetauschers 40 in die Primärleitung 100a eingefügt ist und der dazu dient, die Arbeitsflüssigkeit vorzuwärmen, bevor sie den Wärmetauscher 40 erreicht. Durch den Wärmetauscher 150 läuft der Abschnitt der Primärleitung 100 der sich stromabwärts der Hochdruck-Expansionseinrichtung 19 befindet. - - "FIG. 4 shows a variant of FIG. 3 in which a regenerative cycle is implemented for the working fluid Plant comprises a further heat exchanger 150, which is upstream of the heat exchanger 40 is inserted into the primary line 100a and which serves to preheat the working fluid, before it reaches the heat exchanger 40. The section of the primary line 100 runs through the heat exchanger 150 which is located downstream of the high pressure expansion device 19. - - "
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Die Anlage umfaßt außerdem vorzugsweise einen weiteren War- -· metauscher 160 zum Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen, der in die Sekundärleitung 110 eingefügt ist und von den aus dem Wärmetauscher 40 kommenden Auspuffgasen durchströmt wird.The system also preferably includes a further war- exchanger 160 for heat exchange with the exhaust gases, the is inserted into the secondary line 110 and is flowed through by the exhaust gases coming from the heat exchanger 40.
Fig. 5 und 6 zeigen eine Variante der Anlage.gemäß der Erfindung zur Anwendung im Zusammenhang mit einem Verbrennungsmotor, der normalerweise mit Luft gekühlt wird. In diesem Fall muß der Motor mit einem Hilfskühlmantel umgeben werden, durch den die Arbeitsflüssigkeit der Anlage fließt, die auf diese Weise die Luft bei der Kühlung des Motors ersetzt.5 and 6 show a variant of the plant according to the invention for use in connection with an internal combustion engine that is normally air-cooled. In this In this case, the motor must be surrounded by an auxiliary cooling jacket through which the working fluid of the system flows this replaces the air when cooling the engine.
Diejenigen Anlagenteile, die Teilen von Fig. 3 und 4 entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen wie diese. Der Hauptunterschied gegenüber der Anlage gemäß Fig. 3 besteht darin, daß die Leitung 80 für die Arbeitsflüssigkeit anstelle eines Wärmetauschers zum Wärmeaustausch mit der Kühlflüssigkeit des Motors den Hilfskühlmantel durchläuft, mit dem der Verbrennungsmotor 30 ausgestattet ist.Those parts of the system which correspond to parts of FIGS. 3 and 4 have the same reference numerals as these. The main difference compared to the system according to FIG. 3 is that the line 80 for the working fluid instead of a Heat exchanger for heat exchange with the cooling liquid of the engine passes through the auxiliary cooling jacket, with which the internal combustion engine 30 is equipped.
Ein weiterer Vorteil der Anlage gemäß der Erfindung ist ihre konstruktive Einfachheit und die geringe Anzahl von Bauteilen: Dem Motor 30 werden lediglich der Wärmetauscher 40 zum Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen, die Speisepumpe 12 sowie die Expansionseinrichtungen 19 und 20 hinzugefügt. Der ■■ Kondensator 140 und die Speisepumpe 90 ersetzen den Kühlradiatbr bzw. die Pumpe für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit, die üblicherweise in den Kühlanlagen von Verbrennungsmotoren verwendet werden. Die Anlage gemäß der Erfindung ist daher konstruktiv einfach, wenig platzraubend und wenig kostspielig. Another advantage of the plant according to the invention is its Constructive simplicity and the small number of components: only the heat exchanger 40 is used for the engine 30 Heat exchange with the exhaust gases, the feed pump 12 and the expansion devices 19 and 20 added. The ■■ Condenser 140 and the feed pump 90 replace the cooling radiator or the pump for the circulation of the coolant, which is usually used in the cooling systems of internal combustion engines be used. The system according to the invention is therefore structurally simple, does not take up much space and is not very expensive.
Die Variante gemäß Fig.. 6 entspricht der beschriebenen Lösung mit regenerativem thermodynamischem Zyklus, der durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 160 realisiert wird.The variant according to FIG. 6 corresponds to the solution described with a regenerative thermodynamic cycle, which by the insertion of the heat exchangers 150 and 160 is realized.
Fig. 7 und 8 betreffen wieder einen Verbrennungsmotor mit.7 and 8 relate again to an internal combustion engine.
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Flüssigkeitskühlung. Die gegenüber der Darstellung in Fig. und 4 gleichen Bauteile sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort. Der Hauptunterschied gegenüber der Anlage gemäß Fig. 3 besteht bei der Anlage gemäß Fig. 7 darin, daß die Leitung 80 für die· Arbeitsflüssigkeit sich stromaufwärts des der Kühlflüssigkeit zugeordneten Wärmetauschers in die Primär- und Senkundärleitung 100 bzw. 110 verzweigt. Sowohl die Primärleitung 100 als auch die Sekundärleitung 110 durchlaufen den genannten Wärmetauscher. Die besondere Anordnung der Speisepumpe 120 bringt gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 3 und 4 den Vorteil mit sich, daß das Risiko einer eventuellen Kavitation der Speisepumpe vermieden ist.Liquid cooling. The components that are the same as those shown in FIGS. 1 and 4 are again given the same reference numerals provided like there. The main difference compared to the system according to FIG. 3 is in the system according to FIG. 7, that the line 80 for the · working fluid is located upstream of the heat exchanger associated with the cooling fluid branches into the primary and secondary lines 100 and 110, respectively. Both the primary line 100 and the secondary line 110 pass through the named heat exchanger. The special arrangement of the feed pump 120 brings about the arrangement 3 and 4 with the advantage that the risk of possible cavitation of the feed pump is avoided.
Die in Fig. 8 dargestellte Variante unterscheidet sich von derAnlage gemäß Fig. 7 dadurch, daß durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 160 ein regenerativer thermodynamischer Zyüus realisiert ist.The variant shown in FIG. 8 differs from the system according to FIG. 7 in that the insertion of the Heat exchangers 150 and 160 a regenerative thermodynamic cycle is realized.
Fig. 9 bis 16 betreffen wieder Verbrennungsmotoren mit Luftkühlung. Diejenigen Teile, die den bei der Anlage gemäß Fig. 5 bzw. 6 entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen wie diese. 9 to 16 relate again to internal combustion engines with air cooling. Those parts which correspond to those in the system according to FIG. 5 or 6 have the same reference numerals as these.
Der Hauptunterschied der in Fig. 9 dargestellten Anlage gegenüber der Anlage gemäß Fig. 5 besteht darin, daß die Lei- ' tung 80 für die Arbeitsflüssigkeit sich nicht stromabwärts sondern stromaufwärts des Hilfskühlmantels des Verbrennungsmotors 30 verzweigt. Von den beiden Leitungen 100 und 110 durchläuft nur die Sekundärleitung 100 den Hilfskühlmantel des Verbrennungsmotors 30, um sich dann mit der Primärleitung 100 stromabwärts der Hochdruck-Expansionseinrichtung 19 zu vereinigen. Die Variante gemäß Fig. 10 entspricht der Lösung mit regenerativem thermodynamischem Zyklus, die durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 160 realisiert ist.The main difference between the system shown in FIG. 9 and the system according to FIG. 5 is that the line device 80 for the working fluid is not downstream but upstream of the auxiliary cooling jacket of the internal combustion engine 30 branches. Of the two lines 100 and 110, only the secondary line 100 runs through the auxiliary cooling jacket of the internal combustion engine 30, to then connect to the primary line 100 downstream of the high-pressure expansion device 19 unite. The variant according to FIG. 10 corresponds to the solution with a regenerative thermodynamic cycle, which by the insertion of the heat exchangers 150 and 160 is realized.
Die in Fig. 11 dargestellte Anordnung unterscheidet sich gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 9 dadurch, daß sie einenThe arrangement shown in Fig. 11 differs from that the arrangement of FIG. 9 in that they have a
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Hilf swärmertaus eher.-1-70 beinhaltet, der in die Primärleitung· 100 eingefügt ist und der von einer Leitung 180 durchdrungen ist, durch die beispielsweise das Schmieröl des Motors 30 oder die Luft der Aufladungsanlage des Motors fließen kann, falls dieser mit einer solchen Anlage ausgestattet ist. In die Leitung 180 ist außerdem eine Speisepumpe 190 eingefügt. Die Anlage gemäß Fig. 12 stellt eine Variante gegenüber Fig. 11 dar, bei der wieder durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 16O ein regenerativer thermodynamischer Zyklus realisiert wird. Die in Fig. 13 dargestellte Anlage unterscheidet sich von der Anlage gemäß Fig. 11 dadurch, daß der Hilfswärmetauscher 170 nicht in die Primärleitung 100 sondern in die Leitung 80 für die Arbeitsflüssigkeit stromabwärts in ihrer Verzweigung in die beiden Leitungen 100 und 110 eingefügt ist. In diesem Fall läuft der gesamte Durchsatz der durch die Leitung 80 fließenden Arbeitsflüssigkeit auch den Wärmetauseher 170.Aid swärmertaus rather.-1-70 includes, which is in the primary line 100 is inserted and which is penetrated by a line 180 through which, for example, the lubricating oil of the engine 30 or the air of the engine's supercharging system can flow, if it is equipped with such a system. In a feed pump 190 is also inserted into the line 180. The system according to FIG. 12 represents a variant compared to FIG. 11, in which again by the insertion of the heat exchanger 150 and 16O realized a regenerative thermodynamic cycle will. The system shown in FIG. 13 differs from the system according to FIG. 11 in that the auxiliary heat exchanger 170 not into the primary line 100 but into the line 80 for the working fluid downstream in it Branch in the two lines 100 and 110 is inserted. In this case, the entire throughput of the working fluid flowing through line 80 also runs through the heat exchanger 170
Die in Fig. 14 dargestellte Anlage stellt durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 16O wieder eine Lösung mit regenerativem thermodynamisehern Zyklus dar.The system shown in Fig. 14 represents by the insertion the heat exchangers 150 and 16O again have a solution with regenerative thermodynamic cycle.
Die in Fig. 15 dargestellte Anlage unterscheidet sich von der Anlage gemäß Fig. 11 lediglich dadurch, daß auch die Sekundärleitung 110 den Wärmetauscher 170 durchläuft, bevor sie in "den Hilfskühlmantel des Verbrennungsmotors .30 eintritt.The system shown in Fig. 15 differs from that System according to FIG. 11 only in that the secondary line 110 also runs through the heat exchanger 170 before it enters "the auxiliary cooling jacket of the internal combustion engine .30.
Die Anlage gemäß Fig. 16 entspricht durch die Einfügung der Wärmetauscher 150 und 160 wieder einer Lösung mit regenerativem thermodynamisehern Zyklus.The system according to FIG. 16 corresponds to the insertion Heat exchangers 150 and 160 again a solution with regenerative thermodynamic cycle.
Die- Anwendung einer Anlage gemäß Fig. 3 und 4 bei flüssigkeitsgekühlten Dieselmotoren mit Leistungen zwischen 200 und 500 PS ermöglicht nach Erfahrungen der Anmelderin eine zusätzliche mechanische Leistungserzeugung in der Größenordnung von 14 bis 18 % der Motorleistung.The application of a system according to FIGS. 3 and 4 in liquid-cooled diesel engines with powers between 200 and 500 hp enables, according to the applicant's experience, an additional mechanical power generation in the order of 14 to 18 % of the engine power.
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Fig. 17 zeigt ein Beispiel für die Anwendung einer Anlage gemäß der Erfindung bei einem schweren Dieselmotor. Im dargestellten Fall stehen vier Wärmequellen zur Verfügung: Eine erste Qärmequelle mit niedriger Temperatur, die aus einem Wärmetauscher 31 besteht, durch den das Kühlwasser der Motorkolben mit etwa 50° C läuft; eine zweite Wärmequelle, die aus zwei Wärmetauschern 32 und 33 besteht,durch die das Kühlwasser der Motorzylinder mit einer Temperatur von etwa 60° C läuft; eine dritte Wärmequelle, die aus zwei Wärmetauschern 34 und 45 besteht,durch die die Luft der Aufladungsanlage des Motors mit einer Temperatur von etwa 90 bis 120° C strömt; eine vierte Wärmequelle, die aus zwei Wärmetauschern 36 und 37 besteht, durch die die Auspuffgase des Motors mit einer Temperatur von etwa 300° C strömen. Die Anlage umfaßt eine erste Expansionseinrichtung 45 mit hohem Druck sowie eine zweite Expansionseinrichtung 46 mit niedrigem Druck. Die Anlage umfaßt ferner eine Leitung 38, in die eine Speisepumpe 39 eingefügt ist und die sich in zwei Leitungen, nämlich eine Primärleitung 41a und eine Sekundärleitung 41b, verzweigt. Die Primärleitung 41a, in die eine zweite Pumpe 42 eingefügt ist, durchläuft nacheinander die Wärmetauscher 31» 32, 34 und 36 sowie die Expansionseinrichtungen 45 und '46. In_ die Leitung 38 ist zwischen der Expansionseinrichtung 46 und der Pumpe 39 ein Kondensator 43 zur Kondensation der die Expansionseinrichtung 46' verlassenden Flüssigkeit eingefügt. In die Primärleitung 41a ist zwischen dem Wärmetauscher 34 und dem Wärmetauscher 36 ein Wärmetauscher 44 eingefügt, der von der Flüssigkeit· durchströmt wird, die durch den stromabwärts der Expansionseinrichtung 45 gelegenen Abschnitt der Primärleitung 41a läuft. Auf diese Weise erzielt man eine Vorwärmung der Flüssigkeit, die durch die Leitung 41a stromaufwärts des Wärmetauschers 36 läuft, in dem die Wärme ausgenutzt wird, die die Flüssigkeit am Ausgang der Expansionseinrichtung 45 besitzt. Die"Sekundärleitung 41b durchläuft nacheinander die Wärmetauscher 31, 33,"35 und 37, um sich sodann stromabwärts desWärmetauschers 44 und stromauf-17 shows an example of the application of a system according to the invention to a heavy diesel engine. In the illustrated Case there are four heat sources available: A first heat source with low temperature, the one from a heat exchanger 31, through which the cooling water of the engine pistons runs at about 50 ° C; a second heat source, which consists of two heat exchangers 32 and 33, through which the cooling water of the engine cylinder with a temperature runs from about 60 ° C; a third heat source, which consists of two heat exchangers 34 and 45, through which the air of the charging system the motor flows at a temperature of about 90 to 120 ° C; a fourth heat source consisting of two Heat exchangers 36 and 37, through which the exhaust gases of the motor with a temperature of about 300 ° C. The plant comprises a first expansion device 45 at high pressure and a second expansion device 46 at low pressure. The system also includes a line 38, in which a feed pump 39 is inserted and which in two lines, namely a primary line 41a and one Secondary line 41b, branched. The primary line 41a, into which a second pump 42 is inserted, passes through one after the other the heat exchangers 31 »32, 34 and 36 and the expansion devices 45 and 46. In_ the line 38 is between the expansion device 46 and the pump 39, a condenser 43 for condensing the expansion device 46 'inserted leaving liquid. In the primary line 41a is between the heat exchanger 34 and the heat exchanger 36, a heat exchanger 44 is inserted, through which the liquid flows through the downstream the expansion device 45 located section of the primary line 41a runs. In this way preheating is achieved the liquid that runs through the line 41a upstream of the heat exchanger 36, in which the heat is used which has the liquid at the outlet of the expansion device 45. The "secondary line 41b passes through one after the other the heat exchangers 31, 33, ″ 35 and 37 to then downstream of the heat exchanger 44 and upstream
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wärts der Expansionseinrichtung 46 mit der Primärleitung 41a zu vereinigen. Die Konstruktionseinzelheiten der Anlage gemäß Fig. 17 können selbstverständlich in weitem Rahmen verändert werden. Beispielsweise kann die Verzweigung der Leitung 38 statt stromaufwärts des Wärmetauschers 41 auch an einer anderen Stelle des Kreises beispielsweise stromabwärts des Wärmetauschers 31 angeordnet sein. Auch die Mischung der den Primärkreis durchfließenden Flüssigkeit mit der den Sekundärkreis durchfließenden Flüssigkeit kann an einer anderen als der in Fig. 17 gezeigten Stelle stattfinden. Offensichtlich sind nicht alle der in Fig.17 dargestellten Wärmetauscher unbedingt erforderlich. Das Weglassen beispielsweise des Wärmetauschers 44 bedingt zwar eine geringere Wärmerückgewinnung, bringt gleichzeitig jedoch eine Vereinfachung der Anlage mit sich. Auch die Pumpen 39 und 42 können an deren Stellen angeordnet sein. Es ist außerdem möglich,eine Fig. 17 entsprechende Anlage unter Vervrendung einer größeren Anzahl von Wärmequellen herzustellen. downstream of the expansion device 46 with the primary line 41a to unite. The construction details of the plant 17 can of course be varied within a wide range. For example, the branch the line 38 instead of upstream of the heat exchanger 41 also at another point in the circuit, for example be arranged downstream of the heat exchanger 31. Even the mixing of the liquid flowing through the primary circuit with the liquid flowing through the secondary circuit may take place at a location other than that shown in FIG. Obviously, not all of the in Fig.17 shown heat exchanger is absolutely necessary. The omission of the heat exchanger 44, for example, is conditional a lower heat recovery, but at the same time brings a simplification of the system with it. The pumps too 39 and 42 can be arranged in their places. It is also possible to use a system corresponding to FIG Use a larger number of heat sources.
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19782852076 Ceased DE2852076A1 (en) | 1977-12-05 | 1978-12-01 | PLANT FOR GENERATING MECHANICAL ENERGY FROM HEAT SOURCES OF DIFFERENT TEMPERATURE |
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| FR (1) | FR2410742A1 (en) |
| GB (1) | GB2010974B (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3123474A1 (en) * | 1981-06-13 | 1982-12-30 | Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg | Method and device for utilising waste heat which occurs at different temperatures |
| DE3429727A1 (en) * | 1984-08-13 | 1986-02-13 | Hermann Dipl.-Ing. 5401 Kobern-Gondorf Bongers | Combustion/steam compound engine with utilisation of process heat |
| DE10259488A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Heat engine |
| DE102007038073A1 (en) | 2007-08-12 | 2009-02-19 | Alexander Gotter | Combined thermal engine for inner combustion of fuel, has reciprocating engine and operating heat exchanger is propelled in exhaust system |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0026676A3 (en) * | 1979-10-01 | 1981-12-16 | Turbidin Motorwerke (Proprietary)Limited | Thermodynamic power plant and method of operating the same |
| FR2483009A1 (en) * | 1980-05-23 | 1981-11-27 | Inst Francais Du Petrole | PROCESS FOR PRODUCING MECHANICAL ENERGY FROM HEAT USING A MIXTURE OF FLUIDS AS A WORKING AGENT |
| JPS57179320A (en) * | 1981-04-25 | 1982-11-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Cooler for internal-combustion engine |
| US7305829B2 (en) | 2003-05-09 | 2007-12-11 | Recurrent Engineering, Llc | Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources |
| CN101148999B (en) * | 2003-05-09 | 2011-01-26 | 循环工程公司 | Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources |
| US8117844B2 (en) | 2004-05-07 | 2012-02-21 | Recurrent Engineering, Llc | Method and apparatus for acquiring heat from multiple heat sources |
| GB0522591D0 (en) * | 2005-11-04 | 2005-12-14 | Parsons Brinckerhoff Ltd | Process and plant for power generation |
| DE102007009503B4 (en) * | 2007-02-25 | 2009-08-27 | Deutsche Energie Holding Gmbh | Multi-stage ORC cycle with intermediate dehumidification |
| EP1998013A3 (en) * | 2007-04-16 | 2009-05-06 | Turboden S.r.l. | Apparatus for generating electric energy using high temperature fumes |
| FR2929239B1 (en) † | 2008-03-31 | 2010-04-16 | Aker Yards Sa | SHIP PROVIDED WITH MEANS FOR RECOVERING THERMAL ENERGY AND CORRESPONDING METHOD |
| WO2010121255A1 (en) | 2009-04-17 | 2010-10-21 | Echogen Power Systems | System and method for managing thermal issues in gas turbine engines |
| GB0908063D0 (en) * | 2009-05-11 | 2009-06-24 | Atalla Naji A | Apparatus for thermal efficient power generation and method therefor |
| CA2766637A1 (en) | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Echogen Power Systems Inc. | System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes |
| WO2011017476A1 (en) | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Echogen Power Systems Inc. | Heat pump with integral solar collector |
| US8813497B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-08-26 | Echogen Power Systems, Llc | Automated mass management control |
| US8794002B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-08-05 | Echogen Power Systems | Thermal energy conversion method |
| US8869531B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-10-28 | Echogen Power Systems, Llc | Heat engines with cascade cycles |
| US8613195B2 (en) | 2009-09-17 | 2013-12-24 | Echogen Power Systems, Llc | Heat engine and heat to electricity systems and methods with working fluid mass management control |
| WO2011035073A2 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Clean Rolling Power, LLC | Waste heat recovery system |
| AU2010326107B2 (en) * | 2009-12-01 | 2016-02-25 | Areva Solar, Inc. | Utilizing steam and/or hot water generated using solar energy |
| US8857186B2 (en) | 2010-11-29 | 2014-10-14 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Heat engine cycles for high ambient conditions |
| US8616001B2 (en) | 2010-11-29 | 2013-12-31 | Echogen Power Systems, Llc | Driven starter pump and start sequence |
| US9062898B2 (en) | 2011-10-03 | 2015-06-23 | Echogen Power Systems, Llc | Carbon dioxide refrigeration cycle |
| US9038391B2 (en) | 2012-03-24 | 2015-05-26 | General Electric Company | System and method for recovery of waste heat from dual heat sources |
| US9115603B2 (en) * | 2012-07-24 | 2015-08-25 | Electratherm, Inc. | Multiple organic Rankine cycle system and method |
| WO2014031526A1 (en) | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Supercritical working fluid circuit with a turbo pump and a start pump in series configuration |
| US9341084B2 (en) | 2012-10-12 | 2016-05-17 | Echogen Power Systems, Llc | Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery |
| US9118226B2 (en) | 2012-10-12 | 2015-08-25 | Echogen Power Systems, Llc | Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof |
| CA2899163C (en) | 2013-01-28 | 2021-08-10 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Process for controlling a power turbine throttle valve during a supercritical carbon dioxide rankine cycle |
| WO2014117068A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Methods for reducing wear on components of a heat engine system at startup |
| WO2014117159A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Eaton Corporation | Multi-stage volumetric fluid expansion device |
| CA2903784C (en) | 2013-03-04 | 2021-03-16 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Heat engine systems with high net power supercritical carbon dioxide circuits |
| US9593597B2 (en) * | 2013-05-30 | 2017-03-14 | General Electric Company | System and method of waste heat recovery |
| US9587520B2 (en) | 2013-05-30 | 2017-03-07 | General Electric Company | System and method of waste heat recovery |
| US10570777B2 (en) | 2014-11-03 | 2020-02-25 | Echogen Power Systems, Llc | Active thrust management of a turbopump within a supercritical working fluid circuit in a heat engine system |
| CN104481614B (en) * | 2014-12-10 | 2015-12-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | A kind of take carbon dioxide as the distributing-supplying-energy system of working medium |
| FR3057305A1 (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-13 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | MOTORIZATION ASSEMBLY WITH RANKINE LOOP |
| US11187112B2 (en) | 2018-06-27 | 2021-11-30 | Echogen Power Systems Llc | Systems and methods for generating electricity via a pumped thermal energy storage system |
| US11435120B2 (en) | 2020-05-05 | 2022-09-06 | Echogen Power Systems (Delaware), Inc. | Split expansion heat pump cycle |
| JP2024500375A (en) | 2020-12-09 | 2024-01-09 | スーパークリティカル ストレージ カンパニー，インコーポレイティド | 3-reservoir electrical thermal energy storage system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR493303A (en) * | 1918-04-09 | 1919-08-06 | Henri Jean Berruet | Development of internal combustion engines |
| FR1262749A (en) * | 1960-04-23 | 1961-06-05 | Babcock & Wilcox France | Improvements to gas-steam mixed cycle energy production facilities |
| GB1159090A (en) * | 1968-05-20 | 1969-07-23 | Warnowwerft Warnemuende Veb | Combined Propulsion Plant for Ships. |
| DE2116824A1 (en) * | 1971-04-06 | 1972-10-19 | Hagiu, Faust, Dipl Ing , 8000 Mun chen | Antnebsgruppe |
| US3795103A (en) * | 1971-09-30 | 1974-03-05 | J Anderson | Dual fluid cycle |
| US3830062A (en) * | 1973-10-09 | 1974-08-20 | Thermo Electron Corp | Rankine cycle bottoming plant |
| US4109469A (en) * | 1977-02-18 | 1978-08-29 | Uop Inc. | Power generation from refinery waste heat streams |
-
1978
- 1978-12-01 DE DE19782852076 patent/DE2852076A1/en not_active Ceased
- 1978-12-04 FR FR7834105A patent/FR2410742A1/en active Granted
- 1978-12-05 GB GB7847188A patent/GB2010974B/en not_active Expired
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3123474A1 (en) * | 1981-06-13 | 1982-12-30 | Blohm + Voss Ag, 2000 Hamburg | Method and device for utilising waste heat which occurs at different temperatures |
| DE3429727A1 (en) * | 1984-08-13 | 1986-02-13 | Hermann Dipl.-Ing. 5401 Kobern-Gondorf Bongers | Combustion/steam compound engine with utilisation of process heat |
| DE10259488A1 (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Heat engine |
| US7520133B2 (en) | 2002-12-19 | 2009-04-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermodynamic engine |
| DE102007038073A1 (en) | 2007-08-12 | 2009-02-19 | Alexander Gotter | Combined thermal engine for inner combustion of fuel, has reciprocating engine and operating heat exchanger is propelled in exhaust system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2010974A (en) | 1979-07-04 |
| GB2010974B (en) | 1982-02-17 |
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| FR2410742A1 (en) | 1979-06-29 |
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