EA002868B1 - Термодинамическое устройство - Google Patents

Термодинамическое устройство Download PDF

Info

Publication number
EA002868B1
EA002868B1 EA200101136A EA200101136A EA002868B1 EA 002868 B1 EA002868 B1 EA 002868B1 EA 200101136 A EA200101136 A EA 200101136A EA 200101136 A EA200101136 A EA 200101136A EA 002868 B1 EA002868 B1 EA 002868B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
heat
transfer medium
heat transfer
fuel
working fluid
Prior art date
Application number
EA200101136A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200101136A1 (ru
Inventor
Майкл Ноэл Уендт
Патрик Джозеф Глинн
Original Assignee
Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AUPQ0016A external-priority patent/AUPQ001699A0/en
Priority claimed from AUPQ5134A external-priority patent/AUPQ513400A0/en
Application filed by Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн filed Critical Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн
Publication of EA200101136A1 publication Critical patent/EA200101136A1/ru
Publication of EA002868B1 publication Critical patent/EA002868B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10—Closed cycles
    • F02C1/105—Closed cycles construction; details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F02C1/06—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy using reheated exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/10—Closed cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/064—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a gas turbine cycle, i.e. compressor and gas turbine combination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Термодинамическое устройство (10) замкнутого цикла предназначено для обеспечения энергией тепловых машин. Устройство (10) имеет в своем составе компрессор (12) для сжатия рабочего вещества, поступающего из резервуара (14) при температуре Т1. Температура рабочего вещества увеличивается в процессе сжатия и достигает значения Т2 при выходе из компрессора (12). Затем рабочее вещество расширяется в расширителе (16) для того, чтобы приводить во вращение двигатель. Таким образом, механическая работа производится рабочим веществом. Устройство (10) имеет первый теплообменник (18) и второй теплообменник (20), которые соединены с компрессором (12) и расширителем (16) в замкнутый цикл. Имеется также камера сгорания (22) и третий теплообменник (24). Воздух, являющийся передающим тепло веществом, при температуре окружающей среды Т5 вводится во второй теплообменник (20) для охлаждения рабочего вещества, отнимая у него тепло. Температура рабочего вещества снижается от Т4 до Т1 перед попаданием в компрессор (12) для повторения цикла. Воздух, имеющий теперь высокую температуру Т6, подается к камере сгорания (22), где смешивается с горючим для формирования горючего газа с еще более высокой температурой Т7, и проходит в первый теплообменник (18) для нагревания рабочего вещества при постоянном давлении. Таким образом температура рабочего вещества возрастает до Т3, когда оно входит в расширитель (16) и затем расширяется для совершения работы, при этом температура уменьшается до Т4. Устройство (10) таким образом использует тепло на всех теплообменниках (18), (20) и (24). При этом снижается расход горючего, требующегося для нагревания воздуха для горючей смеси.

Description

Настоящее изобретение относится к термодинамическому устройству, содержащему компрессор, расширитель и сжимаемое рабочее тело, протекающее в замкнутом цикле. В частности, но, не ограничиваясь этим, устройство представляет собой устройство замкнутого цикла и/или непрямого сгорания.
Уровень техники
Известны термодинамические устройства замкнутого цикла, такие как двигатели, тепловые насосы, охладители и т.п. Эти устройства имеют ряд предпочтительных свойств, таких как следующие:
внутри устройства не происходят окислительные или восстановительные процессы;
в них могут использоваться топлива, которые не могут использоваться в других устройствах, такие как уголь или ядерная энергия;
в качестве рабочего тела внутри устройства может использоваться инертный газ, такой как гелий;
в устройстве для повышения его эффективности могут использоваться газы с более высокой теплоемкостью;
для уменьшения размеров устройства может использоваться давление до 20 атм;
не требуется применять фильтрацию на входе, и не происходит эрозия лопаток турбины, когда в качестве расширителя используется турбина;
может быть получен равномерный удельный расход топлива при работе в режимах до вывода на полную мощность, поскольку давление на входе компрессора может быть промодулировано для сохранения отношения давления цикла и выходной температуры статора.
Однако эффективность работы известных устройств с замкнутым циклом ограничена приблизительно до величины, достигаемой в газовых двигателях с открытым циклом, даже если они будут оборудованы регенератором для возврата некоторого количества тепла из выхлопных газов.
С учетом необходимости использования теплообменников в устройствах с замкнутым циклом, и увеличения расходов, и работ по техническому обслуживанию, связанных с этим, в настоящее время обычно предпочтительными являются двигатели с открытым циклом.
Другие термодинамические устройства, известные заявителю, включают расширитель, содержащий камеру сгорания, разработанную для определенного вида топлива. Обычно используется высокосортный вид топлива. Известные устройства поэтому не могут использоваться с альтернативным топливом или источником энергии.
Следовательно, существует избыток низкосортных ресурсов, таких как низкосортный уголь, биомасса, коммунальные отходы и т.п., которые не используются и рассматриваются как материалы отходов.
Такие материалы отходов обычно выбрасывают на открытом пространстве и обычно они считаются загрязнителями окружающей среды.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение касается термодинамического устройства замкнутого цикла, которое, по меньшей мере, уменьшает один или большее количество вышеуказанных недостатков.
Кроме того, настоящее изобретение касается термодинамического устройства с непрямым сгоранием, которое может быть приспособлено для использования ресурсов низкосортного топлива.
В одном из вариантов выполнения настоящее изобретение представляет собой термодинамическое устройство, содержащее компрессор, расширитель и средство теплообменника, соединяющее компрессор и расширитель в замкнутый цикл, и сжимаемое рабочее тело, которое может протекать в этом замкнутом цикле. Устройство дополнительно содержит средство возврата тепла, в котором среда теплопередачи позволяет возвращать тепло, передавая, по меньшей мере, определенное количество тепла в и/или от рабочего тела.
Предпочтительно средство возврата тепла сконструировано так, что температура рабочего тела находится в пределах первого заранее определенного диапазона температур на входе в компрессор и/или в пределах второго заранее определенного диапазона температур на выходе из расширителя.
Устройство может содержать камеру сгорания, предназначенную для предварительного нагрева среды теплопередачи перед тем, как она передаст тепло рабочему телу.
Предпочтительно средство теплообменника включает первый элемент теплообменника и второй элемент теплообменника, причем оба они включены между компрессором и расширителем. Первый элемент установлен вниз по потоку от компрессора и второй элемент установлен вниз по потоку от расширителя. Среда теплопередачи позволяет передавать тепло в одном из указанных первом и втором элементах и получать тепло от другого из первого и второго элементов.
Предпочтительно поток среды теплопередачи проходит в обратном направлении по отношению к указанному рабочему телу.
В одном из вариантов среда теплопередачи проходит через второй элемент для отбора тепла от рабочего тела так, что температура рабочего тела понижается до первого диапазона температур. Среда теплопередачи затем нагревается в камере сгорания так, что во втором элементе она может передавать тепло в рабочее тело для повышения температуры рабочего тела до второго диапазона температур.
Обычно камера сгорания содержит горелку для нагрева камеры и устройство содержит средство предварительно нагрева топлива, предназначенное для предварительного нагрева топлива для горелки. Предпочтительно средство предварительного нагрева выполнено в форме элемента теплообменника топлива, через который проходят среда теплопередачи и топливо так, что между ними передается тепло.
Любой из элементов теплообменника может иметь канал первого потока для рабочего тела и канал второго потока для среды теплопередачи. Предпочтительно первый и второй каналы потоков выполнены в виде трубок, установленных в теплообменнике или теплообменниках. Более предпочтительно трубки первого и второго каналов потока установлены параллельно друг другу и имеют общую стенку.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением поэтому имеет более высокую тепловую эффективность, чем устройства замкнутого цикла известного уровня техники, поскольку оно возвращает в цикл тепловую энергию, которая в противном случае была бы потеряна. Теоретически устройство в соответствии с настоящим изобретением может преобразовывать до 100% тепловой энергии в механическую энергию. Это создает прыжок в эффективности, и по сравнению с парогенераторной турбиной с возвратом тепла известного уровня техники, для которой теоретически максимальная эффективность составляет только 60%.
Кроме того, поскольку циклы сгорания и рабочего тела выполнены отдельно, топливо в камере сгорания находится достаточно долго для обеспечения полного его сгорания. Этого невозможно достичь в обычных турбинах. Источники топлива для устройства могут выбираться из природного газа, нефти, источников ядерной энергии и угля.
Среда теплопередачи может представлять собой воздух, вентиляционные газы угольной шахты, воду и любые другие подходящие текучие среды.
Поэтому в другом варианте выполнения настоящее изобретение представляет собой термодинамическое устройство, содержащее компрессор, установленный так, что он сжимает сжимаемую рабочую среду, расширитель для расширения рабочей среды, средство теплообмена, соединяющее указанный компрессор и указанный расширитель для нагрева рабочей среды, и средство нагрева, установленное так, что оно нагревает среду теплопередачи и передает нагретую среду в средство теплообменника для косвенного нагрева рабочей среды в указанном средстве теплообмена.
Термодинамическое устройство в этом дополнительном аспекте изобретения может быть выполнено с открытым циклом или замкнутым циклом. Предпочтительно оно выполнено с замкнутым циклом, как описано выше.
Предпочтительно средство нагрева представляет собой камеру сгорания для сжигания низкосортного топлива, включая низкосортный уголь, биомассу или коммунальные отходы, передающую тепло от указанного топлива в среду теплопередачи. В качестве альтернативы средство нагрева может быть выполнено в виде солнечного элемента, через который проходит трубопровод, по которому пропускается среда теплопередачи, и может содержать один или большее количество солнечных элементов для сбора солнечной энергии. Один или большее количество солнечных элементов сконструированы так, что они передают тепло в среду теплопередачи.
В одном из вариантов воплощения в качестве камеры сгорания используется печь, в которой производится сжигание указанного топлива для передачи тепла в среду теплопередачи. Обычно такая печь выполнена в виде барабанной печи.
Предпочтительно указанное топливо представляет собой низкосортный уголь, и печь позволяет преобразовывать указанный уголь в топочный газ, который представляет собой форму указанной среды теплопередачи, и зола которого может формироваться как побочный продукт, такой как сферические гранулы с закрытой или открытой ячейкой, используемые для производства легких строительных материалов. Для преобразования наличной двуокиси серы в сульфат кальция может добавляться известняк. Такой подход должен, по меньшей мере, уменьшить количество низкосортного угля, использование которого создает проблемы для защиты окружающей среды.
Если требуется, для сжигания в печь также может вводиться газообразный метан. Это особенно предпочтительно, поскольку метан с очень низкой концентрацией, подаваемый из шахты, может найти хорошее применение при одновременном удалении его из шахты.
Нагретая среда теплопередачи, выходящая из указанного средства теплообменника, может подаваться в компрессор для использования в качестве рабочей среды или добавки к рабочей среде.
Рабочая среда из указанного расширителя также может подаваться в камеру сгорания, где она соединяется с указанной средой теплопередачи.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит средство накопления тепла, предназначенное для накопления тепла, переданного от указанной среды теплопередачи, и для управляемого высвобождения тепла, которое должно передаваться в рабочую среду. Средство накопления тепла, таким образом, служит, по существу, для управления температурой рабочей среды и также может использоваться для выравнивания изменений температу ры, вызванных изменениями подачи топлива по теплоте сгорания и количеству.
Указанное средство накопления тепла может включать материал с изменяемой фазой, который остается, по меньшей мере, частично расплавленным при рабочих температурах устройства.
Средство накопления может содержать резервуар накопления, содержащий другую среду передачи тепла, который позволяет передавать тепло в указанный материал с изменяемой фазой.
Обычно указанный материал с изменяемой фазой представляет собой №1С1. Указанная другая среда теплопередачи может представлять собой эвтектический сплав РЬ/8и.
В одном из вариантов средство теплообмена включает первый теплообменник, установленный так, что в него поступает среда теплопередачи от указанного средства нагрева, и второй теплообменник, установленный так, что он передает тепло в указанную рабочую среду, и средство накопления тепла соединено с указанным первым и вторым теплообменниками.
В устройстве может быть установлен насос для циркуляции указанной другой среды теплообмена через средство теплообмена и средство накопления тепла.
Устройство предпочтительно включает первое средство предварительного нагрева для предварительного нагрева топлива перед вводом его в камеру сгорания.
Устройство также может включать второе средство предварительного нагрева воздуха и/или другого источника топлива перед вводом его в камеру сгорания.
Также может быть установлено средство предварительной подготовки для предварительного охлаждения рабочей жидкости перед вводом ее в компрессор.
Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одно из указанных первого и второго средств предварительного нагрева содержало теплообменник, который установлен так, чтобы указанная среда теплопередачи или рабочая среда находилась в состоянии теплопередачи с указанным топливом или воздухом и/или другим источником топлива.
Указанное средство предварительной подготовки также может содержать теплообменник, установленный так, чтобы указанная рабочая среда передавала тепло указанной среде теплопередачи.
Для контроля над давлением указанной рабочей среды может быть установлено устройство контроля давления.
Перечень фигур чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения и получения эффекта на практике рассмотрим прилагаемые чертежи, где фиг. 1 изображает блок-схему термодинамического устройства замкнутого цикла в соот ветствии с настоящим изобретением, которое приспособлено для работы с турбиной;
фиг. 2 схематически изображает устройство, изображенное на фиг. 1;
фиг. 3 изображает блок-схему одного из вариантов воплощения термодинамического устройства с непрямым сгоранием в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 изображает конкретную форму устройства, изображенного на фиг. 3, которое приспособлено для использования низкосортного угля и отходящего метана в качестве источников топлива;
фиг. 5 изображает блок-схему другого варианта воплощения термодинамического устройства с непрямым сгоранием в соответствии с настоящим изобретением, содержащего средство накопления тепла;
фиг. 6 схематически изображает одну из форм средства накопления тепла, изображенного на фиг. 4 и 5;
фиг. 7 схематически изображает еще один вариант воплощения термодинамического устройства с непрямым сгоранием в соответствии с настоящим изобретением с коллектором солнечного излучения, используемым в качестве средства нагрева;
фиг. 8 изображает блок-схему варианта воплощения, изображенного на фиг. 3, в котором размещена установка для возврата тепла;
фиг. 9 изображает другой вариант средства передачи накопленного тепла, изображенного на фиг. 5 и 6.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Рассмотрим вначале фиг. 1, на которой изображена блок-схема термодинамического устройства 10 с замкнутым циклом в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте воплощения устройство 10 предназначено для снабжения энергией турбодвигателя.
Устройство 10 содержит компрессор 12, который предназначен для сжатия рабочего тела, которое в данном случае представляет собой азот с исходной температурой Т1=50°С и который подается из резервуара 14. Температура азота при сжатии повышается. На выходе из компрессора 12 сжатый азот имеет температуру Т2, которая составляет приблизительно 280°С. Он затем расширяется в расширителе 16, вращая вал (не показан) турбодвигателя. Таким образом, от азота отбирается механическая работа.
Устройство 10 имеет первый теплообменник 18 и второй теплообменник 20, соединенные с компрессором 12 и расширителем 16 в виде замкнутого цикла. То есть рабочее тело в устройстве 10 полностью закрыто внутри устройства 10. Оно также содержит камеру сгорания 22 и третий теплообменник 24, которые будут описаны ниже.
Воздух в качестве среды теплопередачи при температуре Т5 окружающей среды вводят во второй теплообменник 20 для охлаждения азота путем отбора от него тепла. Температура азота снижается от приблизительно Т4=470°С до приблизительно Т1=50°С перед вводом в компрессор 12 для повторения цикла. Воздух, который теперь имеет более высокую температуру, приблизительно Т6=440°С, подают в камеру сгорания 22, где он смешивается с топливом, которое в данном случае представляет собой сжиженный нефтяной газ, для формирования газа сгорания, температура которого повышается еще больше до приблизительно Т7=1250°С и который передается в первый теплообменник 18 для нагрева азота при постоянном давлении. Таким образом, температура азота повышается до приблизительно Т3=1200°С на входе в расширитель 16, и последующее расширение для преобразования в механическую энергию снижает его температуру до приблизительно Т4=470°С.
Сжиженный нефтяной газ для горелки 22 в исходном состоянии имеет температуру Т5 окружающей среды, и его предварительно нагревают в третьем теплообменнике 24 топочным газом, получаемым при сгорании.
Топочный газ имеет приблизительно температуру Т8=330°С на входе в третий теплообменник 24 и производит предварительный нагрев или передачу тепла в сжиженный нефтяной газ до температуры приблизительно Т10=315°С.
Устройство 10, таким образом, возвращает тепло во всех теплообменниках 18, 20 и 24. Это снижает необходимое количество топлива для нагрева воздуха для сгорания.
Тепло, возвращаемое в теплообменниках 20 и 24, заменяет топливо, необходимое для нагрева воздуха для теплообменника 18, что позволяет получить высокую тепловую эффективность.
Низкая эффективность сжатия и расширения сама по себе проявляется в виде тепла и, следовательно, также восстанавливается с помощью устройства 10 в соответствии с настоящим изобретением.
В общем, единственные потери в системе представляют собой разность между выходной температурой топочного газа и окружающей температурой. Используя стандартное определение цикла Карно, максимальная теоретическая эффективность выражается следующей формулой:
, ц-η
Благодаря возврату тепла, Т4, по существу, представляет собой температуру отвода тепла и Т1 представляет температуру окружающей среды. Поэтому эффективность равна 98%.
На фиг. 2 схематически показан привод от устройства 10 в соответствии с настоящим изобретением для турбовинтового воздушно реактивного двигателя типа ЛШкои 250В. Азот в качестве рабочей среды вначале сжимают с помощью осевого и центробежного компрессора 12, затем в азот при постоянном давлении добавляют тепло в первом теплообменнике 18. Нагретый азот расширяется через двухкаскадную осевую турбину 16, приводя во вращение вал, и, таким образом, из азота выделяют механическую энергию. Расширенный азот возвращается в компрессор 12 после охлаждения приблизительно до его исходной температуры во втором теплообменнике 20. Свежий воздух при температуре окружающей среды вводят во второй теплообменник 20 для охлаждения выхлопных газов от турбины или расширителя 16. Второй теплообменник 20 представляет собой сварной пластинчатый теплообменник с эффективностью приблизительно 95%. Воздух, протекающий через второй теплообменник 20, затем вводят в камеру сгорания 22, где добавляют топливо, такое как сжиженный нефтяной газ, для повышения температуры до уровня приблизительно 1250°С. Горячие продукты сгорания топлива протекают через третий теплообменник 24, который выполнен в форме пластинчатого теплообменника, сваренного плазмой, для передачи тепла азоту. Газы сгорания выходят из него при температуре приблизительно 330°С. Это избыточное тепло возвращают в цикл при предварительном нагреве топлива в третьем теплообменнике 24, который представляет собой обычный пластинчатый теплообменник. Топливо нагревается от температуры окружающей среды до приблизительно 315°С и уносит это тепло в камеру сгорания.
Тепло, возвращенное в теплообменниках предварительного нагрева топлива и воздуха, снижает количество топлива, необходимого для нагрева воздуха для теплообменника камеры сгорания, что позволяет получить высокую тепловую эффективность.
Если требуется, во всех компонентах используется теплоизоляция для минимизации тепловых потерь. В общем, единственная потеря тепла из устройства 10 составляет разность между температурой выпускаемого топочного газа и температурой окружающей среды.
Равномерная характеристика удельного потребления топлива при неполном генерировании энергии может быть получена путем регулировки входного давления компрессора из резервуара 14 рабочего тела для сохранения отношения давления цикла и выходной температуры камеры сгорания.
Рассмотрим теперь фиг. 3, на которой схематически изображен вариант воплощения термодинамического устройства 100 с непрямым сгоранием в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 100 содержит компрессор 112 для сжатия рабочей среды, которая в данном случае представляет собой воздух, и передает сжатый воздух в расширитель 114, который представляет собой в данном случае газовую турбину. Газовая турбина 114 может представлять собой модифицированную турбину 250Κ\ν ΆΙΙίδοη 250-С18. Модификация включает удаление штатного узла камеры сгорания и подключение турбины 114 к средству 116 теплообменника.
Средство 116 теплообменника установлено таким образом, что сжатый воздух проходит через один из его элементов перед входом в турбину 114. Его второй элемент соединен со средством нагрева или камерой сгорания 118 так, что продукты сгорания топлива проходят через указанные другие элементы, отдавая, таким образом, тепло рабочей среды.
Нагретая рабочая среда расширяется в турбине 114 и высвобождает энергию для привода электрогенератора 120, который соединен с турбиной 114, при этом высвобождаемая энергия также используется для привода компрессора 112.
На фиг. 4 камера сгорания 118 устройства 100 выполнена в форме барабанной печи 122, которая позволяет использовать низкосортный уголь, предварительно перемолотый до размера приблизительно 6-8 мм. Барабанная печь 122 также имеет такую конструкцию, что низкосортный уголь имеет относительно большое время нахождения в печи и относительно большую площадь поверхности с высокой температурой для обеспечения сгорания шахтного метана с очень низкой концентрацией.
Для просушки угля для барабанной печи 122 установлена сушилка 124.
Благодаря этому устройство 100, изображенное на фиг. 4, может использоваться для сжигания отбракованного угля (низкосортного угля) и отходящего шахтного метана.
Зола от сгоревшего угля может обрабатываться так, что она будет преобразована в полезный побочный продукт, такой как сферические гранулы с закрытой или открытой ячейкой, идеальные для изготовления легких строительных материалов и заменителей гравия. Таким образом, получается незначительное количество летучей золы или она не получается вообще при сгорании низкосортного угля с чрезвычайно высоким содержанием золы.
Для преобразования серосодержащего вещества в сульфат кальция может добавляться известняк.
Устройство 100, изображенное на фиг. 5, имеет средство 116 теплообменника, выполненное в форме первого теплообменника 116А и второго теплообменника 116В, подключенных так, как показано на чертеже. Средство 126 накопления тепла установлено с использованием материала с изменяемой фазой, которое подключено так, что осуществляется передача тепла с другой средой теплопередачи, которая управляемым образом циркулирует между первым и вторым теплообменниками 116А и 116В, для поддержания, по существу, постоянной температуры в сжатой рабочей среде. Такая схема выравнивает изменяющиеся значения теплоты сгорания и количества подаваемого топлива.
Средство 126 накопления тепла более подробно представлено на фиг. 6. Как показано на чертеже, средство 126 накопления тепла выполнено в форме изолированного резервуара 128, такого как резервуар накопления ЫаС1 на 50 кВт с эвтектическим сплавом РЬ/δη, который протекает через него. Как видно, сплав РЬ/δη нагревается в первом теплообменнике 116А до расплавленного состояния топочным газом, который поступает из камеры сгорания 118, и насос 130 перекачивает расплавленный сплав РЬ/δη в средство 126 накопления. В резервуаре 128 накопления трубопровод, по которому протекает сплав РЬ/δη, выполнен витым для того, чтобы увеличить время нахождения в резервуаре так, чтобы большее количество тепла могло быть передано в латентную ячейку накопителя тепла (№1С1). Скорость потока расплавленного сплава РЬ/δη во втором теплообменнике 116В может управляться путем изменения скорости насоса 130, с помощью чего управляется передача тепла в рабочую среду.
На фиг. 7 камера 118 заменена элементом 132 сбора солнечного тепла с теплообменником 116А, который модифицирован так, чтобы он соответствовал элементу 132.
На фиг. 8 устройство 100 включает узел возврата тепла для предварительного нагрева топлива или воздуха возвращаемым теплом. Узел возврата тепла может включать узел, который был описан в отношении одного из указанных аспектов настоящего изобретения.
Как показано на чертеже, узел возврата тепла содержит предварительный нагреватель 134 топлива, который установлен так, что он восстанавливает тепло от топочного газа и использует его для предварительного нагрева топлива, третий теплообменник 136 для возврата тепла из рабочей среды для предварительного нагрева воздуха, который вводится в камеру сгорания 118, и четвертый теплообменник 138 для предварительного охлаждения рабочей среды перед вводом ее в компрессор.
На фиг. 9 изображена альтернативная система 140 обмена и накопления тепла. Система 140 содержит интегрированный теплообменник 142 и блок 144 накопления расплавленной соли для замены теплообменника 116В и блоков 126, 128 накопления, изображенных на фиг. 5 и 6. В данном случае рабочая среда проходит через соль по теплообменным трубкам 146 теплообменника 142. Хотя на чертеже специально не показано, блок накопления соли может быть выполнен отдельно от теплообменника воздухвоздух в виде модульной конструкции.
Хотя выше были описаны иллюстрирующие примеры настоящего изобретения, его ва риации и модификации будут очевидны для специалистов в данной области техники без отхода от широкого объема и сущности настоящего изобретения, описанного здесь.

Claims (40)

1. Термодинамическое устройство, содержащее компрессор, расширитель и средство теплообмена, соединяющее компрессор и расширитель в замкнутый цикл, и сжимаемую рабочую среду, протекающую в этом замкнутом цикле, средство возврата тепла, содержащее среду теплопередачи, установленное так, что оно возвращает тепло в цикл путем передачи, по меньшей мере, некоторого количества тепла в и/или из рабочей среды, и средство накопления тепла, установленное так, что оно накапливает указанное переданное тепло для управляемого высвобождения указанного накопленного тепла в рабочую среду, причем средство накопления тепла, таким образом, служит, по существу, для управления температурой рабочей среды и для, по существу, выравнивания изменений температуры, вызываемых изменениями теплоты сгорания подаваемого топлива и его количества.
2. Устройство по п. 1, в котором указанное средство накопления тепла включает материал с изменяемой фазой, который остается, по меньшей мере, частично, в расплавленном состоянии при рабочих температурах устройства.
3. Устройство по п.2, в котором средство накопления включает резервуар накопления, содержащий другую среду теплопередачи так, что оно находится в состоянии передачи тепла с указанным материалом с изменяемой фазой.
4. Устройство по п.3, в котором установлен насос для циркуляции указанной другой среды теплопередачи в средство теплообменника в средстве накопления тепла.
5. Устройство по одному из пп.3 и 4, в котором указанный материал с изменяемой фазой представляет собой ИаС1 и указанная другая среда теплопередачи представляет собой эвтектический сплав РЬ/8и.
6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором средство теплообменника включает первый теплообменник, установленный так, что он получает среду теплопередачи из указанного средства нагрева, и второй теплообменник, установленный так, что он передает тепло в указанную рабочую среду, и средство накопления тепла подключено к указанным первому и второму теплообменникам.
7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором средство возврата тепла сконфигурировано так, что температура рабочей среды находится в пределах первого заранее определенного диапазона температур на входе в компрессор и/или в пределах второго заранее определенного диапазона температур на выходе из расширителя.
8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором среда теплопередачи протекает в противоположном направлении по отношению к указанной рабочей среде.
9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором средство теплообмена включает первый элемент теплообмена и второй элемент теплообмена, причем оба они подключены между компрессором и расширителем, первый элемент установлен вниз по потоку от компрессора, второй элемент установлен вниз по потоку от расширителя, и среда теплопередачи передает тепло в одном из указанных первом и втором элементах и принимает тепло в другом из указанных первом и втором элементов.
10. Устройство по п.9, в котором среда теплопередачи проходит через второй элемент для получения тепла от рабочей среды так, что температура рабочей среды снижается до первого диапазона температур, и среда теплопередачи нагревается в камере сгорания так, что во втором элементе она может передавать тепло рабочей среде для повышения температуры рабочей среды до второго диапазона температур.
11. Устройство по любому из пп.1-10, в котором установлена камера сгорания для предварительного нагрева среды теплопередачи перед передачей тепла рабочей жидкости.
12. Устройство по п.11, в котором камера сгорания, включающая горелку для нагрева камеры сгорания, и средство предварительного нагрева топлива установлены для предварительного нагрева топлива для горелки.
13. Устройство по п. 12, в котором средство предварительного нагрева выполнено в форме элемента теплообменника топлива, через который пропускают среду теплопередачи и топливо так, что они передают тепло друг другу.
14. Устройство по любому из пп.9-13, в котором один или каждый из элементов теплообменника имеет первый канал потока для рабочей среды и второй канал потока для среды теплопередачи.
15. Устройство по п.14, в котором первый и второй каналы потока выполнены в виде трубопроводов, установленных в каждом элементе теплообменника.
16. Устройство по п.15, в котором трубопроводы первого и второго каналов потока установлены параллельно друг другу, так что они имеют общую стенку.
17. Устройство по любому из пп.1-16, в котором источники топлива для устройств выбирают из природного газа, нефти, источников ядерной энергии и угля и среду теплопередачи выбирают из одной из сред: воздуха, вентиляционных газов угольных шахт и воды.
18. Термодинамическое устройство, содержащее компрессор, установленный для сжатия сжимаемой рабочей среды, расширитель для расширения рабочей среды, средство теплообменника, соединяющее указанный компрессор и указанный расширитель для нагрева рабочей среды, средство нагрева, установленное для нагрева среды теплопередачи и для подачи нагретой среды в средство теплообменника для косвенного нагрева рабочей среды в указанном средстве теплообменника, и средство накопления тепла, установленное для накопления тепла, передаваемого от указанной среды теплопередачи, и для управляемого высвобождения тепла, которое должно передаваться в рабочую среду, причем средство накопления тепла, таким образом, служит, по существу, для управления температурой рабочей среды и, по существу, для выравнивания изменений температуры, вызываемых изменением значений теплоты сгорания и количества подаваемого топлива.
19. Устройство по п.18, в котором устройство выполнено с открытым циклом или с замкнутым циклом.
20. Устройство по п.18 или 19, в котором установлено средство нагрева, включающее камеру сгорания, установленную для сжигания низкосортного топлива, включающего низкосортный уголь, биомассу или коммунальные отходы, и преобразующее тепло от сгорания указанного топлива в тепло среды теплопередачи.
21. Устройство по п.20, в котором камера сгорания выполнена в виде печи для сжигания указанного топлива для преобразования выделяющегося тепла в тепло среды теплопередачи.
22. Устройство по п. 21, в котором указанная печь представляет собой барабанную печь.
23. Устройство по п.21 или 22, в котором указанное топливо представляет собой низкосортный уголь и печь приспособлена для преобразования указанного угля в топочный газ, который представляет собой форму указанной среды теплопередачи, и зола может использоваться в качестве побочного продукта.
24. Устройство по п.23, в котором побочный продукт включает сферические гранулы с открытой или закрытой ячейкой для производства легких строительных материалов.
25. Устройство по п.24, в котором добавляют известняк для преобразования двуокиси серы в сульфат кальция.
26. Устройство по п.25, в котором газообразный метан вводят в печь для облегчения сгорания метана с очень низкой концентрацией из подземной шахты.
27. Устройство по любому из пп. 18-26, в котором средство нагрева, включающее узел солнечного элемента, содержит трубопровод, через который пропускают среду теплопередачи, и один или большее количество солнечных элементов установлено для сбора солнечной энергии и передачи тепла в среду теплопередачи.
28. Устройство по любому из пп. 18-27, в котором нагретая среда теплопередачи, выходящая из указанного средства теплообменника, поступает в компрессор для использования в качестве рабочей среды или добавки к рабочей среде.
29. Устройство по любому из пп.20-28, в котором рабочая среда из указанного расширителя передается в камеру сгорания для соединения с указанной средой теплопередачи.
30. Устройство по любому из пп. 18-29, в котором указанное средство накопления тепла, включает материал с изменяемой фазой, который остается, по меньшей мере, частично расплавленным при рабочих температурах устройства.
31. Устройство по п.30, в котором средство накопления содержит резервуар накопления, содержащий другую среду теплопередачи, которая осуществляет теплопередачу с указанным материалом с изменяемой фазой.
32. Устройство по п.31, в котором установлен насос для циркуляции указанной другой среды теплопередачи через средство теплообменника и средство накопления тепла.
33. Устройство по п.31 или 32, в котором указанный материал с изменяемой фазой представляет собой №1С1 и указанная другая среда теплопередачи представляет собой эвтектический сплав РЬ/8и.
34. Устройство по любому из пп. 18-33, в котором средства теплообменников включают первый теплообменник, установленный для приема среды теплопередачи из указанного средства нагрева, и второй теплообменник, установленный для передачи тепла в указанную рабочую среду, и средство накопления тепла подключено к указанному первому и второму теплообменникам.
35. Устройство по любому из пп.20-34, дополнительно включающее первое средство предварительного нагрева для предварительного нагрева топлива перед вводом его в камеру сгорания.
36. Устройство по п.35, дополнительно включающее второе средство предварительного нагрева для предварительного нагрева воздуха и/или другого источника топлива перед вводом в камеру сгорания.
37. Устройство по п.36, в котором, по меньшей мере, одно из указанных первого и второго средств предварительного нагрева содержит теплообменник, который установлен так, что указанная среда теплопередачи или рабочая среда осуществляют передачу тепла с указанным топливом или воздухом и /или другим источником топлива.
38. Устройство по любому из пп. 18-37, в котором установлено средство предварительной подготовки для предварительного охлаждения рабочей среды перед вводом ее в компрессор.
39. Устройство по п.35, в котором указанное средство предварительной подготовки содержит теплообменник, установленный так, что указанная рабочая среда осуществляет передачу тепла к указанным средам теплопередачи.
40. Устройство по любому из пп. 18-39, в котором установлено устройство управления давлением для управления давлением указанной рабочей среды.
EA200101136A 1999-04-28 2000-04-28 Термодинамическое устройство EA002868B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPQ0016A AUPQ001699A0 (en) 1999-04-28 1999-04-28 A thermodynamic apparatus
AUPQ5134A AUPQ513400A0 (en) 2000-01-17 2000-01-17 Indirect fired thermodynamic apparatus
PCT/AU2000/000390 WO2000065213A1 (en) 1999-04-28 2000-04-28 A thermodynamic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200101136A1 EA200101136A1 (ru) 2002-04-25
EA002868B1 true EA002868B1 (ru) 2002-10-31

Family

ID=25646037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200101136A EA002868B1 (ru) 1999-04-28 2000-04-28 Термодинамическое устройство

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6629413B1 (ru)
EP (1) EP1180208A4 (ru)
JP (1) JP2002543323A (ru)
CN (1) CN1154791C (ru)
BR (1) BR0010158A (ru)
CA (1) CA2371453C (ru)
EA (1) EA002868B1 (ru)
PL (1) PL203744B1 (ru)
WO (1) WO2000065213A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3918G2 (ru) * 2008-02-26 2009-12-31 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Теплонасосная установка для системы теплоснабжения

Families Citing this family (88)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003229524A1 (en) * 2002-04-27 2003-11-17 Oko-Insel Maschinenbau Gmbh Micro gas turbine, method for the operation thereof, and use of a micro gas turbine
CA2393386A1 (en) * 2002-07-22 2004-01-22 Douglas Wilbert Paul Smith Method of converting energy
US7284363B2 (en) * 2004-06-16 2007-10-23 Honeywell International, Inc. Method of power generation for airborne vehicles
GB2417293B (en) * 2004-08-16 2009-09-23 Bowman Power Group Ltd Gas turbine systems
SE531220C2 (sv) 2005-04-21 2009-01-20 Compower Ab Energiåtervinninssystem för en processanordning
US7444818B1 (en) * 2005-11-23 2008-11-04 Florida Turbine Technologies, Inc. Batch fired heat reservoirs
JP4791573B2 (ja) * 2006-05-02 2011-10-12 ファイアボックス エナジー システムズ リミテッド 間接燃焼ガスタービン発電所
US20080016768A1 (en) 2006-07-18 2008-01-24 Togna Keith A Chemically-modified mixed fuels, methods of production and used thereof
US20080245052A1 (en) * 2006-09-29 2008-10-09 Boyce Phiroz M Integrated Biomass Energy System
SE530960C2 (sv) * 2007-05-16 2008-11-04 Compower Ab Integrerad brännare och värmeväxlare i ett kombinerat värme- och kraftsystem
CN102317595A (zh) * 2007-10-12 2012-01-11 多蒂科技有限公司 带有气体分离的高温双源有机朗肯循环
CA2621624C (en) * 2008-02-07 2013-04-16 Robert Thiessen Method of externally modifying a carnot engine cycle
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
WO2009126784A2 (en) 2008-04-09 2009-10-15 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US20100307156A1 (en) 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US7775031B2 (en) * 2008-05-07 2010-08-17 Wood Ryan S Recuperator for aircraft turbine engines
WO2009152141A2 (en) 2008-06-09 2009-12-17 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
CN102224332B (zh) * 2008-11-24 2013-11-13 阿瑞斯汽轮机公司 应用旋转的再生热交换器的具有外部燃烧的燃气涡轮机
JP4935935B2 (ja) * 2008-12-18 2012-05-23 三菱電機株式会社 排熱回生システム
US20100154781A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 General Electric Company System and method for heating a fuel using a solar heating system
US20110146226A1 (en) * 2008-12-31 2011-06-23 Frontline Aerospace, Inc. Recuperator for gas turbine engines
WO2010105155A2 (en) 2009-03-12 2010-09-16 Sustainx, Inc. Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage
US8136358B1 (en) 2009-05-22 2012-03-20 Florida Turbine Technologies, Inc. Heat reservoir for a power plant
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
WO2011056855A1 (en) 2009-11-03 2011-05-12 Sustainx, Inc. Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies
CN102121419B (zh) * 2010-01-11 2013-12-11 伍复军 旋转式温差动力装置
US10094219B2 (en) 2010-03-04 2018-10-09 X Development Llc Adiabatic salt energy storage
JP5890786B2 (ja) * 2010-03-17 2016-03-22 アンバー パワー ピーティーワイ リミテッド 遠心圧縮機
MA34110B1 (fr) * 2010-04-01 2013-03-05 Alstom Technology Ltd Procédé pour accroître le rendement d'une centrale équipée d'une turbine à gaz ainsi que centrale pour mettre en oeuvre le procédé
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
DE102012000100A1 (de) * 2011-01-06 2012-07-12 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem
KR20140031319A (ko) 2011-05-17 2014-03-12 서스테인쓰, 인크. 압축 공기 에너지 저장 시스템 내의 효율적인 2상 열전달을 위한 시스템 및 방법
US20120319410A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 Woodward Governor Company System and method for thermal energy storage and power generation
EP2574865A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeichervorrichtung sowie Verfahren zur Speicherung von Energie
US20130081395A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 General Electric Company System and method for generating electric power
AU2012318528A1 (en) 2011-10-07 2014-05-22 Boral Ip Holdings (Australia) Pty Limited Inorganic polymer/organic polymer composites and methods of making same
US20130091835A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems
JPWO2013058210A1 (ja) * 2011-10-17 2015-04-02 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンの排熱を利用した低濃度メタンガス酸化システム
US8864901B2 (en) 2011-11-30 2014-10-21 Boral Ip Holdings (Australia) Pty Limited Calcium sulfoaluminate cement-containing inorganic polymer compositions and methods of making same
CN103133178B (zh) * 2011-12-01 2015-08-19 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 双通道熵循环发动机
WO2014052927A1 (en) 2012-09-27 2014-04-03 Gigawatt Day Storage Systems, Inc. Systems and methods for energy storage and retrieval
ITMI20121815A1 (it) * 2012-10-25 2013-01-24 Gioacchino Nardin Apparecchiatura e metodo per la riduzione della varianza delle temperature di prodotti gassosi di processo
FR3000174A1 (fr) * 2012-12-20 2014-06-27 Air Liquide Valorisation energetique des fumees d'un four de fusion
US20140260290A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Rolls-Royce Corporation Power-generating apparatus and method
CN103397942B (zh) * 2013-08-21 2016-04-20 中国航空动力机械研究所 热电系统
CN103437968B (zh) * 2013-08-30 2015-09-30 华北电力大学 一种光-煤互补热发电系统
CN104896502A (zh) * 2014-03-04 2015-09-09 中石化洛阳工程有限公司 一种回收烟气冷凝潜热的方法
DE102014004778A1 (de) 2014-04-01 2015-10-01 Linde Aktiengesellschaft Sauerstoff/Luft-Brennstoff-Brennanlage und Verfahren zum Vorwärmen von Verbrennungskomponenten
CN105020734B (zh) * 2014-04-18 2017-07-14 中石化洛阳工程有限公司 一种回收烟气余热的方法与装置
US10233833B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Pump control of closed cycle power generation system
US10233787B2 (en) 2016-12-28 2019-03-19 Malta Inc. Storage of excess heat in cold side of heat engine
US10082045B2 (en) 2016-12-28 2018-09-25 X Development Llc Use of regenerator in thermodynamic cycle system
US11053847B2 (en) 2016-12-28 2021-07-06 Malta Inc. Baffled thermoclines in thermodynamic cycle systems
US10458284B2 (en) 2016-12-28 2019-10-29 Malta Inc. Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank
US10221775B2 (en) 2016-12-29 2019-03-05 Malta Inc. Use of external air for closed cycle inventory control
US10280804B2 (en) * 2016-12-29 2019-05-07 Malta Inc. Thermocline arrays
US10082104B2 (en) 2016-12-30 2018-09-25 X Development Llc Atmospheric storage and transfer of thermal energy
US10801404B2 (en) * 2016-12-30 2020-10-13 Malta Inc. Variable pressure turbine
US10436109B2 (en) * 2016-12-31 2019-10-08 Malta Inc. Modular thermal storage
JP6705771B2 (ja) * 2017-04-21 2020-06-03 株式会社神戸製鋼所 圧縮空気貯蔵発電装置
GB2581043B (en) 2017-08-31 2021-08-18 Filippone Claudio Power conversion system for nuclear power generators and related methods
WO2019139632A1 (en) 2018-01-11 2019-07-18 Lancium Llc Method and system for dynamic power delivery to a flexible datacenter using unutilized energy sources
US11585608B2 (en) * 2018-02-05 2023-02-21 Emerson Climate Technologies, Inc. Climate-control system having thermal storage tank
US11149971B2 (en) 2018-02-23 2021-10-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Climate-control system with thermal storage device
US11346583B2 (en) 2018-06-27 2022-05-31 Emerson Climate Technologies, Inc. Climate-control system having vapor-injection compressors
CN111189260B (zh) * 2018-08-20 2022-11-01 李华玉 联合循环热泵装置
CA3158586A1 (en) 2019-11-16 2021-05-20 Benjamin R. Bollinger Pumped heat electric storage system
ES2776024B2 (es) * 2020-03-03 2021-10-28 Univ Madrid Politecnica Sistema termodinamico con ciclo cerrado, con refrigeraciones regenerativas a contracorriente, para generar energia mecanica en uno o varios ejes, a partir de flujos externos de fluidos calientes
US11480067B2 (en) 2020-08-12 2022-10-25 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration
US11286804B2 (en) 2020-08-12 2022-03-29 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration
WO2022036098A1 (en) 2020-08-12 2022-02-17 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with steam cycle
US11486305B2 (en) 2020-08-12 2022-11-01 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with load following
US11396826B2 (en) 2020-08-12 2022-07-26 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with electric heating integration
US11454167B1 (en) 2020-08-12 2022-09-27 Malta Inc. Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration
US11970652B1 (en) 2023-02-16 2024-04-30 Microera Power Inc. Thermal energy storage with actively tunable phase change materials

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE455985A (ru) *
US2621481A (en) * 1946-09-25 1952-12-16 Parsons C A & Co Ltd Closed cycle air turbine power plant having direct and indirect heat exchangers
DE936658C (de) * 1952-01-25 1955-12-15 Hans Peter Dipl-Ing Mueller Verbrennungsturbinenanlage
US2820348A (en) * 1953-08-11 1958-01-21 Techische Studien Ag F Utilizing intermittently produced waste heat
CH569865A5 (en) * 1973-07-05 1975-11-28 Sulzer Ag Liquefied natural gas vaporisation process - uses heat exchange with working medium of closed-cycle gas turbine
US4204401A (en) 1976-07-19 1980-05-27 The Hydragon Corporation Turbine engine with exhaust gas recirculation
US4119556A (en) * 1977-06-01 1978-10-10 Chubb Talbot A Thermal energy storage material comprising mixtures of sodium, potassium and magnesium chlorides
US4262484A (en) * 1977-10-18 1981-04-21 Rolls-Royce Limited Gas turbine engine power plant using solar energy as a heat source
US4215553A (en) * 1978-06-26 1980-08-05 Sanders Associates, Inc. Energy conversion system
US4727930A (en) * 1981-08-17 1988-03-01 The Board Of Regents Of The University Of Washington Heat transfer and storage system
DE3231329A1 (de) * 1982-08-23 1984-02-23 Artur Richard 6000 Frankfurt Greul Staubbefeuerte kleingasturbine, auch fuer den fahrzeugeinsatz
US4528012A (en) 1984-01-30 1985-07-09 Owens-Illinois, Inc. Cogeneration from glass furnace waste heat recovery
US4907410A (en) * 1987-12-14 1990-03-13 Chang Yan P Thermal energy from environmental fluids
JPH076399B2 (ja) * 1991-06-28 1995-01-30 株式会社テクニカルアソシエート 密閉サイクル式熱機関
FI913367A0 (fi) * 1991-07-11 1991-07-11 High Speed Tech Ltd Oy Foerfarande och anordning foer att foerbaettra nyttighetsfoerhaollande av en orc-process.
US5794431A (en) * 1993-07-14 1998-08-18 Hitachi, Ltd. Exhaust recirculation type combined plant
US5544479A (en) * 1994-02-10 1996-08-13 Longmark Power International, Inc. Dual brayton-cycle gas turbine power plant utilizing a circulating pressurized fluidized bed combustor
JP2971378B2 (ja) 1995-11-24 1999-11-02 株式会社東芝 水素燃焼ガスタービンプラントおよびその運転方法
JP2880938B2 (ja) * 1995-11-24 1999-04-12 株式会社東芝 水素燃焼ガスタービンプラント
DE19632019C1 (de) * 1996-08-08 1997-11-20 Thomas Sturm Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung mit einer Wärmekraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3918G2 (ru) * 2008-02-26 2009-12-31 Институт Энергетики Академии Наук Молдовы Теплонасосная установка для системы теплоснабжения

Also Published As

Publication number Publication date
CN1359447A (zh) 2002-07-17
CA2371453A1 (en) 2000-11-02
CA2371453C (en) 2010-11-30
PL351586A1 (en) 2003-05-05
EP1180208A1 (en) 2002-02-20
JP2002543323A (ja) 2002-12-17
US6629413B1 (en) 2003-10-07
WO2000065213A1 (en) 2000-11-02
BR0010158A (pt) 2002-01-15
CN1154791C (zh) 2004-06-23
PL203744B1 (pl) 2009-11-30
EA200101136A1 (ru) 2002-04-25
EP1180208A4 (en) 2005-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA002868B1 (ru) Термодинамическое устройство
US7096665B2 (en) Cascading closed loop cycle power generation
Kautz et al. The externally-fired gas-turbine (EFGT-Cycle) for decentralized use of biomass
AU699946B2 (en) An apparatus for heat recovery
US5544479A (en) Dual brayton-cycle gas turbine power plant utilizing a circulating pressurized fluidized bed combustor
US4936098A (en) Utilization of circulating fluidized bed combustors for compressed air energy storage application
USRE37603E1 (en) Gas compressor
CN102434288B (zh) 燃料加热系统
IL166382A (en) Cascading closed loop cycle power generation and method for converting heat to useful energy
EA032245B1 (ru) Способ и комбинированная система производства энергии, работающая на ископаемом топливе и на солнечной энергии
GB2300673A (en) A gas turbine plant
SK1472003A3 (en) Method for converting thermal energy into mechanical work
Legmann Recovery of industrial heat in the cement industry by means of the ORC process
CN102482996A (zh) 利用生物原料的方法及设备
CN1418286A (zh) 发电的方法和系统
WO2014020277A1 (fr) Dispositif de stockage et de restitution d'énergie électrique et procédé de stockage et de restitution d'énergie électrique par un tel dispositif
CN1205406C (zh) 外燃湿空气燃气轮机发电系统
AU755167B2 (en) A thermodynamic apparatus
ZA200109707B (en) A thermodynamic apparatus.
Tanaka et al. The development of 50kw output power atmospheric pressure turbine (apt)
CN113864019B (zh) 一种空气-超临界rc318联合循环热电联产系统和方法
RU2146012C1 (ru) Газотурбинная установка
CN118043134A (zh) 使用旋转生成的热能用于热能储存的方法和装置
CN116771505A (zh) 一种木质生物质微型燃气轮机及其运行的控制方法
Olegovich et al. GAS TURBINE AND COMBINED CYCLE PLANT

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU