EA014465B1 - Система теплового двигателя - Google Patents
Система теплового двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- EA014465B1 EA014465B1 EA200970217A EA200970217A EA014465B1 EA 014465 B1 EA014465 B1 EA 014465B1 EA 200970217 A EA200970217 A EA 200970217A EA 200970217 A EA200970217 A EA 200970217A EA 014465 B1 EA014465 B1 EA 014465B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- component
- working fluid
- expander
- liquid
- compressor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
- F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/026—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat with different heat storage materials not coming into direct contact
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Предложена система теплового двигателя для совершения работы посредством расширения рабочего тела, содержащего первый и второй компоненты, при этом система содержит устройство для объединения второго компонента рабочего тела в виде жидкости с первым компонентом, который является газом, по всей системе, компрессор для сжатия первого компонента, насос для сжатия, по меньшей мере, большей части второго компонента, нагреватель для нагрева первого и второго компонентов; расширитель для расширения первого и второго компонентов для совершения работы и рекуператор для передачи, по меньшей мере, некоторого количества энергии рабочего тела с выхода расширителя к рабочему телу с выхода устройства, при этом значительная часть энергии, переданной в рекуператоре, является по меньшей мере частью скрытой теплоты второго компонента с выхода расширителя.
Description
Настоящее изобретение относится к системе теплового двигателя и к способу для совершения работы.
Уровень техники
Тепловой двигатель является системой, выполненной с возможностью преобразования тепловой энергии в механическую работу. Тепловой двигатель делает это, передавая энергию от источника тепла с высокой температурой (Тн) к теплоприемнику с низкой температурой (Тъ). Понятно, что КПД любого теплового двигателя среди других факторов определяется разностью между температурами источника тепла и теплоприемника. КПД различных тепловых двигателей, используемых в настоящее время, составляет от 3% до около 60%. Большинство автомобильных двигателей имеет КПД около 25%, а тепловые электростанции, работающие на угле при сверхкритических параметрах, имеют КПД около 35-41%.
Так как КПД любого теплового двигателя, как понятно, зависит от температурного градиента между источником тепла и теплоприемником, то предпринимались многочисленные попытки повысить КПД теплового двигателя посредством увеличения этого температурного градиента. В общем, понятно, что для того, чтобы увеличить температурный градиент в тепловом двигателе, необходимо в таком случае повышать температуру источника тепла, потому что температура теплоприемника ограничена атмосферной температурой Земли.
Теоретически наиболее эффективный тепловой двигатель определяется циклом Карно и содержит котел, турбину, конденсатор и насос. При цикле Карно рабочее тело подвергается обратимому изотермическому нагреву от высокотемпературного резервуара в котле, обратимому адиабатическому расширению рабочего тела с понижением температуры от высокой температуры (Тн) до низкой температуры (Ть), обратимому изотермическому охлаждению рабочего тела до низкотемпературного резервуара в конденсаторе и обратимому адиабатическому сжатию рабочего тела в насосе с повышением температуры от Ть до Тн. Тепловой КПД (ηΤΗ) теплового двигателя, работающего по циклу Карно, определяется уравнением
Однако на практике невозможна работа теплового двигателя по идеальному циклу Карно, потому что ни одна из стадий процесса не является поистине обратимой. Обратимый процесс - это идеальный процесс, который после того, как он проведен, может быть повернут в противоположном направлении и при этом так, чтобы не оставлять никакого изменения ни в системе, ни в ее окружении. За то, что процессы по циклу Карно являются необратимыми, отвечает ряд факторов, включая потери на трение в системе.
Альтернативным, но не эффективным, циклом для работы теплового двигателя является цикл Ранкина. Идеальный цикл Ранкина включает в себя обратимое адиабатическое сжатие насосом от низкого давления до высокого давления, теплопередачу при постоянном давлении (изобарическую) в котле от источника тепла с высокой температурой, обратимое адиабатическое расширение в турбине от высокого давления до низкого давления и теплопередачу при постоянном давлении (изобарическую) в конденсаторе от рабочего тела к теплоприемнику с низкой температурой.
Цикл Ранкина отличается от цикла Карно главным образом тем, что при цикле Ранкина в конденсаторе происходит полная конденсация рабочего тела из пара в жидкость. Причиной для выполнения этого является то, что хотя это снижает КПД теплового двигателя, на практике насосу трудно транспортировать смесь жидкости и пара, как в случае цикла Карно. Дополнительным отличием является то, что если рабочее тело нагревается в котле до перегретого пара, то при цикле Карно вся теплопередача происходит при постоянной температуре, и, следовательно, во время этого процесса давление должно понижаться. Это означает, что тепло должно передаваться к пару, когда он подвергается процессу расширения (который трудно осуществить на практике), в противоположность циклу Ранкина, при котором пар перегревается при постоянном давлении. Изобарический процесс теплопередачи при цикле Ранкина легче осуществить на практике, чем изотермический процесс при цикле Карно.
Наиболее распространенные электростанции, включая электростанции, работающие на угле, действуют по циклу Ранкина. Однако на практике тепловые двигатели, работающие по циклу Ранкина, имеют меньший КПД, чем максимальный теоретический КПД (т.е. КПД идеального цикла Ранкина), по причинам, сходным с вышеописанными причинами для цикла Карно.
Другим циклом является цикл Брейтона. Цикл Брейтона действует аналогично циклу Ранкина, за исключением того, что на протяжении всего цикла рабочее тело существует только в газообразной фазе (т.е. цикл Брейтона не включает в себя конденсацию и кипение рабочего тела). При замкнутом цикле Брейтона система включает в себя изэнтропическое сжатие, за которым следует изобарический нагрев до того, как происходит изэнтропическое расширение рабочего тела для совершения работы с последующим изобарическим охлаждением рабочего тела. Газовые турбины обычно работают по открытому циклу Брейтона, при котором к рабочему телу после компрессора добавляют сжигаемое топливо, при этом сгорание топлива повышает температуру рабочего тела до его расширения в турбине для совершения работы. Выхлоп из турбины, содержащий рабочее тело, смешанное с продуктами сгорания топлива, на
- 1 014465 правляется в выбросы и не возвращается на вход компрессора.
Для того чтобы увеличить КПД теплового двигателя, рассматривались изменения в цикле Ранкина. Двумя такими изменениями являются цикл Ранкина с повторным нагревом и регенеративный цикл Ранкина. При цикле Ранкина с повторным нагревом тепловой двигатель последовательно содержит две турбины. Рабочее тело в виде пара из котла под высоким давлением поступает в первую турбину, где оно расширяется до более низкого давления. Пар с пониженным давлением, выходящий из первой турбины, вновь поступает в котел, где он повторно нагревается до пропуска через вторую турбину, которая работает при более низких давлениях. Одним преимуществом этой системы является то, что повторный нагрев рабочего тела между турбинами предотвращает конденсацию рабочего тела из пара в жидкость во время расширения в турбинах, которая могла привести к значительному повреждению турбины.
Регенеративный цикл Ранкина включает в себя предварительный нагрев рабочего тела до его входа в котел посредством отбора небольшой части водяного пара из промежуточной ступени турбины и ее смешивания с жидким рабочим телом после того, как она была охлаждена в конденсаторе в нагревателе питающей воды, который расположен на промежуточной ступени перекачивания до входа рабочего тела в котел.
Предпринимались многочисленные другие попытки увеличить КПД реальных тепловых двигателей, как, например, использование комбинированного цикла Брейтона-Ранкина или цикла СООА8, который включает в себя использование горячего выхлопного газа из газового теплового двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Брейтона, в качестве источника тепла для котла второго теплового двигателя, работающего по циклу Ранкина.
Однако КПД всех реальных тепловых двигателей остается существенно ограниченным, и все еще продолжается поиск усовершенствований, которые увеличат эффективность выработки энергии или охлаждения.
Краткое описание изобретений
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается система теплового двигателя для совершения работы посредством расширения рабочего тела, содержащего первый и второй компоненты, при этом система содержит устройство для объединения второго компонента рабочего тела в виде жидкости с первым компонентом, который является газом по всей системе, компрессор для сжатия первого компонента, насос для сжатия по меньшей мере большей части второго компонента, нагреватель для нагрева первого и второго компонентов, расширитель для расширения первого и второго компонентов для совершения работы и рекуператор для передачи, по меньшей мере, некоторого количества энергии рабочего тела с выхода расширителя к рабочему телу с выхода устройства, при этом значительная часть энергии, переданной в рекуператоре, является по меньшей мере частью скрытой теплоты второго компонента с выхода расширителя.
В варианте осуществления изобретения устройство представляет собой инжектор.
В другом варианте осуществления изобретения устройство представляет собой распылитель.
В варианте осуществления изобретения устройство выполнено с возможностью распылять жидкий второй компонент в пространство, имеющее первый компонент в нем.
В другом варианте осуществления изобретения устройство является диффузором.
В варианте осуществления изобретения устройство выполнено с возможностью диффундировать первый компонент в жидкий второй компонент.
В варианте осуществления изобретения устройство содержит многочисленные инжекторы, распылители или диффузоры.
В варианте осуществления изобретения устройство расположено между компрессором и рекуператором, чтобы дать возможность жидкому второму компоненту объединяться с газообразным первым компонентом после его сжатия.
Кроме того, предпочтительно существует некоторое теплосодержание, переданное в рекуператоре.
Значительная часть скрытой теплоты второго компонента предпочтительно передается в рекуператоре.
В варианте осуществления изобретения рекуператор преобразует, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента с выхода устройства из жидкости в газ.
В варианте осуществления изобретения рекуператор преобразует, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента с выхода расширителя из газа в жидкость.
В варианте осуществления изобретения рекуператор, по существу, выполнен в виде кожухотрубного теплообменника.
В варианте осуществления изобретения рекуператор, по существу, выполнен в виде конденсатора с падающей пленкой.
В варианте осуществления изобретения рекуператор выполнен с возможностью обеспечивать отделение жидкой фракции рабочего тела от газообразной фракции при охлаждении рабочего тела с выхода расширителя.
В варианте осуществления изобретения рекуператор содержит сторону кипения и сторону конденсации.
- 2 014465
В варианте осуществления изобретения рабочее тело с выхода устройства поступает на сторону кипения рекуператора, где второй компонент рабочего тела по существу кипит; когда он получает энергию от рабочего тела на стороне конденсации.
В варианте осуществления изобретения рабочее тело с выхода расширителя поступает на сторону конденсации рекуператора, где второй компонент рабочего тела по существу конденсируется, когда он теряет энергию к рабочему телу на стороне кипения.
В варианте осуществления изобретения сторона конденсации рекуператора содержит резервуар жидкостного сепаратора, который собирает жидкий второй компонент для рециркуляции в системе.
В варианте осуществления изобретения стороной кипения рекуператора являются трубы кожухотрубного теплообменника, а стороной конденсации является кожух кожухотрубного теплообменника.
В варианте осуществления изобретения система содержит многочисленные рекуператоры, соединенные параллельно и/или последовательно.
В варианте осуществления изобретения давление на входе в расширитель является давлением, до которого сжат первый компонент в компрессоре, минус любые потери в системе между ними. Кроме того, сжатие первого компонента рабочего тела повышает его температуру.
В варианте осуществления изобретения компрессор сжимает небольшую часть второго компонента в виде газа в дополнение к первому компоненту.
В варианте осуществления изобретения компрессором является любой подходящий компрессор, как, например, осевой, центробежный, поршневой или винтовой компрессор.
В варианте осуществления изобретения система содержит многочисленные компрессоры, соединенные параллельно и/или последовательно.
В варианте осуществления изобретения система, кроме того, содержит по меньшей мере один охладитель для охлаждения первого и/или второго компонентов до их объединения в устройстве.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из охладителей представляет собой промежуточный охладитель в компрессоре для обеспечения межступенчатого охлаждения первого компонента.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из охладителей представляет собой посткомпрессорный охладитель для охлаждения первого компонента после его сжатия.
В другом варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из охладителей представляет собой предкомпрессорный охладитель для охлаждения первого компонента до его сжатия в компрессоре.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере один охладитель имеет источник охлаждения.
В варианте осуществления изобретения источником охлаждения являются охлаждающая вода, окружающий воздух или любая подходящая система охлаждения, к которой может отводиться тепло.
В варианте осуществления изобретения тепло, отводимое по меньшей мере в одном охладителе, может быть использовано в качестве источника тепла для любого другого подходящего процесса, как, например, нагревания для получения горячее воды, производства водяного пара низкого давления, опреснения, подвода тепла к системе сжатия пара в тепловом насосе или подвода тепла для любого низкотемпературного цикла выработки энергии или охлаждения.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере один охладитель представляет собой жидкостной охладитель для охлаждения жидкого второго компонента.
В другом варианте осуществления изобретения жидкий второй компонент при объединении устройством с первым компонентом находится при температуре окружающей среды.
В этих вариантах осуществления изобретения второй компонент при объединении с первым компонентом охлаждает первый компонент.
По меньшей мере один охладитель предпочтительно действует для обеспечения того, чтобы температура первого компонента, поступающего в устройство, была меньше температуры, которая вызывала бы испарение второго компонента при его объединении устройством с первым компонентом.
В варианте осуществления изобретения насос сжимает по меньшей мере большую часть второго жидкого компонента до давления выше давления окружающей среды.
В варианте осуществления изобретения насос снимает по меньшей мере большую часть жидкого второго компонента до давления или около него, до которого компрессор сжимает первый компонент.
В варианте осуществления изобретения система содержит многочисленные насосы, соединенные параллельно и/или последовательно.
В варианте осуществления изобретения рабочим телом является газожидкостная смесь после того, как второй компонент (жидкость) объединен устройством с первым компонентом (газом).
В варианте осуществления изобретения расширитель представляет собой любое подходящее устройство для совершения механической работы посредством расширения рабочего тела.
В варианте осуществления изобретения расширителем может быть, например, турбина, объемный ротационный расширитель, винтовой расширитель, линейный расширитель или поршневой двигатель.
В качестве расширителя могут быть также использованы многочисленные турбины, ротационные расширители, линейные расширители или поршневые двигатели, соединенные либо параллельно, либо
- 3 014465 последовательно, с межступенчатым подогревом или без него.
Расширитель может быть непосредственно соединен с компрессором для приведения в действие компрессора или нет.
В варианте осуществления изобретения расширитель выполнен в виде турбины.
В варианте осуществления изобретения турбина имеет лопатки с изменяемым шагом.
Следует отметить, что система может содержать любое количество многочисленных расширителей и/или компрессоров, расположенных параллельно или последовательно.
Нагреватель обеспечивает подвод тепла к рабочему телу от любого подходящего источника тепла.
В варианте осуществления изобретения нагреватель нагревает рабочее тело до сверхкритического газа.
В варианте осуществления изобретения источником тепла для нагревателя могут быть, например, водяной пар или любая другая нагретая среда, образованная посредством ядерной энергии, угля или другого сжигаемого топлива, горячие отработавшие газы из газовой турбины, сбрасываемое тепло от любого другого процесса, непосредственный нагрев от печи, тепло от электрической и солнечной энергии, аккумулированное тепло или теплоэнергетический элемент (элементы).
В варианте осуществления изобретения система теплового двигателя, кроме того, содержит конденсатор для охлаждения рабочего тела после его выхода из рекуператора.
В варианте осуществления изобретения конденсатор выполнен с возможностью, по существу, конденсировать в жидкость второй компонент рабочего тела.
Конденсатор может быть в виде кожухотрубного теплообменника, радиатора, охлаждающего змеевика из оребренных труб с охлаждающей текучей средой в непрерывных змеевиках, расположенных внутри камеры с извлечением конденсата, или любого другого подходящего конденсатора.
В варианте осуществления изобретения одна сторона конденсатора принимает рабочее тело, выходящее со стороны конденсации рекуператора.
В варианте осуществления изобретения охлаждающая текучая среда течет через другую сторону конденсатора для охлаждения рабочего тела для конденсации в жидкость большей части второго компонента рабочего тела.
Охлаждающей текучей средой может быть воздух, хладоагент любого состава, вода или рассол при условиях окружающей среды или ниже.
В варианте осуществления изобретения тепло, отводимое конденсатором от рабочего тела, может быть использовано для подвода тепла к любой другой подходящей системе, как, например, внешнему тепловому двигателю, тепловому насосу, к холодильному циклу, для процесса опреснения или для процесса нагрева воды.
В варианте осуществления изобретения конденсатор является сепаратором для отделения второго компонента, когда он конденсируется, от первого компонента.
В варианте осуществления изобретения отделенный второй компонент рециркулирует к устройству.
В этом варианте осуществления изобретения оставшееся рабочее тело, которое содержит первый компонент и любое количество второго компонента, оставшегося в виде газа, течет к входу в компрессор.
В варианте осуществления изобретения система содержит многочисленные компрессоры, соединенные параллельно и/или последовательно.
В варианте осуществления изобретения система, кроме того, содержит нагрузку, соединенную с расширителем для преобразования работы, совершаемой расширителем, в механическую или электрическую энергию.
В варианте осуществления изобретения система является замкнутой системой, по существу, не имеющей никаких подводов или отводов массы во время работы системы, помимо возмещения случайных потерь.
В варианте осуществления изобретения система содержит пополнение рабочего тела для возмещения любых случайных потерь. Случайные потери могут являться результатом, например, утечек, технического обслуживания или снятий высокого давления или высокой температуры.
В варианте осуществления изобретения система содержит регулятор передачи энергии для регулирования передачи энергии в рекуператоре во время работы системы.
В варианте осуществления изобретения регулятор передачи энергии регулирует передачу энергии в рекуператоре посредством изменения условий на входе рекуператора и затем расширения, происходящего в расширителе, и, следовательно, условий на выходе расширителя.
В варианте осуществления изобретения регулятор передачи энергии регулирует передачу энергии в рекуператоре посредством изменения количества жидкого второго компонента, объединенного с первым компонентом в устройстве.
В варианте осуществления изобретения система содержит регулятор массового расхода для регулирования массового расхода второго компонента относительно массового расхода первого компонента.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой регулятор
- 4 014465 изменения частоты вращения на насосе.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой отводное устройство насоса, выполненное с возможностью отводить поток второго компонента от выхода насоса к входу насоса.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой поворотные входные направляющие лопатки в компрессоре.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой регулятор изменения частоты вращения на компрессоре.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой отводное устройство компрессора, выполненное с возможностью отводить поток первого компонента от выхода компрессора к входу компрессора.
В варианте осуществления изобретения регулятор массового расхода представляет собой соответствующую клапанную систему на устройстве.
В варианте осуществления изобретения система содержит устройство накопления энергии впереди по ходу компрессора для накопления, например, сжатого рабочего тела (в основном, первого компонента с любым газообразным вторым компонентом) для использования, в частности, во время запуска.
В другом варианте осуществления изобретения запуск может быть осуществлен подводом мощности к валам компрессора, насоса и расширителя.
В варианте осуществления изобретения первый и второй компоненты рабочего тела являются веществами, которые по существу инертны относительно друг друга.
В варианте осуществления изобретения первый и второй компоненты не будут ни реагировать друг с другом, ни значительно растворяться друг в друге, ни значительно диссоциироваться при высоких температурах.
В варианте осуществления изобретения второй компонент является веществом, которое имеет высокий коэффициент объемного расширения из жидкости в газ.
В варианте осуществления изобретения первый компонент является веществом, которое является сильно сжимаемым в виде газа.
В варианте осуществления изобретения первым компонентом могут быть, например, азот, аргон, гелий, водород или метан.
В варианте осуществления изобретения вторым компонентом могут быть, например, вода, пропан, бутан, этанол или диоксид углерода.
Предпочтительным рабочим телом является азот в качестве первого компонента и вода в качестве второго компонента.
В варианте осуществления изобретения рабочее тело может содержать больше компонентов, чем первый и второй компоненты. Эти дополнительные компоненты обычно будут следовать каждый по пути потока либо первого компонента (в виде газа), либо второго компонента (в виде жидкости и газа) в системе.
В варианте осуществления изобретения нагревателем является теплообменник.
В варианте осуществления изобретения нагревателем является регенеративный нагреватель.
В варианте осуществления изобретения регенеративный нагреватель содержит по меньшей мере один объем материала, выполненный с возможностью быть нагретым до температуры плавления материала или выше ее, при этом нагреватель, кроме того, содержит каналы через по меньшей мере один объем материала для потока рабочего тела через них.
В варианте осуществления изобретения регенеративный нагреватель содержит по меньшей мере два объема материала, предпочтительно три. Нагреватель может содержать более трех объемов материала.
В варианте осуществления изобретения в том случае, когда регенеративный нагреватель содержит по меньшей мере два объема материала, каналы выполнены с возможностью течения рабочего тела последовательно через объемы материала.
В других вариантах осуществления изобретения каналы, однако, могут быть выполнены с возможностью течения рабочего тела параллельно через объемы материала.
В варианте осуществления изобретения объем (объемы) материала нагревают, используя нагревающую текучую среду, протекающую по пространствам через объем (объемы) материала.
Нагревающей текучей средой могут быть, например, водяной пар или любая другая нагретая среда, образованная с использованием ядерной энергии, угля или другого сжигаемого топлива, или горячие отработавшие газы из газовой турбины.
В варианте осуществления изобретения каналы, через которые течет рабочее тело, отделены от пространств, через которые течет нагревающая текучая среда.
В других вариантах осуществления изобретения объем (объемы) материала может быть нагрет, используя любое другое подходящее средство, как, например, сбросное тепло от другого процесса, непосредственный нагрев от печи, тепло, получаемое при использовании электрической или солнечной энергии.
- 5 014465
В варианте осуществления изобретения в том случае, когда регенеративный нагреватель содержит по меньшей мере два объема материала, материалы в объемах являются разными. Разные материалы предпочтительно имеют разные температуры плавления.
В одном варианте осуществления изобретения материалы имеют постепенно уменьшающиеся температуры плавления от первого объема к последнему объему, а каналы выполнены с возможностью потока рабочего тела сначала через последний объем и окончательно через первый объем.
В варианте осуществления изобретения рабочее тело течет противоточно назревающей текучей среде. Таким образом, пространства выполнены с возможностью потока нагревающей текучей среды сначала через первый объем и окончательно через последний объем.
В варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из объемов материала содержит смесь двух или большего числа разных материалов.
В варианте осуществления изобретения один из материалов в смеси материалов данного или каждого объема служит для улучшения теплопередачи в данном или каждом объеме материала. Таким материалом может быть графит.
В варианте осуществления изобретения один из материалов в смеси материалов данного или каждого объема служит для влияния на температуру плавления данного или каждого объема материала.
В одном таком варианте осуществления изобретения алюминий смешан с кремнием для снижения температуры плавления объема материала.
В варианте осуществления изобретения в том случае, когда регенеративный нагреватель содержит по меньшей мере два объема материала, материалом в объемах являются всякие смеси одинаковых материалов, но в разных соотношениях.
Разным соотношениям предпочтительно соответствуют разные температуры плавления.
Материалы в объемах могут называться материалами с фазовым превращением или МФП. Возможно применение любых подходящих материалов с фазовым превращением.
В варианте осуществления изобретения в том случае, когда регенеративный нагреватель содержит три объема материала, первый объем содержит кремний, который имеет температуру плавления около 1410°С, второй объем содержит фторид лития, который имеет температуру плавления около 870°С, и третий объем содержит оксид магния, или кальцит, который имеет температуру плавления около 560°С.
В варианте осуществления изобретения объем (объемы) материала содержится в контейнере (контейнерах), который способен выдерживать температуру расплавленного материала (материалов), содержащегося в нем.
В варианте осуществления изобретения контейнер (контейнеры) изготовлен из керамики, предпочтительно из карбида кремния.
В варианте осуществления изобретения регенеративный нагреватель, кроме того, содержит ряд клапанов на входах в нагреватель и выходах из него, которые могут быть использованы для регулирования расхода рабочего тела и нагревающей текучей среды через нагреватель для поддержания температуры материала (материалов) в объеме (объемах) так, чтобы сохранять их в расплавленной фазе, и для регулирования температуры рабочего тела, когда оно покидает нагреватель.
В варианте осуществления изобретения система содержит многочисленные регенеративные нагреватели. В одном таком варианте осуществления изобретения система содержит три регенеративных нагревателя, посредством чего при нахождении одного нагревателя в работе второй нагреватель находится в положении готовности, а третий нагреватель отключен для технического обслуживания.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается способ для совершения работы, содержащий стадии:
сжимают первый компонент рабочего тела в компрессоре, при этом первый компонент на протяжении способа всегда является газом;
сжимают в насосе, по меньшей мере, большую часть второго компонента рабочего тела в виде жидкости;
объединяют в устройстве второй компонент в виде жидкости с первым компонентом;
нагревают в нагревателе объединенные первый и второй компоненты;
расширяют в расширителе нагретые первый и второй компоненты для совершения работы и передают в рекуператоре, по меньшей мере, некоторое количество энергии рабочего тела после того, как оно было расширено, к рабочему телу до его нагрева в нагревателе, при этом значительная часть переданной энергии является по меньшей мере частью скрытой теплоты второго компонента после того, как рабочее тело было расширено в расширителе.
В варианте осуществления изобретения стадия объединения второго компонента с первым компонентом содержит распыление жидкого второго компонента в пространство, имеющее в себе первый компонент.
В другом варианте осуществления изобретения стадия объединения второго компонента с первым компонентом содержит диффузию первого компонента в жидкий второй компонент.
В варианте осуществления изобретения стадию объединения второго компонента с первым компонентом осуществляют после стадий сжатия первого компонента и сжатия, по меньшей мере, большей
- 6 014465 части второго компонента.
Некоторое количество энергии, переданной в рекуператоре, предпочтительно является теплосодержанием.
В варианте осуществления изобретения на стадии передачи, по меньшей мере, некоторого количества энергии в рекуператоре преобразуют, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента из жидкости в газ до его нагрева в нагревателе.
В варианте осуществления изобретения на стадии передачи, по меньшей мере, некоторого количества энергии в рекуператоре преобразуют, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента из газа в жидкость после его расширения в расширителе.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию отделения жидкой фракции рабочего тела от газообразной фракции после расширения рабочего тела.
В варианте осуществления изобретения стадию отделения осуществляют, по меньшей мере, частично в рекуператоре.
Способ предпочтительно является способом с замкнутым циклом, кроме того, содержащим стадию повторения стадий способа после того, как, по меньшей мере, некоторое количество энергии рабочего тела передано в рекуператоре к рабочему телу, которое еще должно быть нагрето в нагревателе.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию возврата первого компонента к компрессору.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию возврата, по меньшей мере, большей части второго компонента к насосу.
В варианте осуществления изобретения стадию сжатия первого компонента осуществляют по меньшей мере в два этапа.
В другом варианте осуществления изобретения стадию сжатия первого компонента осуществляют только в один этап.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию охлаждения первого и/или второго компонентов до стадии их объединения.
В варианте осуществления изобретения стадия охлаждения содержит охлаждение первого компонента между по меньшей мере двумя ступенями компрессора, используя промежуточный охладитель.
В варианте осуществления изобретения стадия охлаждения содержит охлаждение первого компонента после стадии сжатия первого компонента, предпочтительно до стадии объединения со вторым компонентом.
В варианте осуществления изобретения стадия охлаждения содержит охлаждение первого компонента до стадии сжатия первого компонента.
В варианте осуществления изобретения стадия охлаждения содержит охлаждение второго компонента до объединения второго компонента с первым компонентом.
В варианте осуществления изобретения жидкий второй компонент, будучи объединенный с первым компонентом в устройстве, находится при температуре окружающей среды.
В варианте осуществления изобретения на стадии сжатия, по меньшей мере, большей части второго компонента сжимают по меньшей мере большую часть второго компонента до давления выше давления окружающей среды.
В варианте осуществления изобретения на стадии сжатия по меньшей мере большей части второго компонента сжимают большую часть второго компонента до давления или около него, до которого сжат первый компонент в компрессоре.
В варианте осуществления изобретения способ содержит стадию поддержания температуры первого компонента - стадии его объединения со вторым компонентом до температуры, которая меньше температуры, которая вызывала бы испарение второго компонента во время стадии объединения.
В варианте осуществления изобретения стадия отделения жидкой фракции от газообразной фракции рабочего тела содержит отделений по меньшей мере большей части второго компонента в виде жидкости от первого компонента в виде газа.
На стадии отделения обычно не отделяют полностью весь второй компонент от первого компонента. Некоторое количество второго компонента остается в виде газа, смешанного в первым компонентом.
В варианте изобретения стадию отделения осуществляют, по меньшей мере, частично в рекуператоре.
В варианте осуществления изобретения стадию отделения первого компонента от второго компонента осуществляют, по меньшей мере, частично в конденсаторе и предпочтительно после того, как, по меньшей мере, некоторое количество энергии рабочего тела передано в рекуператоре к рабочему телу, которое еще должно быть нагрето в нагревателе.
В варианте осуществления изобретения стадия отделения первого компонента от второго компонента содержит охлаждение рабочего тела для конденсации по меньшей мере большей части второго компонента.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию регулирования энергии, переданной в рекуператоре.
- 7 014465
В варианте осуществления изобретения стадия регулирования энергии, переданной в рекуператоре, содержит изменение параметров рабочего тела до его расширения в расширителе.
В варианте осуществления изобретения стадия регулирования энергии, переданной в рекуператоре, содержит изменение количества второго компонента, который объединяется с первым компонентом в устройстве.
В варианте осуществления изобретения способ, кроме того, содержит стадию регулирования массового расхода второго компонента относительно массового расхода первого компонента.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева содержит передачу тепла от высокотемпературного источника к рабочему телу в нагревателе, как, например, используя теплоноситель в теплообменнике.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева содержит течение объединенных первого и второго компонентов по меньшей мере через один объем материала, который нагрет до температуры плавления материала или выше ее.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева содержит течение объединенных первого и второго компонентов по меньшей мере через два объема материала, предпочтительно три объема.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева, кроме того, содержит нагрев по меньшей мере одного объема материала, используя нагревающую текучую среду.
В варианте осуществления изобретения нагрев по меньшей мере одного объема материала содержит течение нагревающей текучей среды через пространства сквозь объем (объемы) материала.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева содержит течение нагревающей текучей среды по меньшей мере через один объем материала в противоточном направлении к потоку объединенных первого и второго компонентов.
В варианте осуществления изобретения стадия нагрева содержит нагрев рабочего тела до сверхкритического газа.
Краткое описание чертежей
Теперь варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны лишь в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - схематический вид системы теплового двигателя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - схематический вид регенеративного нагревателя теплового двигателя для нагрева рабочего тела системы теплового двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и фиг. 3 - схематический вид модели ΗΥ8Υ8® системы теплового двигателя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Отсылаем сначала к фиг. 1, на которой показана система 10 теплового двигателя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Система 10 теплового двигателя совершает работу посредством расширения рабочего тела. Рабочее тело содержит первый и второй компоненты, при этом первый компонент является газом по всей системе 10. Система 10 содержит устройство 11 для объединения второго компонента рабочего тела в виде жидкости с первым компонентом. Устройство 11 может представляет собой инжектор или распылитель, выполненный с возможностью распылять жидкий второй компонент в виде тумана в пространство достаточного объема, имеющее в себе первый компонент. С другой стороны, устройство 11 может представлять собой диффузор, который выполнен с возможностью диффундировать первый компонент в жидкий второй компонент.
Кроме того, система 10 содержит компрессор 12 для сжатия первого компонента рабочего тела, насос 19 для сжатия, по меньшей мере, большей части второго компонента, нагреватель 13 для нагрева первого и второго компонентов и расширитель 14 для расширения первого и второго компонентов для совершения работы. Устройство 11 располагают после компрессора 12 и насоса 19, чтобы дать возможность жидкому второму компоненту объединяться с газообразным первым компонентом после того, как они сжаты.
Кроме того, система 10 содержит рекуператор 15 для передачи некоторого количества энергии рабочего тела с выхода расширителя 14 к рабочему телу с выхода устройства 11. Значительная часть энергии, переданной в рекуператоре 15, является по меньшей мере некоторой частью скрытой теплоты второго компонента рабочего тела (т.е. энергии, связанной с фазовым превращением материала, как, например, между жидким и газообразным состояниями). Кроме того, в рекуператоре 15 обычно передается некоторое теплосодержание рабочего тела. В рекуператоре 15, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента с выхода устройства 11, который является жидкостью, превращается в газ, а, по меньшей мере, некоторое количество второго компонента с выхода расширителя 14, который является газом, превращается в жидкость.
Фазовое превращение второго компонента рабочего тела создает большое расширение в объеме рабочего тела, что, таким образом, значительно увеличивает объемный расход через расширитель 14 и, следовательно, совершаемую им работу по сравнению с газовой турбиной в обычном цикле Брейтона при одинаковом массовом расходе. Кроме того, рециркуляция энергии, особенно скрытой теплоты, в
- 8 014465 рекуператоре 15 снижает нагрузку на нагреватель 13 и, следовательно, подвод энергии к системе 10. Эти факторы дают возможность системе 10 работать с большей сравнительной мощностью, улучшенным КПД и меньшим суммарным потреблением энергии для выполнения той же самой работы (в расширителе 14), как и в обычной системе эквивалентного размера.
Компрессор 12 имеет межступенчатое охлаждение, обеспечиваемое промежуточным охладителем 18. Главной целью этого является обеспечение того, чтобы температура первого компонента, поступающего в устройство 11, была меньше температуры, которая вызывала бы испарение второго компонента при его объединении с первым компонентом в устройстве 11. Это дает возможность рекуператору 15 обеспечивать эффективную передачу значительной части скрытой теплоты второго компонента рабочего тела так, как это описывалось выше. Нахождение первого компонента, выходящего из компрессора 12, на этой температуре можно альтернативно (или в сочетании с промежуточным холодильником 18) обеспечить посредством охлаждения первого компонента после сжатия, охлаждением первого компонента до сжатия или предварительным охлаждением второго компонента до его объединения с первым компонентом в устройстве 11, как это очерчено пунктирными линиями на фиг. 1.
Промежуточный охладитель 18 имеет источник охлаждения (как и любой из других вышеописанных охладителей) для охлаждения первого компонента между ступенями компрессора 12. Источником охлаждения может быть охлаждающая вода, окружающий воздух или любая подходящая система охлаждения, к которой может быть отведено тепло от первого компонента. Следует отметить, что тепло, отводимое от компрессора 12 посредством охлаждения первого компонента (либо использованием промежуточно охладителя 18, либо охлаждением до или после сжатия), может быть использовано для подвода тепла к любому другому подходящему процессу, как, например, нагреванию для получения горячей воды, производству водяного пара низкого давления, опреснению, подвода тепла к системе сжатия пара в тепловом насосе или подвода тепла для любого низкотемпературного цикла выработки энергии или охлаждения.
Компрессором 12 может быть любой подходящий компрессор, как, например, осевой, центробежный, поршневой или винтовой компрессор.
Расширитель 14 представляет собой любое подходящее устройство для совершения механической работы посредством расширения рабочего тела. Расширитель 14 может быть непосредственно соединен с компрессором 12 или нет. Расширителем 14 может быть, например, турбина, объемный ротационный расширитель, линейный расширитель, винтовой расширитель или поршневой двигатель. В качестве расширителя 14 могут быть также использованы многочисленные турбины, ротационные расширители, линейные расширители или поршневые двигатели, соединенные либо параллельно, либо последовательно, с промежуточным подогревом или без него. В варианте осуществления изобретения на фиг. 1 расширитель 14 выполнен в виде турбины, которая может иметь лопатки с изменяемым шагом или нет. В этом варианте осуществления изобретения все рабочее тело на выходе расширителя 14 находится в газовой фазе. Конечно, необходимо понять, что система 10 может содержать любое количество многочисленных расширителей и/или компрессоров, расположенных параллельно или последовательно.
Нагреватель 13 обеспечивает подвод тепла к рабочему телу от любого подходящего источника тепла, который нагревает рабочее тело до сверхкритического газа (обеспечивая, что испаряется весь второй компонент). Источником тепла для нагревателя 13 могут быть, например, водяной пар или любая другая нагретая среда, образованная с использованием ядерной энергии, угля или другого сжигаемого топлива, горячие отработавшие газы из газовой турбины, сбрасываемое тепло от любого другого процесса, непосредственный нагрев от печи, тепло от электрической или солнечной энергии, аккумулированное тепло или теплоэнергетический элемент (элементы). На фиг. 2 показан один подходящий нагреватель 13, который обеспечивает подвод тепла от источника аккумулированного тепла и который будет подробнее описан далее в этом описании изобретения.
Система 10 теплового двигателя, кроме того, содержит конденсатор 16 для охлаждения рабочего тела после его выхода из расширителя 14 (и также рекуператора 15), чтобы по существу конденсировать в жидкость второй компонент рабочего тела. Это дает возможность легко отделять большую часть второго компонента от первого компонента (который является газом) до сжатия первого компонента (или любого остаточного газообразного второго компонента) в компрессоре 12. Отделенный второй компонент рециркулирует к насосу 19.
Кроме того, система 10 содержит нагрузку 17, соединенную с расширителем 14 для преобразования работы, совершаемой расширителем 14, в механическую или электрическую энергию.
Система 10 является замкнутой системой, теоретически не имеющей никаких подводов или отводов массы во время работы системы 10, помимо возмещения случайных потерь. Однако может потребоваться пополнение любого из компонентов рабочего тела для возмещения некоторых случайных потерь, как, например, потерь, являющихся результатом, например утечек, технического обслуживания или снятий высокого давления или высокой температуры.
Теперь будет предоставлено общее описание работы системы 10.
Газообразный первый компонент рабочего тела через вход 20 поступает в компрессор 12, где он подвергается сжатию. Сжатие первого компонента рабочего тела имеет тенденцию повышать его темпе
- 9 014465 ратуру, однако, межступенчатый охладитель 18 обеспечивает, что это повышение температуры не является достаточно значительным, чтобы вызывать нахождение температуры первого компонента выше температуры, при которой объединение первого компонента со вторым компонентом вызывало бы испарение второго компонента.
Первый компонент течет от выхода 21 компрессора 12 к устройству 11, где первый компонент объединяется со вторым компонентом, сжатым в насосе 19 и поступающим через вход 22 для второго компонента. Жидкий второй компонент может быть при температуре окружающей среды (или ниже) и может охлаждать рабочее тело. До объединения с первым компонентом жидкий второй компонент подвергается сжатию в насосе 19 до давления выше, чем давление окружающей среды, и предпочтительно до давления первого компонента или около него на выходе компрессора 12. Вследствие раздельного сжатия газообразного и жидкого компонентов рабочего тела в соответственно компрессоре 12 и насосе 19 компрессор 12 может быть меньше, чем компрессор, который сжимает эквивалентный массовый расход рабочего тела, которое полностью является газом. Это является выгодным для системы, потому что сжатие газа требует значительно большей работы, чем сжатие (в насосе) эквивалентного массового расхода жидкости. Следовательно, благодаря этому размещению насоса 19 и компрессора 12 улучшается общий КПД системы (систем). Рабочее тело в виде газопаровой смеси выходит из устройства 11 через выход 23.
Рекуператор 15, в общем, выполнен в виде кожухотрубного теплообменника, предпочтительно конденсатора с падающей пленкой и содержит сторону кипения 2 4 (кожух) и сторону конденсации 25 (трубы). Рабочее тело от выхода 23 устройства 11 поступает на сторону кипения 24 рекуператора 15, где второй компонент рабочего тела по существу вскипает, когда он воспринимает энергию от рабочего тела на стороне конденсации 25.
Рабочее тело, выходящее со стороны кипения 24 рекуператора, течет к входу 26 нагревателя 13, где оно нагревается. От нагревателя 13 рабочее тело течет к входу 27 расширителя 14.
Рабочее тело расширяется в расширителе 14 для совершения работы. Следовательно, давление и температура рабочего тела ниже на выходе 28 расширителя 14. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, рабочее тело на выходе 28 расширителя 14 имеет такие параметры, что как первый, так и второй компоненты являются газом. С выхода 28 расширителя 14 рабочее тело отводится к стороне конденсации 25 рекуператора 15, где второй компонент рабочего тела, по существу, конденсируется по мере того, как он теряет энергию к рабочему телу на стороне кипения 24.
Кроме того, рекуператор 15 выполнен с возможностью действовать как разделитель на стороне конденсации, чтобы обеспечить отделение жидкой фракции рабочего тела (второго компонента) от газообразной фракции (в основном, первого компонента).
Газообразная фракция рабочего тела, выходящая со стороны конденсации 25 рекуператора 15, поступает на одну сторону конденсатора 16. Конденсатором 16 могут быть кожухотрубный теплообменник, но, с другой стороны, им могут быть радиатор, охлаждающий змеевик из оребренных труб с охлаждающей текучей средой в непрерывных змеевиках, расположенных внутри камеры с извлечением конденсата, или любой другой подходящий конденсатор. Охлаждающая текучая среда 29 (возможно, воздух, вода или хладоагент любого состава при условиях окружающей среды или ниже) течет через другую сторону конденсатора 16, охлаждая рабочее тело так, чтобы большая часть (оставшегося) второго компонента рабочего тела конденсировалась в жидкость.
Жидкий второй компонент отделяется от первого компонента в конденсаторе 16, который, таким образом, действует как сепаратор. Отделенный второй компонент 30 рециркулирует к насосу 19. Оставшееся рабочего тело, которое содержит первый компонент и любое количество второго компонента, оставшегося в виде газа, течет к входу 20 в компрессор 12.
Жидкая фракция рабочего тела, выходящая со стороны конденсации 25 рекуператора 15, может обходить конденсатор 16 и течь к насосу 19, как это показано на фиг. 1. Однако при альтернативном выполнении жидкая фракция рабочего тела, выходящая со стороны конденсации 25 рекуператора 15, может быть также направлена к конденсатору 16. Насос 19 перекачивает жидкий второй компонент из конденсатора 16 и рекуператора 15 обратно к устройству 11. Следует отметить, что во время работы системы 10 регулируют передачу энергии в рекуператоре 15 для поддержания оптимальной эффективности системы, используя регулятор передачи энергии. Это сравнимо с обычными тепловыми двигателями, в которых регулируют параметры по расширителю 14. Датчики температуры и давления на входах и выходах, как стороны конденсации, так и стороны кипения 24, 25 рекуператора 15 контролируют параметры по рекуператору 15. Передачу энергии в рекуператоре 15 затем регулируют изменением параметров на входе расширителя и затем расширения, осуществляемого в расширителе 14, и, следовательно, параметров на выходе 28 расширителя 14. Параметры на входе расширителя можно изменять, например, изменяя степень сжатия в компрессоре 12 и/или насосе 19, а также изменяя степень теплопередачи к рабочему телу в нагревателе 13. Регулятор передачи энергии, кроме того, может регулировать передачу энергии в рекуператоре 15, изменяя количество жидкого второго компонента, объединенного с первым компонентом в устройстве 11.
Кроме того, система 10 может содержать регулятор массового расхода для регулирования массового расхода второго компонента относительно массового расхода первого компонента. Если массовый
- 10 014465 расход второго компонента относительно первого компонента становится слишком большим, то тогда второй компонент не может полностью испаряться, что могло бы вызвать проблемы, особенно в расширителе 14, если он выполнен в виде турбины. Регуляторы массового расхода могут представлять собой регуляторы изменения частоты вращения на соответственно компрессоре 12 и насосе 14. С другой стороны, для компрессора 12 регулятор массового расхода может представлять собой поворотные входные направляющие лопатки. В дополнение или альтернативно регуляторы массового расхода могут представлять собой отводные устройства на компрессоре 12 и/или насосе 19, которые отводят поток от выхода компрессора и/или насоса к их соответствующим входам. Кроме того, регулятор массового расхода может представлять собой соответствующую клапанную систему на устройстве 11.
Кроме того, система может содержать устройство накопления энергии впереди по ходу компрессора 12 для накопления сжатого рабочего тела из компрессора. Устройство накопления энергии может быть, в частности, использовано во время запуска системы 10, при котором мощность расширителя 14 постепенно увеличивают от нуля до полной мощности. Вместо того, чтобы в это время сбрасывать энергию сжатого рабочего тела из компрессора посредством перепуска в обход расширителя 14, некоторую часть рабочего тела отводят к устройству накопления энергии. Рабочее тело, удержанное в устройстве накопления энергии, может быть вновь введено в цикл системы после того, как расширитель 14 достигнул полной мощности. С другой стороны, систему 10 можно ввести в действие, подводя мощность к валам компрессора, насоса и расширителя.
Эти регуляторы системы обеспечивают высокую степень эксплуатационной гибкости системы 10, что, таким образом, дает возможность системе 10 (в частности, расширителю 14) тесно следовать нагрузке 17 в случае ее изменения. Например, регулятор массового расхода дает возможность насосу 19 и компрессору 12 снижать обороты каждому до 30-50% их полной нагрузки.
Первый и второй компоненты рабочего тела должны быть веществами, которые являются, по существу, инертными относительно друг друга, как химически, так и физически, т.е. они не будут ни реагировать друг с другом, ни значительно растворяться друг в друге, ни значительно диссоциироваться при высоких температурах. Кроме того, желательно, если второй компонент является веществом, которое имеет высокий коэффициент объемного расширения из жидкости в газ. Кроме того, также желательно, если первый компонент является веществом, которое является сильносжимаемым в виде газа. Первым компонентом могут быть, например, азот, аргон, гелий, водород или метан. Вторым компонентом могут быть, например, вода, пропан, бутан, этанол и диоксид углерода. Предпочтительным рабочим телом является азот в качестве первого компонента и вода в качестве второго компонента. Следует отметить, что рабочее тело может содержать больше компонентов, чем первый и второй компоненты, т. е. другие вещества. Однако эти дополнительные компоненты обычно будут следовать каждый по пути потока либо первого компонента (в виде газа), либо второго компонента (в виде жидкости и газа) в системе 10, как это описывалось выше.
На фиг. 2 показан нагреватель 13 в виде регеративного нагревателя в этом варианте осуществления изобретения. Следует отметить, что в других вариантах осуществления изобретения нагреватель 13 может быть теплообменником или подходящим нагревателем другого типа. Нагреватель 13 на фиг. 2 содержит первый, второй и третий объемы соответственно 40, 41 и 42 материала. Как легко понять, нагреватель 13 может содержать меньше или больше объемов материала по сравнению с тем, что показано на фиг. 2. Объемы 40, 41, 42 выполнены с возможностью быть нагретыми до температуры плавления материала или выше ее. Кроме того, нагреватель 13 содержит каналы через объемы 40, 41, 42 материала для потока рабочего тела через них. Таким образом, рабочее тело нагревается объемами 40, 41, 42 материала. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, каналы выполнены с возможностью течения рабочехю тела последовательно через объемы 40, 41, 42 материала. Однако в других вариантах осуществления изобретения каналы могут быть выполнены с возможностью течения рабочего тела параллельно через объемы 40, 41, 42 материала.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, объемы материала 40, 41, 42 нагревают, используя нагревающую текучую среду, протекающую по пространствам через объемы 40, 41, 42 материала. Нагревающей текучей средой могут быть водяной пар или любая другая нагретая среда, образованная с использованием ядерной энергии, угля или другого сжигаемого топлива, или горячие отработавшие газы от газовой турбины. Объемы 40, 41, 42 материала могут быть нагреты, используя любое другое подходящее средство, как, например, сбросное тепло от другого процесса, непосредственный нагрев от печи, тепло, получаемое при использовании электрической или солнечной энергии. Каналы, через которые течет рабочее тело, отделены от пространств, через которые течет нагревающая текучая среда. Это дает возможность непрерывной работы нагревателя 13, а также предотвращает какое-либо смешивание двух текучих сред, что исключает проблемы, как, например, загрязнение, особенно загрязнение пылью, окисление и карбонизация рабочего тела.
Материалы в объемах 40, 41, 42 могут быть разными, а в одном варианте осуществления изобретения они имеют постепенно уменьшающиеся температуры плавления от первого объема 40 к третьему объему 42. Используемые материалы могут называться материалами с фазовым превращением или МФП. Могут применяться любые подходящие материалы с фазовым превращением. Однако в варианте
- 11 014465 осуществления изобретения первый объем 40 содержит кремний, который имеет температуру плавления около 1410°С, второй объем 41 содержит фторид лития, который имеет температуру плавления около 870°С, и третий объем 42 содержит оксид магния или кальцит, который имеет температуру плавления около 560°С. Объемы 40, 41, 42 материала полностью находятся в контейнерах из материала, который способен выдерживать температуры расплавленных материалов, содержащихся в них. В этом отношении особенно подходящим материалом является керамический материал, предпочтительно карбид кремния.
В другом варианте осуществления изобретения объемы 40, 41, 42 материала могут содержать смесь двух или большего числа разных материалов. В одном виде каждый объем из объемов 40, 41, 42 материалов содержит смесь одинаковых материалов, но при разных соотношениях. Разным соотношениям предпочтительно соответствуют разные температуры плавления, что, таким образом, обеспечивает постепенный нагрев рабочего тела, протекающего через объемы 40, 41, 42 материала. В этом отношении по меньшей мере один из материалов в смеси материалов каждого объема служит для влияния на температуру плавления объемов материала. Например, алюминий может быть смешан с кремнием для снижения температуры плавления кремния. Альтернативно или в дополнение к этому один из материалов в смеси материалов может служить для улучшения теплопередачи в объеме материала. Таким материалом является, например, графит, который может быть добавлен к солям, как, например, фториду лития, оксиду магния, кальциту или хлориду натрия для улучшения теплопередачи в этих материалах. Это с пользой дает возможность объемам 40, 41, 42 материала быстрее достигать их температуры плавления, а также улучшает теплопередачу от объемов 40, 41, 42 материала к рабочему телу. В свою очередь, это дает возможность быстрее запускать и останавливать систему 10.
Рабочее тело течет противоточно нагревающей текучей среде, поступая в нагреватель 13 через вход 36, чтобы быть нагретым сначала объемом материала с наименьшей температурой, в этом случае третьим объемом 42, и окончательно объемом материала с наивысшей температурой, в этом случае первым объемом 40, до поступления на вход 27 расширителя 14. Нагревающая текучая среда нагревает объемы 40, 41, 42 в обратном порядке, то есть она поступает в нагреватель 13 через вход 43, чтобы нагревать сначала первый объем, который должен иметь наивысшую температуру, окончательно третий объем 42.
В другом варианте осуществления изобретения материал в каждом из объемов 40, 41, 42 или в двух из них является одним и тем же. В этом варианте осуществления изобретения невозможно легко нагреть объемы до температуры плавления материала или выше ее, используя нагревающую текучую среду для последовательного нагрева объемов, потому что при течении нагревающей текучей среды через объемы 40, 41, 42 нагревателя 13 она теряет энергию и тепло. Таким образом, в этом варианте осуществления изобретения, возможно, потребуется параллельный нагрев объемов 40, 41, 42 или альтернативно посредством другого источника тепла.
Кроме того, нагреватель 13 содержит ряд клапанов 45 на входах в нагреватель 13 и выходах из него, которые могут быть использованы для регулирования расхода рабочего тела и нагревающей текучей среды через нагреватель 13 для поддержания температуры материалов с фазовым превращением в объемах 40, 41, 42 так, чтобы сохранять их в расплавленной фазе, и для регулирования температуры рабочего тела, когда оно покидает нагреватель.
Кроме того, расход рабочего тела регулируют относительно его температуры на выходе нагревателя (т.е. входе 27 в расширитель 14). Температура рабочего тела, необходимая на входе 27 расширителя, намного меньше температуры плавления кремния (и, следовательно, температуры первого объема 40). Если рабочее тело на входе 27 расширителя было бы при этой температуре (около 1410°С), то тогда это могло бы вызвать повреждение расширителя 14. Вследствие этой большой разности температур нагреватель 13 успешно дает возможность для быстрого запуска системы 10 теплового двигателя.
Температуры на входе расширителя можно изменять и регулировать посредством модулирующего перепускного регулирующего клапана, который отводит поток вокруг регенеративного нагревателя 13. Это позволит точно регулировать температуры на входе расширителя с изменяющейся выходной мощностью. Этот уровень регулирования температуры не может быть достигнут с обычными газовыми турбинами, которые основаны на внутреннем сгорании. Кроме того, когда это регулирующее устройство используется с другими регулирующими элементами, описанным ранее, достигается хороший КПД при работе системы.
Пример.
В соответствии с программным пакетом ΗΥ8Υ8® (программным пакетом для моделирования технологических процессов в компании Акреп ТесЬпо1оду 1пс.) была создана модель системы теплового двигателя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. На фиг. 3 представлен схематический вид этой модели. Модель была подготовлена на основе соотношения массовых расходов азота в качестве первого компонента и воды в качестве второго компонента, равного около 1:1. В число других параметров, принятых для этой модели, входят:
температура окружающей среды 35°С (для температурных условий окружающей среды в штате Квинсленд, Австралия), степень сжатия в компрессоре 6,2:1,
КПД компрессора 85%,
- 12 014465
КПД расширителя, перепады давления: 5 кПа для устройства, 30 кПа для стороны кипения рекуператора, 20 кПа для нагревателя, 300 Па для стороны конденсации рекуператора, температура на выходе стороны конденсации рекуператора 60°С.
В нижеприведенной табл. 1 представлены параметры в точках А-Ι в системе, показанной на фиг. 3. Таблица 1
Модельная система рассчитана для получения полезной выходной мощности на валу 0,9736 МВт при КПД 58,95%.
В нижеследующей формуле изобретения и в предшествующем описании изобретения, за исключением там, где по контексту требуется иное вследствие определенного языка или необходимого подтекста, слово содержать или его варианты, как, например, содержит или содержащий, используется во включительном смысле, т.е. чтобы отмечать наличие изложенных отличительных признаков, а не устранять наличие или добавление дополнительных отличительных признаков в различных вариантах осуществления изобретения.
Claims (20)
1. Система теплового двигателя для совершения работы посредством расширения рабочего тела, содержащего первый компонент и второй компонент, при этом система содержит компрессор для сжатия первого компонента;
насос для сжатия по меньшей мере большей части второго компонента;
устройство для объединения второго компонента с первым компонентом;
нагреватель для нагрева первого и второго компонентов;
расширитель для расширения первого и второго компонентов для совершения работы и рекуператор для передачи, по меньшей мере, некоторого количества энергии рабочего тела, поступающего в рекуператор из расширителя, к рабочему телу, поступающему в рекуператор из устройства, при этом первый компонент находится в газообразном состоянии по всей системе, а второй компонент поступает в устройство для объединения второго компонента в жидком состоянии с первым компонентом; первый компонент поступает в устройство при температуре, которая меньше температуры, которая вызывала бы испарение второго компонента при его объединении с первым компонентом в устройстве; и значительная часть энергии, переданной в рекуператоре, является по меньшей мере частью скрытой теплоты второго компонента с выхода расширителя.
2. Система теплового двигателя по п.1, в которой устройство выполнено с возможностью распыления жидкого второго компонента в пространство, имеющее первый компонент в нем, или диффундирования первого компонента в жидкий второй компонент.
3. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая по меньшей мере один охладитель для охлаждения первого и/или второго компонентов до их объединения в устройстве, при этом охладитель представляет собой промежуточный охладитель в компрессоре для обеспечения межступенчатого охлаждения первого компонента, и/или посткомпрессорный охладитель для охлаждения первого компонента после его сжатия, и/или предкомпрессорный охладитель для охлаждения первого компонента до его сжатия в компрессоре, и/или жидкостной охладитель для охлаждения жидкого второго компонента.
4. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, в которой насос сжимает жидкий второй компонент до давления или около него, до которого компрессор сжимает первый компонент.
5. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая конденсатор для охлаждения рабочего тела от расширителя после его выхода из рекуператора, при этом конденсатор выполнен с возможностью, по существу, конденсирования в жидкость второго компонента рабочего тела от расширителя.
6. Система теплового двигателя по п.5, в которой конденсатор является сепаратором для отделения
- 13 014465 второго компонента, когда он конденсируется, от первого компонента.
7. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов представляет собой замкнутую систему, по существу, не имеющую никаких подводов или отводов массы во время работы системы, помимо возмещения случайных потерь.
8. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая регулятор передачи энергии для регулирования передачи энергии в рекуператоре во время работы системы.
9. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащая регулятор массового расхода для регулирования массового расхода второго компонента относительно массового расхода первого компонента.
10. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, в которой второй компонент является веществом, которое имеет высокий коэффициент объемного расширения из жидкости в газ.
11. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, в которой первый компонент является азотом, а второй компонент является водой.
12. Система теплового двигателя по любому из предшествующих пунктов, в которой нагреватель содержит по меньшей мере один объем материала, выполненный с возможностью его нагрева до температуры плавления материала или выше ее, при этом нагреватель дополнительно содержит каналы по меньшей мере через один объем материала для потока рабочего тела через них.
13. Способ для совершения работы, при котором сжимают первый компонент рабочего тела в компрессоре, при этом первый компонент на протяжении осуществления способа всегда является газом;
сжимают в насосе по меньшей мере большую часть второго компонента рабочего тела в виде жидкости;
объединяют в устройстве второй компонент в виде жидкости с первым компонентом;
нагревают в нагревателе объединенные первый и второй компоненты;
расширяют в расширителе нагретые первый и второй компоненты для совершения работы и передают в рекуператоре, по меньшей мере, некоторое количество энергии рабочего тела после того, как оно расширено, к рабочему телу до его нагрева в нагревателе, при этом температура первого компонента, поступающего в устройство, меньше температуры, которая вызывала бы испарение второго компонента при его объединении с первым компонентом в устройстве, и значительная часть переданной энергии является по меньшей мере частью скрытой теплоты второго компонента после того, как рабочее тело было расширено в расширителе.
14. Способ по п.13, являющийся способом с замкнутым циклом, при котором повторяют этапы способа, осуществляемые на рабочем теле после того, как, по меньшей мере, некоторое количество его энергии передано в рекуператоре к рабочему телу, которое еще должно быть нагрето в нагревателе.
15. Способ по п.13 или 14, при котором дополнительно охлаждают первый и/или второй компоненты до их объединения, при этом при охлаждении осуществляют охлаждение первого компонента по меньшей мере между двумя ступенями компрессора, используя промежуточный охладитель, и/или охлаждение первого компонента после сжатия первого компонента, и/или охлаждение первого компонента до сжатия первого компонента, и/или охлаждение второго компонента до объединения второго компонента с первым компонентом.
16. Способ по любому из пп.13-15, при котором дополнительно отделяют жидкую фракцию рабочего тела от газообразной фракции после того, как рабочее тело было расширено, и отделяют первый компонент от второго компонента, охлаждая рабочее тело для конденсации большей части второго компонента.
17. Способ по любому из пп.13-16, при котором дополнительно регулируют энергию, переданную в рекуператор, при этом при регулировании энергии, переданной в рекуператоре, измеряют параметры рабочего тела до его расширения в расширителе и/или измеряют количество второго компонента, который объединяется с первым компонентом в устройстве.
18. Способ по любому из пп.13-17, при котором дополнительно регулируют массовый расход второго компонента относительно массового расхода первого компонента.
19. Способ по любому из пп.13-18, при котором при нагреве пропускают объединенные первый и второй компоненты по меньшей мере через один объем материала, который нагрет до температуры плавления материала или выше ее.
20. Способ по любому из пп.13-19, при котором при нагреве осуществляют нагрев рабочего тела до сверхкритического газа.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2006904633A AU2006904633A0 (en) | 2006-08-25 | A heat engine system and a regenerative heater | |
| AU2006904634A AU2006904634A0 (en) | 2006-08-25 | A heat engine system | |
| PCT/AU2007/001226 WO2008022406A1 (en) | 2006-08-25 | 2007-08-24 | A heat engine system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200970217A1 EA200970217A1 (ru) | 2009-08-28 |
| EA014465B1 true EA014465B1 (ru) | 2010-12-30 |
Family
ID=39106404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200970217A EA014465B1 (ru) | 2006-08-25 | 2007-08-24 | Система теплового двигателя |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100287934A1 (ru) |
| EP (1) | EP2057353A1 (ru) |
| AU (1) | AU2007288134A1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0716589A2 (ru) |
| EA (1) | EA014465B1 (ru) |
| WO (1) | WO2008022406A1 (ru) |
Families Citing this family (57)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010121255A1 (en) | 2009-04-17 | 2010-10-21 | Echogen Power Systems | System and method for managing thermal issues in gas turbine engines |
| US9441504B2 (en) | 2009-06-22 | 2016-09-13 | Echogen Power Systems, Llc | System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes |
| US8196395B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-06-12 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| US8146354B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-04-03 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| US8247915B2 (en) | 2010-03-24 | 2012-08-21 | Lightsail Energy, Inc. | Energy storage system utilizing compressed gas |
| US8436489B2 (en) | 2009-06-29 | 2013-05-07 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
| CN102483010B (zh) | 2009-07-10 | 2015-03-18 | 埃塔里姆有限公司 | 用于在热能与机械能之间进行转换的斯特林循环转换器 |
| US9316404B2 (en) | 2009-08-04 | 2016-04-19 | Echogen Power Systems, Llc | Heat pump with integral solar collector |
| 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 |
| US8794002B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-08-05 | Echogen Power Systems | Thermal energy conversion method |
| US8813497B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-08-26 | Echogen Power Systems, Llc | Automated mass management control |
| US9243518B2 (en) * | 2009-09-21 | 2016-01-26 | Sandra I. Sanchez | Waste heat recovery system |
| US20110271676A1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Solartrec, Inc. | Heat engine with cascaded cycles |
| WO2012019161A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Emissions-critical charge cooling using an organic rankine cycle |
| JP2014501868A (ja) | 2010-11-18 | 2014-01-23 | エタリム インコーポレイテッド | スターリングサイクル変換器装置 |
| US8616001B2 (en) | 2010-11-29 | 2013-12-31 | Echogen Power Systems, Llc | Driven starter pump and start sequence |
| US8857186B2 (en) | 2010-11-29 | 2014-10-14 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Heat engine cycles for high ambient conditions |
| DE102012101862A1 (de) * | 2011-05-28 | 2012-11-29 | Ed. Züblin Ag | Mehrteiliger Hochtemperaturwärmespeicher aus Speichermaterialien unterschiedlicher Temperaturbeständigkeit |
| US20120319410A1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Woodward Governor Company | System and method for thermal energy storage and power generation |
| US9745899B2 (en) * | 2011-08-05 | 2017-08-29 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Enhancing power cycle efficiency for a supercritical Brayton cycle power system using tunable supercritical gas mixtures |
| US9062898B2 (en) | 2011-10-03 | 2015-06-23 | Echogen Power Systems, Llc | Carbon dioxide refrigeration cycle |
| GB201207497D0 (en) * | 2012-04-30 | 2012-06-13 | Isentropic Ltd | Valve control |
| US20150121866A1 (en) * | 2012-05-03 | 2015-05-07 | International Engine Intellectual Property Company Llc | Rankine cycle mid-temperature recuperation |
| EP2893162B1 (en) | 2012-08-20 | 2017-11-08 | Echogen Power Systems LLC | Supercritical working fluid circuit with a turbo pump and a start pump in series configuration |
| US8820083B2 (en) * | 2012-09-26 | 2014-09-02 | Supercritical Technologies, Inc. | Thermodynamic cycle with compressor recuperation, and associated systems and methods |
| US9118226B2 (en) | 2012-10-12 | 2015-08-25 | Echogen Power Systems, Llc | Heat engine system with a supercritical working fluid and processes thereof |
| US9341084B2 (en) | 2012-10-12 | 2016-05-17 | Echogen Power Systems, Llc | Supercritical carbon dioxide power cycle for waste heat recovery |
| WO2014117074A1 (en) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 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 |
| JP2016519731A (ja) | 2013-03-04 | 2016-07-07 | エコージェン パワー システムズ エル.エル.シー.Echogen Power Systems, L.L.C. | 高正味電力の超臨界二酸化炭素回路を有する熱機関システム |
| EP2971621B1 (en) * | 2013-03-14 | 2020-07-22 | Echogen Power Systems LLC | Mass management system for a supercritical working fluid circuit |
| US9540961B2 (en) | 2013-04-25 | 2017-01-10 | Access Energy Llc | Heat sources for thermal cycles |
| US20150000260A1 (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-01 | Walter F. Burrows | Environmentally friendly power generation process |
| WO2015034987A1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | Echogen Power Systems, L.L.C. | Heat engine system having a selectively configurable working fluid circuit |
| US9874112B2 (en) * | 2013-09-05 | 2018-01-23 | Echogen Power Systems, Llc | Heat engine system having a selectively configurable working fluid circuit |
| US20150107249A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-23 | Access Energy Llc | Extracting Heat From A Compressor System |
| JP6217426B2 (ja) * | 2014-02-07 | 2017-10-25 | いすゞ自動車株式会社 | 廃熱回収システム |
| 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 |
| BR112018002719B1 (pt) * | 2015-08-13 | 2023-04-04 | Gas Expansion Motors Limited | Motor termodinâmico |
| CN105317584B (zh) * | 2015-11-12 | 2017-03-29 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 汽车发动机能量回收系统及回收方法 |
| WO2017111886A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Cummins Inc. | Integrated control system for engine waste heat recovery using an organic rankine cycle |
| CN105507971B (zh) * | 2016-02-05 | 2017-04-19 | 江苏朗禾农光聚合科技有限公司 | 太阳能热动力储能系统 |
| US10017032B2 (en) * | 2016-02-16 | 2018-07-10 | The Boeing Company | Thermal management systems and methods |
| 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 |
| 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 |
| US11346583B2 (en) | 2018-06-27 | 2022-05-31 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Climate-control system having vapor-injection compressors |
| US20220136414A1 (en) * | 2018-07-23 | 2022-05-05 | Javier Carlos Velloso Mohedano | Facility for generating mechanical energy by means of a combined power cycle |
| JP2021124038A (ja) * | 2020-02-03 | 2021-08-30 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 回転機械 |
| US11435120B2 (en) | 2020-05-05 | 2022-09-06 | Echogen Power Systems (Delaware), Inc. | Split expansion heat pump cycle |
| WO2021231078A1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | Berry James E | Re-condensing power cycle for fluid regasification |
| AU2021397292A1 (en) | 2020-12-09 | 2023-07-06 | Supercritical Storage Company, Inc. | Three reservoir electric thermal energy storage system |
| CN112832907B (zh) * | 2021-03-31 | 2023-08-11 | 西安热工研究院有限公司 | 一种混合物跨临界循环太阳能光热发电系统及方法 |
| CN113431654A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-24 | 国投云顶湄洲湾电力有限公司 | 一种冷凝热回收利用装置及其工作方法 |
| CN114484398B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-09-29 | 上海诺通新能源科技有限公司 | 一种带储热功能的热泵蒸汽供应系统 |
| US11814963B2 (en) | 2022-03-14 | 2023-11-14 | Argyle Earth, Inc | Systems and methods for a heat engine system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6052996A (en) * | 1998-02-13 | 2000-04-25 | Clark; John C. | Heat-work cycle for steam cycle electric power generation plants |
| JP2002371861A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 蒸気噴射ガスタービン発電装置 |
| WO2006028444A1 (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Terran Technologies, Inc. | Low temperature heat engine |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2479985A1 (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-17 | Eric L. Bibeau | Enhanced energy conversion system from a fluid heat stream |
-
2007
- 2007-08-24 US US12/438,945 patent/US20100287934A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-24 BR BRPI0716589-7A2A patent/BRPI0716589A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2007-08-24 AU AU2007288134A patent/AU2007288134A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-24 WO PCT/AU2007/001226 patent/WO2008022406A1/en active Application Filing
- 2007-08-24 EP EP07800206A patent/EP2057353A1/en not_active Withdrawn
- 2007-08-24 EA EA200970217A patent/EA014465B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6052996A (en) * | 1998-02-13 | 2000-04-25 | Clark; John C. | Heat-work cycle for steam cycle electric power generation plants |
| JP2002371861A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 蒸気噴射ガスタービン発電装置 |
| WO2006028444A1 (en) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Terran Technologies, Inc. | Low temperature heat engine |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Patent Abstracts of Japan & JP 2002371861 A (ISHKAWAJIMA HARIMA HEAVY IND CO LTD.) 26 December 2002 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2007288134A1 (en) | 2008-02-28 |
| BRPI0716589A2 (pt) | 2013-10-01 |
| WO2008022406A1 (en) | 2008-02-28 |
| EP2057353A1 (en) | 2009-05-13 |
| US20100287934A1 (en) | 2010-11-18 |
| EA200970217A1 (ru) | 2009-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA014465B1 (ru) | Система теплового двигателя | |
| RU2551458C2 (ru) | Комбинированная тепловая система с замкнутым контуром для рекуперации отработанного тепла и способ ее эксплуатации | |
| US7069726B2 (en) | Thermal power process | |
| US6751959B1 (en) | Simple and compact low-temperature power cycle | |
| EP1016775B1 (en) | Waste heat recovery in an organic energy converter using an intermediate liquid cycle | |
| AU2001242649B2 (en) | An engine | |
| EP2446122B1 (en) | System and method for managing thermal issues in one or more industrial processes | |
| US8869531B2 (en) | Heat engines with cascade cycles | |
| EP2646657B1 (en) | Parallel cycle heat engines | |
| JP7169305B2 (ja) | 分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システムおよび方法 | |
| AU2013240243B2 (en) | System and method for recovery of waste heat from dual heat sources | |
| WO2012074940A2 (en) | Heat engines with cascade cycles | |
| Paanu et al. | Waste heat recovery: bottoming cycle alternatives | |
| KR20050056941A (ko) | 캐스케이딩 폐루프 사이클 발전 | |
| US20210363900A1 (en) | System for recovering waste heat and method thereof | |
| CN101529055A (zh) | 热力发动机系统 | |
| WO2010048100A2 (en) | Ultra-high-efficiency engines and corresponding thermodynamic system | |
| WO2018104839A1 (en) | Thermodynamic cycle process and plant for the production of power from variable temperature heat sources | |
| US6397596B1 (en) | Self contained generation system using waste heat as an energy source | |
| AU2013101741A4 (en) | Heat Engine System | |
| GB1561294A (en) | Dual fluid heat engines | |
| CN114729577A (zh) | 基于组合的焦耳-布雷顿和朗肯循环的、使用直接联接的往复机器工作的设施 | |
| CA2479985A1 (en) | Enhanced energy conversion system from a fluid heat stream | |
| JP7241794B2 (ja) | 中間冷却復熱式ガスタービン及び冷媒複合ボトミングサイクルの複合化システム | |
| KR102434627B1 (ko) | 복합 발전 시스템 및 복합 발전 시스템의 구동 방법 |
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 RU |