ITMI20130877A1 - Gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e impianto solare termodinamico comprendente il gruppo stesso - Google Patents

Gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e impianto solare termodinamico comprendente il gruppo stesso

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ITMI20130877A1
ITMI20130877A1 IT000877A ITMI20130877A ITMI20130877A1 IT MI20130877 A1 ITMI20130877 A1 IT MI20130877A1 IT 000877 A IT000877 A IT 000877A IT MI20130877 A ITMI20130877 A IT MI20130877A IT MI20130877 A1 ITMI20130877 A1 IT MI20130877A1
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Description

GRUPPO DI ALIMENTAZIONE DI UNA TURBINA DI UN IMPIANTO SOLARE TERMODINAMICO E IMPIANTO SOLARE TERMODINAMICO
COMPRENDENTE IL GRUPPO STESSO
La presente invenzione si riferisce a un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e a un impianto solare termodinamico comprendente tale gruppo.
Oggigiorno sono noti i cosiddetti impianti solari termodinamici che sono in grado di convertire l’energia termica derivante dalla radiazione solare in energia elettrica.
In dettaglio, tali impianti solari termodinamici comprendono una molteplicità di specchi parabolici predisposti per convertire l’energia solare in energia termica per il riscaldamento di un fluido termo-vettore generalmente contenuto in un serbatoio.
Il fluido termo-vettore riscaldato dagli specchi viene, in seguito, sottoposto a un ciclo termodinamico, a esempio il ciclo Rankine, per generare il vapore di alimentazione di una turbina a sua volta collegata ad un alternatore, trasformando così l'energia termica accumulata in energia elettrica come avviene nelle comuni centrali termoelettriche.
Gli impianti solari termodinamici oggi noti sono, dunque, provvisti di un gruppo di alimentazione per la suddetta turbina che comprende una pluralità di scambiatori di calore e, più in particolare, un separatore di vapore, un ebollitore, un surriscaldatore, un ri-surriscaldatore e un preriscaldatore.
Tali scambiatori di calore operano sul primo fluido termo-vettore riscaldato dagli specchi e su un secondo fluido termo-vettore a cui viene ceduta l’energia termica immagazzinata dal primo fluido ottenendo così il vapore di alimentazione della turbina.
Gli scambiatori di calore generalmente utilizzati negli impianti solari termodinamici comprendono un fascio tubiero che può essere a teste fisse o conformato a U e possono essere del tipo a circolazione fluidica forzata o naturale.
In ogni caso, tali scambiatori di calore sono solitamente disposti in configurazione orizzontale e cioà ̈ distribuiti l’uno a fianco dell’altro realizzando un gruppo di alimentazione che si sviluppa orizzontalmente rispetto al suolo.
Al fine di realizzare questa configurazione orizzontale à ̈ necessario, quindi, predisporre una pluralità di strutture di supporto per gli scambiatori, nonché una pluralità di tubazioni ausiliarie di collegamento che creano una vera e propria rete idraulica che può risultare anche molto fitta.
Un gruppo di alimentazione come quello sopra descritto soffre di alcuni inconvenienti.
Un primo inconveniente risiede nel fatto che i gruppi di alimentazione oggi noti risultano spesso ingombranti a causa della configurazione orizzontale.
A ciò si aggiunge il fatto che tale configurazione orizzontale implica elevati costi di progettazione e di installazione, oltre che complesse operazioni di montaggio e manutenzione.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e, in particolare, quello di ideare un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico che presenti un ingombro ridotto rispetto a quelli attualmente noti.
Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico che semplifichi le operazioni di montaggio e manutenzione.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un impianto solare termodinamico che sia economico da realizzare rispetto a quelli attualmente noti.
Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e un impianto solare termodinamico comprendente tale gruppo come esposto nelle rivendicazioni 1 e 12.
Ulteriori caratteristiche del gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e dell’impianto solare termodinamico sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche e i vantaggi di un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e di un impianto solare termodinamico secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica in sezione di un gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico secondo la presente invenzione; - la figura 2 Ã ̈ una vista schematica in sezione di un elemento scambiatore di calore compreso in un ebollitore del gruppo di alimentazione di figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica in sezione lungo la linea III-III di una camera di scambio compresa nel gruppo di alimentazione di figura 1;
- la figura 4 à ̈ una vista prospettica schematica di un elemento riscaldante di cui à ̈ provvisto il gruppo di alimentazione di figura 1;
- la figura 5 Ã ̈ uno schema a blocchi di un impianto solare termodinamico secondo la presente invenzione; - la figura 6 Ã ̈ un grafico schematico rappresentativo del ciclo termodinamico attuato nel gruppo di alimentazione di figura 1.
Con riferimento alle figure, viene mostrato un impianto solare termodinamico, complessivamente indicato con 10. Tale impianto solare termodinamico 10 comprende un serbatoio 11 per il contenimento di un primo fluido termo-vettore, una molteplicità di specchi parabolici 12 predisposti per convertire l’energia solare in energia termica per il riscaldamento a una prima temperatura T1 del primo fluido termo-vettore e una turbina a vapore 13.
Il primo fluido termo-vettore può essere un sale fuso, ad esempio nitrato di sodio o nitrato di potassio, oppure può essere un olio diatermico.
Nel caso in cui il primo fluido sia un sale fuso, la prima temperatura T1 Ã ̈ generalmente compresa tra 550°C e 570°C; diversamente, nel caso in cui il primo fluido sia un olio diatermico, la prima temperatura T1 Ã ̈ inferiore a 400°C.
Secondo la presente invenzione l’impianto solare termodinamico comprende un gruppo di alimentazione 20 della turbina 13 secondo quanto viene di seguito descritto.
Tale gruppo di alimentazione 20 comprende, vantaggiosamente, una struttura a colonna 30 superiormente dotata di un’uscita 31 per lo spillamento del vapore saturo e una struttura di pre-riscaldamento e alimentazione 60.
In particolare, la struttura a colonna 30 comprende a sua volta una porzione inferiore 40 e una porzione superiore 50.
La struttura di pre-riscaldamento e alimentazione 60 à ̈ vantaggiosamente predisposta per riscaldare un secondo fluido termo-vettore, tipicamente acqua, fino a una temperatura di pre-riscaldamento T4 e alimentare con esso la porzione superiore 50 della struttura a colonna 30 per compensare l’uscita del vapore spillato. In particolare, la struttura di pre-riscaldamento e alimentazione 60 comprende un fascio tubiero scambiatore di calore per pre-riscaldare detto secondo fluido termo-vettore.
La temperatura di pre-riscaldamento T4 Ã ̈ lievemente inferiore alla temperatura di saturazione corrispondente alla pressione che si instaura nella porzione superiore 50.
La porzione inferiore 40 Ã ̈ dotata di due ingressi 41 connessi al serbatoio 11 in modo tale da essere alimentata con il primo fluido termo-vettore riscaldato dagli specchi parabolici alla temperatura T1.
In particolare, il primo fluido termo-vettore viene introdotto e spinto in circolazione forzata all’interno della porzione inferiore 40 mediante l’utilizzo di una o più pompe (non illustrate).
La porzione inferiore 40 à ̈ composta da due settori semicircolari comprendenti rispettivamente un primo scambiatore di calore 42 e un secondo scambiatore di calore 43 combinati in un unico apparecchio e predisposti per essere alimentati con il secondo fluido termo-vettore, tipicamente acqua allo stato di vapore, rispettivamente a una temperatura di surriscaldamento o saturazione T2 e di ri-surriscaldamento T3. In questo modo, il primo fluido effettua due passaggi di scambio, di cui il primo verso l’alto e il secondo verso il basso, durante i quali riscalda il secondo fluido raffreddandosi a sua volta.
La temperatura di surriscaldamento o saturazione T2 Ã ̈ funzione della pressione che si instaura nella porzione superiore 50.
La temperatura di ri-surriscaldamento T3 Ã ̈ tipicamente sostanzialmente pari alla temperatura di surriscaldamento o saturazione T2.
La porzione inferiore 40 comprende per ogni settore semicircolare una camera di base 44 provvista di un primo setto separatore 45 atto a creare una prima 46 e una seconda 47 sottocamera contenenti rispettivamente il secondo fluido surriscaldato o il secondo fluido risurriscaldato, e una camera di scambio termico 48 sovrapposta alla camera di base 44 e al cui interno sono disposti il primo scambiatore di calore 42 e il secondo scambiatore di calore 43. La camera di scambio termico 48 Ã ̈ separata dalla camera di base 44 per interposizione di una piastra tubiera di separazione 49.
Il primo scambiatore di calore 42 e il secondo scambiatore di calore 43 sono realizzati mediante rispettivamente un primo fascio tubiero 42<’>e un secondo fascio tubiero 43' conformati a U e paralleli tra loro che si affacciano nella prima 46 e nella seconda 47 sottocamera.
Il primo fluido termo-vettore, dunque, viene immesso (in corrispondenza del lato mantello degli scambiatori) nella camera di scambio termico 48 attraverso gli ingressi 41 e avvolge i fasci tubieri 42' e 43' attraversati dai fluidi in surriscaldamento e risurriscaldamento, scambiando così calore con essi.
In seguito ai primi due suddetti passaggi di scambio, il primo fluido compie in risalita un terzo passaggio di scambio adiabatico nell’intercapedine compresa tra l’esterno dei fasci tubieri 42’ e 43’ e il mantello esterno della porzione inferiore 40.
Il primo fascio tubiero 42 e il secondo fascio tubiero 43' sono alimentati in modo tale che il secondo fluido surriscaldato e il secondo fluido ri-surriscaldato risultino in contro-corrente rispetto al primo fluido. La porzione superiore 50 à ̈ vantaggiosamente collegata fluidicamente con la porzione inferiore 40 e posta superiormente a essa. In particolare, come visibile dalla figura 1, la porzione superiore à ̈ sovrapposta alla camera di scambio termico 48. In questo modo il primo fluido termo-vettore, raffreddatosi durante lo scambio di calore con il secondo fluido nella porzione inferiore 40, può liberamente passare da tale porzione inferiore 40 alla porzione superiore 50.
La porzione superiore 50 comprende un ebollitore 51, 52 predisposto per portare il secondo fluido dalla fase liquida satura alla fase mista di vapore saturo e liquido saturo in seguito allo scambio di calore con il primo fluido; l’ebollizione parziale avviene alla temperatura di ebollizione T5 che equivale alla temperatura di saturazione corrispondente alla pressione che si instaura nella porzione superiore 50. La porzione superiore 50 comprende, inoltre, un corpo cilindrico 53 disposto sopra tale ebollitore 51, 52 per la separazione del vapore saturo debitamente deumidificato da inviare alle due sottocamere 46 e 47 della camera di base 44.
In una forma di realizzazione della presente invenzione, il corpo cilindrico 53 comprende una camera di testata 54 alimentata dalla struttura di preriscaldamento e alimentazione 60 in maniera tale da contenere il secondo fluido pre-riscaldato a un livello predeterminato.
Preferibilmente, per mantenere il livello del secondo fluido al suddetto valore predeterminato, la camera di testata 54 à ̈ provvista di una molteplicità di mezzi (non illustrati) per la rilevazione e il controllo del livello del secondo fluido; il livello del fluido nella camera di testata 54 garantisce la circolazione naturale del secondo fluido sostanzialmente saturo all’interno dell’ebollitore 51, 52.
L’ebollitore 51, 52, nello specifico, comprende una camera intermedia di ebollizione 51 in collegamento fluidico con la porzione inferiore 40 e, più in particolare, con la camera di scambio termico 48 e superiormente connessa con la camera di testata 54 mediante l’interposizione di una prima piastra tubiera 55, come illustrato in figura 1.
Vantaggiosamente, la camera intermedia di ebollizione 51 à ̈ provvista internamente di una pluralità di diaframmi a disco 75 e una pluralità di diaframmi a corona 76 disposti in modo alternato gli uni agli altri in successione verticale definendo un percorso a zigzag di risalita del primo fluido.
La camera di testata 54 comprende una seconda piastra tubiera 56 che definisce un compartimento inferiore 57 della camera di testata 54, ove à ̈ raccolta la miscela del secondo fluido allo stato liquido e di vapore saturo, e un compartimento superiore 58 della camera di testata 54.
Nello specifico, l’ebollitore 51, 52 comprende un terzo fascio tubiero cosiddetto “a baionetta†52 che si estende verticalmente dalla camera di testata 54 alla camera intermedia 57 passando attraverso la prima piastra tubiera 55.
In particolare, come visibile in figura 2, ciascun tubo del terzo fascio tubiero 52 comprende un condotto interno 71 affacciato nel compartimento superiore 58 in maniera tale da essere alimentato con il secondo fluido sostanzialmente saturo, e un condotto esterno 72 coassiale rispetto al condotto interno 71 in modo tale da creare un’intercapedine tra di essi. Tale condotto esterno 72 à ̈ affacciato nel compartimento inferiore 57 per immettervi la miscela del secondo fluido allo stato liquido e di vapore saturo. In questo modo, il secondo fluido contenuto nella camera di testata 54 entra nel condotto interno 71 e risale attraverso il condotto esterno 72 fino al compartimento inferiore 57. Durante la risalita attraverso il condotto esterno 72, il secondo fluido scambia calore con il primo fluido presente nella camera intermedia di ebollizione 51 generando bolle di vapore.
Vantaggiosamente, il compartimento inferiore 57 Ã ̈ connesso fluidicamente al compartimento superiore 58 mediante almeno un condotto di adduzione esterno 73 alla camera di testata 57, 58. In questo modo, il secondo fluido alla temperatura di ebollizione T5 corrispondente alla pressione che si instaura nel corpo cilindrico 53 viene portato nel compartimento superiore 58 ove avviene la separazione tra la fase liquida e la fase di vapore.
Tale separazione avviene, dapprima, per effetto dell’azione di uno sgocciolatoio 74 di cui à ̈ dotata la camera di testata 57, 58 e, successivamente, per effetto di un grigliato 78 posto sotto l’uscita di vapore saturo secco 31.
Preferibilmente, il gruppo di alimentazione 10 comprende un elemento riscaldante 77 che avvolge la camera di scambio termico 48 della porzione inferiore 40 e la camera intermedia di ebollizione 51 per mantenere il primo fluido termo-vettore a una temperatura superiore alla sua temperatura di congelamento.
In particolare, come visibile dalla figura 4, l’elemento riscaldante 77 può essere realizzato mediante una resistenza elicoidale che viene calzata attorno alla camera di scambio termico 48 e alla camera intermedia di ebollizione 51.
Vantaggiosamente, la struttura a colonna 30 comprende un sistema di sfiato e drenaggio che può essere posizionato in maniera ottimale data simmetria cilindrica della struttura a colonna 30. Nello specifico tale sistema di sfiato e drenaggio comprende uno o più tori di ventaggio 32 e uno o più tori di drenaggio 33.
Il toro di ventaggio 32 può essere posizionato in maniera tale da aspirare sia nella parte superiore alle chiome dei fasci tubieri 42’ e 43’ della camera di scambio termico 48, sia nel punto più alto del circuito del primo fluido termo-vettore, ossia inferiormente alla prima piastra tubiera 55. Il toro di drenaggio 33 può essere posizionato in modo tale da drenare nel punto più basso del circuito, ossia superiormente alla piastra tubiera di separazione 49.
La configurazione del sistema di sfiato e drenaggio garantisce la sicurezza del gruppo di alimentazione in virtù dell’orientamento verticale della struttura 30 che favorisce lo sfogo del fluido caldo dal punto più basso del sistema.
Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e dell’impianto solare termodinamico oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.
Infatti, il gruppo di alimentazione secondo la presente invenzione, si sviluppa in una struttura a colonna a eccezione della sola struttura di pre-riscaldamento e alimentazione.
Ciò garantisce, quindi, un ingombro ridotto rispetto ai gruppi di alimentazione noti allo stato della tecnica. Inoltre, la struttura a colonna risulta di semplice e veloce montaggio limitando in aggiunta l’utilizzo di tubazioni ausiliarie. Ciò rende le varie componenti della struttura a colonna facilmente accessibili per effettuare operazioni di manutenzione.
È chiaro, infine, che il gruppo di alimentazione di una turbina di un impianto solare termodinamico e dell’impianto solare termodinamico così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo di alimentazione (20) di una turbina (13) di un impianto solare termodinamico (10) del tipo provvisto di una molteplicità di specchi parabolici (12) predisposti per convertire l’energia solare in energia termica per il riscaldamento a una prima temperatura T1 di un primo fluido termo-vettore contenuto in un serbatoio (11), comprendente: - una struttura a colonna (30) superiormente dotata di un’uscita (31) per lo spillamento del vapore saturo secco: • una porzione inferiore (40) dotata di due ingressi (41) connessi a detto serbatoio (11) in modo tale da essere alimentata con detto primo fluido termovettore riscaldato da detti specchi (12), detta porzione inferiore (40) comprendendo un primo scambiatore di calore (42) e un secondo scambiatore di calore (43) predisposti per essere alimentati con un secondo fluido termo-vettore rispettivamente a una temperatura di surriscaldamento T2 e di ri-surriscaldamento T3; • una porzione superiore (50) collegata fluidicamente con detta porzione inferiore (40) e posta superiormente a essa in modo tale che detto primo fluido termo-vettore possa passare da detta porzione inferiore (40) a detta porzione superiore (50), detta porzione superiore (50) comprendendo un ebollitore (51, 52) predisposto per portare detto secondo fluido a una temperatura di ebollizione T5 in seguito allo scambio di calore con detto primo fluido, e un corpo cilindrico (53) disposto su detto ebollitore (51, 52) per la generazione del vapore di alimentazione di detta turbina (13); - una struttura di pre-riscaldamento e alimentazione (60) predisposta per riscaldare detto secondo fluido termo-vettore fino a una temperatura di preriscaldamento T4 e alimentare con esso detta porzione superiore (50) di detta struttura a colonna (30).
  2. 2) Gruppo di alimentazione (20) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta porzione inferiore (40) Ã ̈ composta da due settori semicircolari e comprende per ogni settore semicircolare una camera di base (44) provvista di un primo setto separatore (45) atto a creare una prima (46) e una seconda (47) sottocamera contenenti rispettivamente detto secondo fluido surriscaldato e detto secondo fluido ri-surriscaldato, e una camera di scambio termico (48) sovrapposta a detta camera di base (44) e al cui interno sono disposti detto primo scambiatore di calore (42) e detto secondo scambiatore di calore (43).
  3. 3) Gruppo di alimentazione (20) secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto primo scambiatore di calore (42) e detto secondo scambiatore di calore (43) sono realizzati mediante rispettivamente un primo fascio tubiero (42’) e un secondo fascio tubiero (43’) conformati a U e paralleli tra loro che si affacciano rispettivamente in detta prima (46) e detta seconda (47) sottocamera per essere alimentati.
  4. 4) Gruppo di alimentazione (20) secondo la rivendicazione 2 o 3 caratterizzato dal fatto che detto primo scambiatore di calore (42) e detto secondo scambiatore di calore (43) sono alimentati in modo tale che detto secondo fluido surriscaldato e detto secondo fluido ri-surriscaldato risultino in contro-corrente rispetto a detto primo fluido.
  5. 5) Gruppo di alimentazione (20) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto corpo cilindrico (53) comprende una camera di testata (54) alimentata da detta struttura di preriscaldamento e alimentazione (60) in maniera tale da contenere detto secondo fluido pre-riscaldato a un livello predeterminato, e che detto ebollitore (51, 52) comprende una camera intermedia di ebollizione (51) in collegamento fluidico con detta porzione inferiore (40) e superiormente connessa con detta camera di testata (54) mediante l’interposizione di una prima piastra tubiera (55).
  6. 6) Gruppo di alimentazione (20) secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che detta camera di testata (54) comprende una seconda piastra tubiera (56) che definisce un compartimento inferiore (57) di detta camera di testata (54) e un compartimento superiore (58) di detta camera di testata (54), e che detto ebollitore (51, 52) comprende un terzo fascio tubiero (52) che si estende verticalmente da detta camera di testata (54) a detta camera intermedia (51) passando attraverso detta prima piastra tubiera (55), ciascun tubo di detto terzo fascio tubiero (52) comprendendo un condotto interno (71) affacciato in detto compartimento superiore (57) in maniera tale da essere alimentato con detto secondo fluido allo stato di liquido saturo, e un condotto esterno (72) coassiale a detto condotto interno (71) in modo tale da creare un’intercapedine tra detti condotti, detto condotto esterno (72) essendo affacciato in detto compartimento inferiore (57) per alimentarlo con detto secondo fluido a detta temperatura di ebollizione T5.
  7. 7) Gruppo di alimentazione (20) secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detto compartimento inferiore (57) Ã ̈ connesso fluidicamente a detto compartimento superiore (58) mediante almeno un condotto di adduzione esterno (73) a detta camera di testata (54).
  8. 8) Gruppo di alimentazione (20) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 4 alla 7 caratterizzato dal fatto che detta camera intermedia di ebollizione (51) à ̈ provvista internamente di una pluralità di diaframmi a disco (75) e una pluralità di diaframmi a corona (76) disposti in modo alternato gli uni agli altri in successione verticale definendo un percorso a zig-zag di risalita di detto primo fluido.
  9. 9) Gruppo di alimentazione (20) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 4 alla 6 caratterizzato dal fatto che detta camera di testata (54) à ̈ dotata di uno sgocciolatoio (74) predisposto per agire su detto secondo fluido in ebollizione separando detto secondo fluido allo stato liquido da detto secondo fluido allo stato di vapore.
  10. 10) Gruppo di alimentazione (20) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 4 alla 9 caratterizzato dal fatto che detta camera di testata (54) à ̈ provvista di mezzi per la rilevazione e il controllo del livello di detto secondo fluido allo stato liquido.
  11. 11) Gruppo di alimentazione (20) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 4 alla 10 caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento riscaldante (77) che avvolge detta camera di scambio termico (48) di detta porzione inferiore (40) e detta camera intermedia di ebollizione (51) per mantenere detto primo fluido a una temperatura superiore alla sua temperatura di congelamento.
  12. 12) Impianto solare termodinamico (10) comprendente: - un serbatoio (11) per il contenimento di un primo fluido termo-vettore; - una molteplicità di specchi parabolici (12) predisposti per convertire l’energia solare in energia termica per il riscaldamento a una prima temperatura T1 di detto primo fluido termo-vettore contenuto in detto serbatoio (11); - una turbina (13); - un gruppo di alimentazione (20) di detta turbina (13) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2842423T3 (es) 2017-05-26 2021-07-14 Alfa Laval Olmi S P A Intercambiador de calor de carcasa y tubos
EP3406970A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-28 ALFA LAVAL OLMI S.p.A. Vapour and liquid drum for a shell-and-tube heat exchanger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08327256A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ヘリカルコイル型熱交換器の伝熱管束組付け工法
NL1031546C1 (nl) * 2006-04-10 2007-10-11 Pieter De Bruin Energieriool.
WO2013000013A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 Newcastle Innovation Limited Geothermal assisted power generation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH584837A5 (it) * 1974-11-22 1977-02-15 Sulzer Ag
US8661820B2 (en) * 2007-05-30 2014-03-04 Fluor Technologies Corporation LNG regasification and power generation
DE102010009485A1 (de) 2010-02-26 2011-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugen von überhitztem Wasserdampf mittels Solar-Energie basierend auf dem Zwangsdurchlauf-Konzept sowie Verwendung des überhitzten Wasserdampfs
US8963354B2 (en) * 2010-09-13 2015-02-24 Ebara International Corporation Power recovery system using a rankine power cycle incorporating a two-phase liquid-vapor expander with electric generator
WO2013002161A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 大陽日酸株式会社 熱交換器
WO2013114352A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Heliofocus Ltd. Fluid conduit systems
DE102012010311A1 (de) 2012-05-24 2013-11-28 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Solarthermiekraftwerks
EP3128278B1 (de) * 2015-08-06 2018-06-20 Linde Aktiengesellschaft Zufuhr und entnahme von rohrströmen mit zwischentemperatur bei gewickelten wärmeübertragern

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08327256A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ヘリカルコイル型熱交換器の伝熱管束組付け工法
NL1031546C1 (nl) * 2006-04-10 2007-10-11 Pieter De Bruin Energieriool.
WO2013000013A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 Newcastle Innovation Limited Geothermal assisted power generation

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