KR20170132712A - 하이브리드 압력 및 열 교환기 - Google Patents
하이브리드 압력 및 열 교환기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170132712A KR20170132712A KR1020177018475A KR20177018475A KR20170132712A KR 20170132712 A KR20170132712 A KR 20170132712A KR 1020177018475 A KR1020177018475 A KR 1020177018475A KR 20177018475 A KR20177018475 A KR 20177018475A KR 20170132712 A KR20170132712 A KR 20170132712A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- stream
- channel
- pressure
- exchanger
- source
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 53
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 37
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 230000005676 thermoelectric effect Effects 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 235000012206 bottled water Nutrition 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 1
- PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenebismuth Chemical compound [Bi]=[Te] PDYNJNLVKADULO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F13/00—Pressure exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/06—Energy recovery
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
-
- 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
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/81—Structural details of the junction
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/60—Shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/023—Mounting details thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
시스템은 소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환한다. 시스템은 소스 교환기(source exchanger) 및 싱크 교환기(sink exchanger)를 포함한다. 소스 교환기는 제 1 압력 교환기 및 제 1 열 교환기를 포함한다. 제 1 압력 교환기는 소스 스트림의 압력을 전기 에너지로 변환시킨다. 제 1 열 교환기는 소스 스트림으로부터 제 1 온도 차를 통해 전기 에너지로 온도를 변환시킨다. 싱크 교환기는 제 2 압력 교환기 및 제 2 열 교환기를 포함한다. 제 2 압력 교환기는 싱크 스트림의 압력을 변화시키기 위해 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용한다. 제 2 열 교환기는 싱크 스트림의 온도을 변화시키기 위해 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용한다. 관련된 장치, 시스템들, 기술들 및 아티클들이 또한 설명된다.
Description
관련 출원들
본 출원은 35 U.S.C.§119 (e) 하에서 2014년 12월 4일에 출원된 미국 특허 출원 제 62/087,298호에 대한 우선권 및 2015년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제 62/160,025호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 전체 내용들은 본원에서 인용에 의해 명확하게 포함된다.
본원에서 설명되는 요지는 압력 에너지, 전기 에너지, 및/또는 열 에너지 중 하나 또는 그 초과의 형태로 에너지를 회수하기 위한 교환기에 관한 것이다.
많은 산업 프로세스들은 상승된 압력들 및 온도들에서 작동한다. 이러한 산업 프로세스들은 종종 고압 및/또는 고온 폐기 스트림들을 발생시킨다. 이러한 산업 프로세스들은 종종 입력 스트림 압력 및 온도를 증가시키는 양자 모두의 관점에서 상당한 에너지를 요구하며, 이는 비쌀뿐만 아니라 비효율적이다. 고압 및/또는 고온 폐기 스트림들은 상당한 활용되지 않은(under-utilized) 잠재적인 에너지를 나타낸다. 상승된 압력들 및 온도들에서 작동하는 일 예의 프로세스는 담수화(desalination)이며, 이 담수화는 휴대용 식수(potable water)를 만들기 위해 고온들을 활용할 수 있으며 그리고/또는 고압 하에서 역 삼투(reverse osmosis)를 활용할 수 있다.
양태에서, 시스템은 소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환한다. 시스템은 소스 교환기(source exchanger) 및 싱크 교환기(sink exchanger)를 포함한다. 소스 교환기는 제 1 압력 교환기 및 제 1 열 교환기를 포함한다. 제 1 압력 교환기는 소스 스트림의 압력을 전기 에너지로 변환시킨다. 제 1 열 교환기는 소스 스트림으로부터 제 1 온도 차를 통해 전기 에너지로 온도를 변환시킨다. 싱크 교환기는 제 2 압력 교환기 및 제 2 열 교환기를 포함한다. 제 2 압력 교환기는 싱크 스트림의 압력을 변화시키기 위해 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용한다. 제 2 열 교환기는 싱크 스트림의 온도를 변화시키기 위해 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용한다.
다음의 양태들 중 하나 또는 그 초과의 양태들은 임의의 실행가능한 조합으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 소스 교환기는 제 1 열 교환기로부터 수신되는 전기 에너지와 제 1 압력 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 조합하는 소스 정션 박스(source junction box)를 포함할 수 있다. 싱크 교환기는 제 2 압력 교환기로 전기 에너지의 일부분을 분배하고 제 2 열 교환기로 전기 에너지의 다른 부분을 분배하는 싱크 정션 박스를 포함할 수 있다.
제 1 열 교환기 및/또는 제 2 열 교환기는 복수의 열전 플레이트들(thermoelectric plates)을 포함할 수 있다. 각각의 열전 플레이트는 열전 층, 열전 층의 적어도 2 개의 측면들에 인접한 개스킷 층들, 개스킷 층들이 열전 층으로부터 열 전달 층들을 분리시키도록 개스킷 층들에 인접한 열 전달 층들, 및 열전 층과 접촉하는 하나 또는 그 초과의 정션 층들을 포함할 수 있다. 열전 층 및 하나 또는 그 초과 정션 층들은 n-타입(type) 및/또는 p-타입 재료로 형성될 수 있다. 복수의 열전 플레이트들은 박스 구성으로 배열될 수 있다. 복수의 열전 플레이트들은 파이프 내에 그리고 파이프의 축 방향의 유동 축선을 따라 배열될 수 있다. 소스 교환기 및 싱크 교환기는 비근위적일(non-proximal) 수 있다.
본원에서 설명되는 요지는 많은 기술적 장점들을 제공한다. 예를 들어, 에너지가 많은 프로세스들과 환경들에서 회수되고 재활용될 수 있다. 교환기는 간단히 구성될 수 있어, 일정한 유지보수(maintenance) 및 보존(upkeep)을 요구하는 복잡한 기계 시스템들을 회피한다. 일-대-일(one-to-one) 교환, 일-대-다(one-to-many) 교환, 다-대-일(many-to-one) 교환, 및 다-대-다(many-to-many) 교환이 가능할 수 있어, 압력 및 열 형태 양자 모두로의 에너지의 회수 및/또는 재활용을 허용한다. 파워를 재활용함으로써, 에너지 비용들이 감소된다. 전기 열 및 압력 전달이 성취될 수 있다. 배관 요건들이 감소될 수 있다. 소스(예를 들어, 폐기 스트림) 및 싱크(예를 들어, 입력 스트림)가 비근위적인 동안에도, 에너지의 전달이 균일하게 수행될 수 있다. 이러한 비근위적인 배열들은 위험한 환경들 또는 스트림들과 깨끗한 환경들 또는 스트림들 사이에서 에너지 전달을 가능하게 할 수 있다.
추가적인 기술적 장점들은 일부 구현예들에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트들(예를 들어, 열 전달 플레이트들)의 파울링(fouling)은 제거가능한 그리고/또는 셀프-세정 엘리먼트들을 통해 제한되고, 감소되며, 그리고/또는 제거될 수 있다. 일부 압력 및 열 교환기들에서 공통적일 수 있는 진동들이 감소될 수 있으며 그리고/또는 제거될 수 있다. 현재의 요지는 작은 그리고/또는 확장가능한 유닛들(scalable units)에서 그리고 부품들을 이동시키지 않고 구현될 수 있다. 구현예들은 저렴한 재료들, 제조 방법들, 및 간단한 구조를 통해 보다 싸고 보다 효율적인 시스템들을 포함할 수 있다. 현재의 요지의 양태들에 따라, 극단적인 온도들 및/또는 압력들을 갖는 스트림들은 자원(resource)으로 간주될 수 있다. 현재의 요지는 유동 재료들에 대해 비특정일 수 있거나 유동 재료들에 독립적일 수 있다. 일부 구현예들은 낮은 중량 교환기들을 허용한다.
다른 양태에서, 교환기는 밀봉부, 제 1 채널, 제 2 채널 및 전달 터빈을 포함한다. 제 1 채널은 입구 및 출구를 포함한다. 제 2 채널은 제 1 채널 옆에 있으며 그리고 밀봉부에 의해 제 1 채널로부터 격리되며, 그리고 제 2 채널은 입구 및 출구를 포함한다. 전달 터빈은 제 1 부분, 제 2 부분, 및 샤프트를 포함한다. 제 1 부분은 제 1 채널 내에 로케이팅되는(located) 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 포함한다. 제 2 부분은 제 2 채널 내에 로케이팅되는 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 포함한다. 샤프트(shaft)는 제 1 부분의 회전이 제 2 부분의 회전과 동기화되도록 제 1 부분 및 제 2 부분을 연결시킨다. 샤프트는 밀봉부를 통해 연장한다.
다른 양태에서, 에너지 재활용 시스템은 펌프 및 교환기를 포함한다. 펌프(pump)는 프로세스 내에서 사용을 위한 고압 스트림을 생성시키기 위해 입력 스트림의 압력을 증가시킨다. 프로세스는 압력을 가지는 폐기 스트림을 생성시킨다. 교환기는 폐기 스트림을 수용하고, 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용하고, 그리고 고압 스트림을 생성시키기 위해 폐기 스트림 압력의 일부를 입력 스트림으로 변환시킨다. 압력 교환기는 밀봉부, 제 1 채널, 제 2 채널 및 전달 터빈을 포함한다. 제 1 채널은 폐기 스트림을 수용하는 입구 및 제 1 채널에서 나오기 위해 폐기 스트림을 위한 출구를 포함한다. 제 2 채널은 제 1 채널 옆에 있고, 밀봉부에 의해 제 1 채널로부터 격리된다. 제 2 채널은 입력 스트림을 수용하는 입구 및 제 2 채널에서 나오기 위해 고압 스트림을 위한 출구를 포함한다. 전달 터빈은 제 1 부분, 제 2 부분, 및 샤프트를 포함한다. 제 1 부분은 제 1 채널 내에 로케이팅되는(located) 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 포함한다. 제 2 부분은 제 2 채널 내에 로케이팅되는 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 포함한다. 샤프트(shaft)는 제 1 부분의 회전이 제 2 부분의 회전과 동기화되도록 제 1 부분 및 제 2 부분을 연결시킨다. 샤프트는 밀봉부를 통해 연장한다.
다음의 특징들 중 하나 또는 그 초과의 특징들은 임의의 실행가능한 조합으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 전기 발전기 고정자는 전달 터빈의 샤프트에 인접하게 포함될 수 있다. 전달 터빈의 샤프트는 회전자를 포함할 수 있으며, 회전자는, 제 1 채널에서 스트림 유동에 의해 회전될 때, 전류를 유도한다. 고압 스트림에 의해 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시킬 수 있으며, 이 전달 터빈은 제 2 채널에서 고압 스트림으로부터 저압 스트림으로 압력을 전달할 수 있다.
제 2 채널에 인접할 수 있고, 입구 및 출구를 포함하고, 제 3 채널을 더 포함할 수 있으며, 제 2 채널과 제 3 채널 사이의 제 2 밀봉부는 제 2 채널 및 제 3 채널을 격리시킨다. 샤프트는 제 2 채널 및 제 2 밀봉부를 통해 제 3 채널 내로 연장할 수 있다. 샤프트는, 블레이드들을 포함하고 제 3 채널 내에 존재하는 제 3 부분을 포함하여, 제 1 부분의 회전이 제 2 부분 및 제 3 부분의 회전과 동기화될 수 있다. 제 1 채널 입구로 진입하고 제 1 채널 출구에서 나오는 고압 스트림에 의해 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시키며, 이 전달 터빈은 고압 스트림으로부터 제 2 채널 입구로 진입하고 제 2 채널 출구로 나오는 제 1 저압 스트림으로 압력을 전달하고, 고압 스트림으로부터 제 3 채널 입구로 진입하고 제 3 채널 출구로 나오는 제 2 저압 스트림으로 압력을 또한 전달한다.
제 1 채널은 제 1 파이프를 포함할 수 있으며, 그리고 제 2 채널은 제 2 파이프를 포함할 수 있다. 고압 스트림은 저압 스트림의 압력보다 더 큰 압력을 가질 수 있다. 교환기는 펌프와 병렬로 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용할 수 있다. 교환기는 펌프와 직렬로 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용할 수 있다.
본원에서 설명된 요지의 하나 또는 그 초과의 변경예들의 상세들은 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 제시된다. 본원에서 설명된 요지의 다른 특징들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구항들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 열 및 압력을 전기 에너지로 변환시키고, 그 후, 전기 에너지를 열 및 압력으로 변환시킴으로써 열 및 압력을 전달할 수 있는 하이브리드 열 및 압력 교환기 시스템의 시스템 블록 선도이다;
도 2a는 예시적인 압력-대-전기(pressure to electrical) 교환기의 예시이다;
도 2b는 축방향 유동 구성으로 구성되는 프로펠러들을 가지는 발전기의 단면도이다;
도 3은 열전 효과를 활용하는 열-대-전기(heat to electrical) 교환기의 예시적인 구현예이다;
도 4는 열전 냉각 플레이트의 예시적인 구현예의 단면이다;
도 5는 열-대-전기 교환기의 대안적인 구현예의 단면도이다;
도 6은 하이브리드 압력 및 열 교환기 시스템을 제어하기 위한 분배 박스에 대한 입력들 및 출력들을 예시하는 기능적인 블록 선도이다;
도 7은 현재 요지에 따른 예시적인 컴퓨팅 시스템을 예시하는 블록 선도이다;
도 8은 예시적인 교환기의 단면도이다;
도 9는 예시적인 전달 터빈의 사시도이다;
도 10은 하나의 스트림으로부터 많은 스트림들로 에너지를 전달하기 위한 예시적인 교환기의 단면도이다;
도 11은 담수화 프로세싱 플랜트를 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 12는 교환기를 사용하는 예시적인 담수화 시스템을 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 13은 교환기가 플랜트에서 재사용하기 위해 전기 형태로 에너지를 재활용하는데 사용되는 다른 예시적인 담수화 프로세싱 플랜트를 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 14는 오피스 건물에서 에너지를 재활용하도록 작동하는 교환기를 예시하는 시스템 블록 선도이다.
다양한 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 나타낸다.
도 2a는 예시적인 압력-대-전기(pressure to electrical) 교환기의 예시이다;
도 2b는 축방향 유동 구성으로 구성되는 프로펠러들을 가지는 발전기의 단면도이다;
도 3은 열전 효과를 활용하는 열-대-전기(heat to electrical) 교환기의 예시적인 구현예이다;
도 4는 열전 냉각 플레이트의 예시적인 구현예의 단면이다;
도 5는 열-대-전기 교환기의 대안적인 구현예의 단면도이다;
도 6은 하이브리드 압력 및 열 교환기 시스템을 제어하기 위한 분배 박스에 대한 입력들 및 출력들을 예시하는 기능적인 블록 선도이다;
도 7은 현재 요지에 따른 예시적인 컴퓨팅 시스템을 예시하는 블록 선도이다;
도 8은 예시적인 교환기의 단면도이다;
도 9는 예시적인 전달 터빈의 사시도이다;
도 10은 하나의 스트림으로부터 많은 스트림들로 에너지를 전달하기 위한 예시적인 교환기의 단면도이다;
도 11은 담수화 프로세싱 플랜트를 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 12는 교환기를 사용하는 예시적인 담수화 시스템을 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 13은 교환기가 플랜트에서 재사용하기 위해 전기 형태로 에너지를 재활용하는데 사용되는 다른 예시적인 담수화 프로세싱 플랜트를 예시하는 시스템 블록 선도이다;
도 14는 오피스 건물에서 에너지를 재활용하도록 작동하는 교환기를 예시하는 시스템 블록 선도이다.
다양한 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 나타낸다.
현재의 요지는 고온 및 가압된 스트림으로부터 다른 보다 낮은 온도 및 보다 낮은 압력 스트림으로 에너지를 전달하거나 교환하기 위한 교환기를 포함할 수 있다. 전달되는 에너지는 열적, 기계적(압력의 형태로), 또는 양자 모두의 방식(예를 들어, 하이브리드 교환)일 수 있다. 일부 구현예들에서, 교환은 간접적이며, 예를 들어, 소스로부터의 압력 및 열은 (예를 들어, 터빈들/발전기들 및 열전 발전기들을 사용하여) 전기 에너지로 변환될 수 있으며, 이 전기 에너지는 (예를 들어, 펌프들/모터들 및 열전 발전기들을 구동시키기 위해 전기 에너지를 사용하여) 싱크의 압력 및 열을 변화시키기 위해 싱크(sink)로 분배될 수 있다. 현재의 요지는 콤팩트하고, 저렴할 수 있고, 고온 및 가압된 유체 스트림들을 수반하는 많은 적용들에서 에너지를 재활용하도록 적용될 수 있다.
도 1은 열 및 압력을 전기 에너지로 변환시키고, 그 후, 전기 에너지를 열 및 압력으로 변환시킴으로써 열 및 압력을 전달할 수 있는 PHX(hybrid heat and pressure exchanger) 시스템(100)의 시스템 블록 선도이다. PHX 시스템(100)은 소스 교환기(105), 싱크 교환기(110), 및 분배 박스(115)를 포함한다. 소스 교환기(105)는 소스 스트림(120)으로부터의 압력 및 온도를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 싱크 교환기(110)는 전기 에너지를 압력 및 온도로 변환시킬 수 있으며, 이는 싱크 스트림(125) 내로 부여될(imparted) 수 있다. 분배 박스(115)는 전기 에너지를 소스 교환기(105)로부터 싱크 교환기(110)로 지향시킬 수 있으며, 그리고, 일부 구현예들에서, 소스 교환기(105) 및 싱크 교환기(110)의 각각의 작동들을 제어할 수 있다.
소스 교환기(105)는 P2EX(pressure to electrical exchanger)(130), H2EX(heat to electrical exchanger)(135), 및 압력 전기 라인(145) 및 열 전기 라인(150)을 통해 P2EX(130) 및 H2EX(135)에 각각 연결되는 정션 박스(junction box)(140)를 포함한다. P2EX(130)는 소스 인 스트림(120)을 수용하고, 압력의 형태의 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. P2EX(130)는 소스 인 스트림(120) 보다 압력이 더 낮은 압력을 가지는 중간 스트림을 발생시킬 수 있다. P2EX(130)는, 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에서 예시되는 바와 같이, 터빈 및/또는 수력 발전기(hydroelectric generator)를 포함할 수 있다.
도 2a는 예시적인 P2EX(130)의 예시이며, P2EX는 반경 방향의 유동 구성으로 전기 에너지를 발생시키기 위해 프로펠러들을 회전시키는 사이클론(cyclone)(205)을 포함할 수 있으며, 그리고 도 2b는 축 방향의 유동 구성으로 구성되는 프로펠러들을 가지는 발전기의 단면도이다. P2EX(130)에 의해 변환되는 전기 에너지는 다음에 의해 특성화될 수 있다:
여기서, Pth는 킬로와트(kilowatts) 단위의 소스 인 스트림(125)의 에너지이며, ΔP는 소스 인 스트림(120)과 중간 스트림(155) 사이의 압력의 변화이며, m은 초당 킬로그램 단위의 질량-유량이며, SG는 스트림의 비중이다. 변환의 효율은 다음에 의해 특성화될 수 있다:
여기서, η은 효율이며, 그리고 PBreak는 수행된 작업이다. 달성된 효율들은 일부 구현예들에서 85% 내지 95%일 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, H2EX(135)는 중간 스트림(155)을 수용하고, 열 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. H2EX(135)는 소스 아웃 스트림(source out stream)(160)을 발생시킬 수 있으며, 이 소스 아웃 스트림은 요망되는 바와 같이 다른 프로세스들에서 사용될 수 있고, 소스 인 스트림(125)과 상이한 압력 및 온도를 가진다. H2EX(135)는 전기 전압/전류로 온도 차이들을 직접적으로 변환시키기 위해 열전 효과를 레버리지할(leverage) 수 있다. 예를 들어, 도 3은 열전 효과를 활용하는 H2EX(135)의 예시적인 구현예이다.
도 3은 다중의 TEC(thermoelectric cooling) 플레이트들(305)을 갖는 박스의 형상을 취하는 예시적인 H2EX(135)의 단면이다. 플레이트들은 유체가 각각의 플레이트를 지나 유동하도록 스트림 유동에 대해 병렬로 배열되며, 이는 플레이트 표면 상의 온도를 상승시키며, 이에 의해 온도 차를 생성하고 전기 에너지를 생성한다. 플레이트들은 세정 및 교체 또는 수리를 위해 용이하게 제거가능할 수 있다. 플레이트들의 치수들, 플레이트들의 수 및 이들의 배열은 적용을 기초로 하여 변경될 수 있다.
도 4는 TEC 플레이트(305)의 예시적인 구현예의 단면이다. TEC 플레이트들(305)은 2 개의 열 전달 층들(415) 사이에 있는 2 개의 개스킷(gasket) 층들(410) 사이에 TEC 층(405)을 포함한다. 정션 층들(420)은 플레이트의 최상부 및 저부를 형성할 수 있으며, 이는 TEC 층(405)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. TEC 층(405)은 2 개의 개스킷 층들(410)에 부착될 수 있으며, 이 2 개의 개스킷 층들은 2 개의 열 전달 층들(415)에 부착될 수 있다. TEC 층(405)은 열적으로 서로에 대해 병렬로 그리고 전기적으로 직렬로 배치되는 n-타입 및 하나의 p-타입 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 비록 에디슨 효과(Edison effect)를 기초로 하여 열전자 트랜스미션을 허용하는 재료들과 같은 다른 재료들이 가능하지만, 예시적인 TEC 층(405)의 재료는 텔루르화 비스무트(Bismuth Telluride)(Bi2Te3)를 포함할 수 있다. 개스킷 층들(410)은 TEC 층(405) 및 열 전달 층들(415)을 분리시키는 역할을 한다. 일부 구현예들에서, 개스킷 층들(410)은 또한 TEC 재료들을 포함할 수 있다. 열 전달 층들(415)은 열 전달을 개선하기 위해 알루미늄과 같은 열 전도성 재료를 포함할 수 있다. TEC 플레이트(305)가 H2EX(135)에 있을 때, 높은 온도(예를 들어, 핫(hot))의 유체는 전달 층들(415)의 어느 한 측면 상에서 유동하며, 이는 온도 차를 유발하며, 이는 n-타입 재료 및 p-타입 재료들에서 전하 캐리어들(charge carriers)이 핫 측면(예를 들어, 전달 층들(415))으로부터 콜드 측면(예를 들어, 정션 층(420))으로 확산하는 것을 유발시킨다. 이러한 전하 캐리어들은 전류(또는 전압)를 발생시킨다.
예시적인 적합한 TEC 층(405)은 Hebi I.T. Co. Ltd., Shanghai, China, unit no. TEC1-12730로부터 이용가능하다.
전달 층들(415) 및 정션 층(420)의 온도들이 상이할 때 생성되는 전압은 다음에 의해 특성화될 수 있다:
여기서, Z는 성능 지수(figure of merit)(열전 재료의 효율성)이며; i는 H2EX(135)에서 다중의 플레이트들이 존재하는 플레이트 수이며, s는 제벡(Seebeck) 계수이며, k T 는 열전도도이며, ρ k 는 전기 비저항(resistivity)이며, V는 전압이며, 그리고 TREF는 온도 기준이다.
일부 구현예들에서, 압전식 층(425)이 TEC 플레이트(305)에 포함될 수 있다. 압전식 층(425)은 TEC 층(405) 내에 존재할 수 있고, 예를 들어, TEC 층(405)에 의해 적어도 2 개의 측면들 상에서 둘러싸일 수 있으며, 압력의 변화들을 전기 에너지로 변환시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 압전식 층(425)은, 압력 또는 진동에 의해 기계식으로 활성화될 때, 전압들을 생성시키는 커패시티(capacity)를 가지는 압전식 세라믹들을 포함할 수 있다. 압전식 층(425)은 전극들과 교번되는 압전식 세라믹들의 다중의 층들을 포함할 수 있다. 압전식 층(425)은 압력으로부터 전기 형태로 에너지를 전달하는 다른 전류 소스로서의 역할을 할 수 있다. 압전식 층(425)을 가지는 TEC 플레이트(305)는 보다 많은 전기 에너지를 공급할 수 있다.
도 5는 파이프 벽으로부터 파이프의 중심을 향해 연장하는 다중의 TEC 플레이트들(500)을 갖는 파이프의 형상을 취하는 H2EX(135)의 대안적인 구현예의 단면도이다. 각각의 TEC 플레이트(500)는 전달 층(510) 및 정션 층(515)에 의해 둘러싸인 TEC 층(505)을 가진다.
도 1을 다시 참조하면, 소스 스트림(120)이 소스 교환기(105)를 통해 유동할 때, P2EX(130) 및 H2EX(135)는 전력을 발생시킬 수 있으며(예를 들어, 전술한 바와 같이), 그리고 정션 박스(140)는 전력을 조합할 수 있고 소스 전기 라인(165)을 통해 분배 박스(115)로 조합된 전력을 제공한다. 일부 구현예들에서, 비록 추가의 소스들(170)이 임의의 전기 소스를 포함할 수 있지만, 분배 박스(115)는 하나 또는 그 초과의 추가의 소스 교환기(105) 유닛들을 포함할 수 있는 추가의 소스들(170)로부터 추가 전력을 수신할 수 있다.
분배 박스(115)는 싱크 전기 라인(175)을 통해 싱크 교환기(110)로 수신되는 전력을 분배할 수 있다. 싱크 교환기(110)는 정션 박스(180)에서 전력을 수신하며, 싱크 교환기(110)는 압력 전기 라인(182) 및 열 전기 라인(184)을 사용하여 전력의 적합한 부분을 E2PX(185)로 그리고 E2HX(190)로 각각 재지향시킨다. 일부 구현예들에서, 분배 박스(115)는 추가의 싱크들(197)로 수신된 전력을 분배할 수 있으며, 이는 하나 또는 그 초과의 추가의 싱크 교환기(110) 유닛들을 포함할 수 있다.
E2PX(185)는 싱크 스트림(125)의 압력을 증가시키기 위해 정션 박스(180)로부터 수신된 전기 에너지를 사용한다. E2PX(185)는 전기 에너지를 기계식(예를 들어, 압력)으로 변환할 수 있는 펌프, 모터 및/또는 터보 발전기를 포함할 수 있다. E2PX(185)는 전기 에너지를 압력으로 변환하도록 상이하게 구성될 수 있지만, P2EX(130)와 구조가 유사할 수 있다. E2PX(185)는 싱크 인 스트림(125) 보다 더 높은 압력을 가지는 중간 싱크 스트림(187)을 발생시킨다.
E2HX(190)는 정션 박스(180)로부터 수신된 전기 에너지를 사용하여, 중간 싱크 스트림(187)의 온도를 변화시켜, 싱크 아웃 스트림(195)을 발생시킨다. 온도 변화는 중간 싱크 스트림(187)의 온도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. E2HX(190)는 열전 냉각기(cooler)(또한 열전기 히터, 히트 펌프 등으로 지칭됨)를 포함할 수 있고, 비록 전기 에너지를 온도 변화로 변환하도록 상이하게 구성될 수 있지만, (예를 들어, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이) H2EX(135)와 유사한 구조를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 그리고 적용에 따라, E2HX(190)는 H2EX(135)와 동일한 반면, 다른 구현예들에서 E2HX(190)는 상이한 크기 및 형상의 TEC 플레이트들(305)을 포함할 수 있고, E2HX(190) 유닛 내에서 제거가능하거나 고정될 수 있는 상이한 수의 TEC 플레이트들(305)을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, PHX 시스템(100)은 에너지를 저장하며 그리고/또는 에너지에 접근하기 위해 하나 또는 그 초과의 에너지 저장 모듈들(199)을 포함할 수 있어서, 에너지가 즉시 전달되지 않을 수 있거나(예를 들어, PHX (100)가 나중의 사용을 위해 에너지를 저장할 수 있으며, 그리고/또는 유틸리티 그리드(utility grid)로 재판매할 수 있음), 추가의 에너지가 스트림들 사이에서 교환될 수 있는 것보다 소스 인 또는 싱크 인 스트림들(120, 125)에서 열 또는 압력을 변경하도록 요구될 수 있다. 에너지 저장 모듈(199)은 전지 또는 다른 에너지 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 분배 박스(115)는 또한 필요에 따라 추가의 파워를 공급하기 위해 유틸리티 그리드에 연결될 수 있다.
따라서, PHX 시스템(100)은 소스 인 스트림(120)을 취하고, 소스 인 스트림(120)과는 상이한(예를 들어, 보다 낮거나 보다 높은) 압력 및 상이한(예를 들어, 보다 낮거나 보다 높은) 온도를 가지는 소스 아웃 스트림(160)을 발생시키면서, 또한 싱크 인 스트림(125)을 취하고 싱크 인 스트림(125)과 상이한(예를 들어, 보다 낮거나 보다 높은) 압력 및 상이한(예를 들어, 보다 낮거나 보다 높은) 온도를 가지는 싱크 아웃 스트림(195)을 발생시킨다. PHX 시스템(100)이 고압 고온 소스 스트림들 및 저압 저온 싱크 스트림들만을 사용하여 에너지를 교환하는 것에 제한되는 것이 아니라, 고압 저온 소스 스트림과 저압 그리고 고온 싱크 스트림, 그 반대의 경우, 또는 본원에서 설명된 접근법들의 임의의 조합 사이에 에너지를 전달할 수 있어, 상이한 타입들의 에너지가 주어진 구현예들에 따라 스트림들 사이에서 전달될 수 있는 것이 고려된다.
일부 구현예들에서, 분배 박스(115)는 시스템 제어기로서 역할을 한다. 분배 박스(115)는 PHX 시스템(100)의 커패시티 및 동작 매개 변수들을 결정할 수 있고, 소스 교환기(105) 및/또는 싱크 교환기(110) 내의 초기 변경을 유발시킬 수 있거나 유발시킨다. 분배 박스(115)는 등급 분석(ratings analysis)을 수행하고 열 전달율들(heat transfer rates) 및/또는 압력 변화들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 PHX 시스템(100)을 제어하기 위한 분배 박스(115)로의 입력들 및 출력들을 예시하는 기능적인 블록 선도(600)이다. 도 6에서 예시되는 바와 같이, 입력들은 스트림 유량들, 온도들, 압력들, 교환기 구성들, 유체 특징들, 및 오염 계수들(fouling factors)을 포함한다. 출력들은 출구 온도(고정된 길이), 길이(고정된 듀티(duty)), 및 압력 변화들 또는 강하들을 포함할 수 있다. 플레이트-타입 열 교환기를 위한(예를 들어, H2EX(135) 및/또는 E2HX(190)를 위한) 다양한 결정들(determinations)은 다음에 의해 특성화될 수 있다:
dh=hyd.직경(mm)
Δp=압력 강하(Pa)
μ=동적 점성계수(dynamic viscousity)(Pa*s)
ρ=밀도
h=계수
k=전도성
V=속도
Pw=습윤 매개 변수(m)
Ac=단면적(m2)
U = 전체적인 열 전달 계수(overall heat transfer coefficient)
분배 박스(115)는 서포트 벡터 기계들(support vector machines), 신경망들(neural networks), 베이지안 결정 메이킹 알고리즘들(Bayesian decision making algorithms), 규칙 엔진들(rules engines) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기계 학습(machine learning) 또는 인공 지능형 알고리즘들(artificial intelligence algorithms)과 같은 하나 또는 그 초과의 지능형 모듈들(intelligent modules)을 포함할 수 있다. 지능형 모듈들은 PHX 시스템(100)의 컴포넌트들, 예컨대 소스 인 스트림(120) 및 싱크 인 스트림(125)의 유량뿐만 아니라, 스트림들 사이에서 얼마나 많은 에너지를 교환할 지를 조절할 수 있다. 일부 구현예들에서, 지능형 모듈들은 에너지 저장 모듈(199)로부터 에너지를 저장하거나 에너지에 접근하는지의 여부를 결정할 수 있다. 지능형 모듈들은 PHX 시스템(100)의 환경, 예를 들어 산업 환경에 대한 조건들을 특성화하는 하나 또는 그 초과의 센서들로부터 데이터를 수신하고, PHX 시스템(100)을 적합하게 조절할 수 있다.
분배 박스(115)는 또한 시스템 핀치 포인트(system pinch point)를 결정하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 핀치 분석은 실행가능한 에너지 타겟들(또는 최소 에너지 소모)을 열역학적으로 계산함으로써 화학적 프로세스들의 에너지 소모를 최소화하고, 열 회수 시스템들, 에너지 공급 방법들 및 프로세스 작동 조건들을 최적화함으로써 이들을 달성하기 위한 방법론이다. 스트림들의 한 세트가 온도에 대한 열 부하의 함수로서 표기될 수 있다. 이러한 데이터는 모든 고온 스트림들 및 모든 저온 스트림들을 특성화하기 위해 주어진 시설 또는 플랜트에서 모든 스트림들에 대해 조합될 수 있다. 가장 근접한 접근의 포인트는 핫 스트림 핀치 온도 및 콜드(cold) 스트림 핀치 온도를 갖는 핀치 포인트이다.
분배 박스(115)는 또한 핀치 분석이 다른 제어 모듈에 의해 수행되는 경우와 같이, 예를 들어, 데이터 네트워크를 사용하여 원격으로(remotely) 제어될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 비록 현재의 요지가 상대적인 값들에 의해 제한될 수 없지만, "고압” 및 "저압” 스트림은 고압 스트림 압력이 저압 스트림보다 크다는 것을 암시하며, 대신에 "고압"은 압력 에너지의 감소를 가질(예를 들어, 압력 에너지를 방출함) 스트림으로 간주될 수 있으며, 그리고 "저압"은 압력 에너지의 증가를 가질(예를 들어, 압력 에너지를 요구함) 스트림으로 간주될 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 현재의 요지는 특정 압력 값들에 제한되지 않는다. 또한, 비록 현재의 요지가 상대적인 값들에 의해 제한될 수 없지만, "고온" 및 "저온"은 고온 스트림이 저온 스트림보다 큰 온도를 가지는 것을 암시하며, 대신에, "고온"은 열 에너지의 감소를 가질(예를 들어, 열을 방출함) 스트림으로 간주될 수 있으며, 그리고 "저온"은 열 에너지의 증가를 가질(예를 들어, 열을 요구함) 스트림으로 간주될 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 현재의 요지는 특정 온도 값들로 제한되지 않는다.
일부 구현예들에서, PHX(100)는 에너지가 연속적으로 전달되도록 연속적으로 작동될 수 있거나, PHX(100)는, 불연속적인 기간들 중에만 에너지가 전달되도록, 불연속적으로 동작될 수 있다.
일부 구현예들에서, PHX(100)는 에너지의 중간 형태로서 전기 에너지로의 변환 없이, 스트림들 사이에서 에너지를 직접적으로 전달(예를 들어, 온도 대 온도 전달 또는 압력 대 압력 전달)하지 않는다.
현재 요지의 일부 구현예들은 상기 표현들과 일치하는 열 전달 속도들을 컴퓨팅하기(computing) 위한 시뮬레이터(simulator)를 포함한다. 전달은 PHX 시스템(100)을 갖는 시설의 구성 시에 사용하기 위한 PHX 시스템 (100)에 의한 것이다. 일부 구현예들에서, 시뮬레이터는, 도 7에 도시된 바와 같이 시스템(700)에서 구현되도록 구성될 수 있다. 시스템(700)은 프로세서(710), 메모리(720), 저장 디바이스(730) 및 입력/출력 디바이스(740) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 컴포넌트들(710, 720, 730 및 740) 각각은 시스템 버스(750)를 사용하여 상호연결될 수 있다. 프로세서(710)는 시스템(700) 내에서 실행을 위한 명령들을 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 프로세서(710)는 단일-스레딩된(single-threaded) 프로세서일 수 있다. 대안적인 구현예들에서, 프로세서(710)는 멀티-스레딩된 프로세서일 수 있다. 프로세서(710)는 추가적으로 메모리(720)에서 또는 저장 디바이스(730) 상에 저장되고 입/출력 디바이스(740)를 통해 정보를 수신하거나 송신하는 것을 포함하는, 명령들을 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 메모리(720)는 시스템(700) 내에 정보를 저장할 수 있다. 일부 구현예에서, 메모리(720)는 컴퓨터-판독가능한 매체일 수 있다. 대안적인 구현예들에서, 메모리(720)는 휘발성 메모리 유닛일 수 있다. 또한 일부 구현예들에서, 메모리(720)는 비휘발성 메모리 유닛일 수 있다. 저장 디바이스(730)는 시스템(700)을 위한 대용량 저장(mass storage)을 제공할 수 있다. 일부 구현예들에서, 저장 디바이스(730)는 컴퓨터-판독가능한 매체일 수 있다. 대안적인 구현예들에서, 저장 디바이스(730)는 플로피 디스크 디바이스, 하드 디스크 디바이스, 광 디스크 디바이스, 테이프 디바이스, 비휘발성 솔리드 스테이트 메모리 또는 임의의 다른 유형의 저장 디바이스일 수 있다. 입/출력 디바이스(740)는 시스템(700)에 대한 입력/출력 작동들을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 입력/출력 디바이스(740)는 키보드 및/또는 포인팅 디바이스를 포함할 수 있다. 대안적인 구현예들에서, 입력/출력 디바이스(740)는 그래픽 사용자 인터페이스들을 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛을 포함할 수 있다.
약간의 변형들이 위에서 상세하게 설명되었지만, 다른 수정들 또는 추가들이 가능하다. 예를 들어, TEC 플레이트 크기들(그 다양한 층들의 높이, 폭, 길이), 기하학적 형상들, 유형들(예를 들어, 병렬 플레이트, 쉘-인-튜브(shell-in-tube) 등), 및 구성들은 변경될 수 있다. PHX 시스템들(100)은 에너지를 재활용하기 위한 다양한 산업 프로세스들에서 사용될 수 있다.
예시적인 압력 교환기
현재의 요지는 가압된 유체 스트림으로부터 다른 저압 유체 스트림으로, 또는 전기로 또는 양자 모두로 에너지를 전달하거나 교환하기 위한 교환기를 포함할 수 있다. 현재의 요지는 콤팩트하고 저렴할 수 있고, 가압된 유체 스트림들을 수반하는 많은 적용들에서 에너지를 재활용하는데 적용될 수 있다.
도 8은 현재의 요지에 따른 예시적인 교환기(800)의 단면도이다. 교환기(800)는 고압 채널(805) 및 인접한 저압 채널(810)을 포함하며, 이들의 각각은 산업 등급 강(industrial grade steel)과 같은 적합한 재료로 형성된 파이프들을 포함할 수 있다. 고압 채널(805)은 입구(807) 및 출구(809)를 포함한다. 저압 채널(810)은 입구(812) 및 출구(814)를 포함한다.
교환기(800)는 제 1 부분(825)과 제 2 부분(830)을 연결하는 샤프트(820) 또는 회전자 조립체를 가지는 전달 터빈(815)을 포함한다. 도 9는 전달 터빈(815)의 예시적인 구현예의 사시도이다. 제 1 부분(825)은 샤프트(820)에 연결되고 고압 채널(805) 내에 존재하는 프로펠러 또는 버킷(bucket)과 같은 블레이드들(835)을 포함한다. 제 2 부분(830)은 샤프트(820)에 연결되고 저압 채널(810) 내에 존재하는 프로펠러 또는 버킷(bucket)과 같은 블레이드들(840)을 포함한다. 밀봉부(845)가 고압 채널(805)과 저압 채널(810) 사이에 존재할 수 있어, 고압 채널(805) 및 저압 채널(810)을 격리시켜, 고압 채널(805) 내의 유체와 저압 채널(810)에서의 유체의 혼합을 방지한다. 전달 터빈(815)은 반경 방향 유동 또는 축 방향 유동을 위해 구성될 수 있다. 교환기(800)를 통해 유동하는 유체들은 액체, 기체 및/또는 액체, 기체 및/또는 고체들의 슬러리 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 전달 터빈(815)은 임펄스(impulse)일 수 있거나 혼합될 수 있다.
교환기(800)는 또한 고압 채널(805)과 저압 채널(810) 사이의 벽들 내로 형성된 발전기 고정자(850)를 포함할 수 있다. 상응하는 발전기 회전자(855)가 전달 터빈(815)의 샤프트(820) 상에 포함될 수 있다.
작동 중에, 유체의 고압 스트림이 블레이드들(835)을 회전시키는 고압 채널(805)(이는 제 1 부분(825)의 블레이드들(835)에 힘을 부여함)을 통해 유동할 수 있다. 이는, 결국, 샤프트(820)가 회전하는 것을 유발시키며, 이는 제 2 부분(830)의 블레이드들(840)이 제 1 부분(825)의 회전과 동기화되어 회전하는 것을 유발시킨다. 제 2 부분(830)은 저압 채널(810)을 통해 유동하는 저압 유체의 압력을 증가시키도록 회전할 수 있다. 따라서, 고압 채널(805)을 통해 유동하는 고압 유체 스트림으로부터의 압력 형태의 기계적 에너지가 저압 채널(810)을 통해 유동하는 저압 유체 스트림으로 전달될 수 있다.
압력-대-압력 교환 이외에도, 교환기(800)는 압력-대-전기 교환에서 압력 형태의 기계적 에너지를 전기 에너지로 전달할 수 있다. 고압 유체 스트림은 블레이드들(835)에 힘을 들여오고 샤프트(820)가 회전하는 것을 유발시키는 고압 채널(805)을 통해 유동할 수 있다. 전기 발전기 회전자(855)는 샤프트 (820)와 함께 회전하고, 전기 발전기 고정자(850)와 결합하여, 전기 에너지를 생성시킬 수 있다.
일부 구현예들에서, 전기 발전기 고정자(850)는 샤프트(820) 및 관련 제 1 부분(825) 그리고 제 2 부분(830)이 회전하는 것을 유발시키는 모터로서의 전기 입력부에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 현재의 요지는 일부 적용들에서 펌프로서의 역할을 할 수 있다.
도 10은 하나의 스트림으로부터 많은 스트림들로 에너지를 전달하는 교환기(1000)의 예시적인 구현예이다. 교환기(1000)는 고압 채널(805), 저압 채널(810) 및 제 2 저압 채널(1005)을 포함한다. 제 2 저압 채널은 입구(1007) 및 출구(1009)를 포함한다. 제 2 밀봉부(1010)가 저압 채널 (810)과 제 2 저압 채널(1005) 사이에 존재할 수 있으며, 제 1 저압 채널(810)과 제 2 저압 채널(1005)을 격리하여, 저압 채널(810) 내의 유체와 제 2 저압 채널(1005) 내의 유체의 혼합을 방지한다.
샤프트(820)는 제 2 밀봉부(1010)를 통해 제 2 저압 채널(1005) 내로 연장될 수 있고, 블레이드들(1020)을 갖는 제 3 부분(1015)을 포함할 수 있다. 부분들(예를 들어, 제 1 부분(825), 제 2 부분(830) 및 제 3 부분(1015)) 중 임의의 부분의 회전은 샤프트(820)의 회전을 초래하며, 이는 부분들(예를 들어, 제 1 부분(825), 제 2 부분(830), 및 제 3 부분(1015)) 전부와 이들의 상응하는 블레이드들의 회전을 동기화시킨다.
작동 시, 제 1 채널 입구(807)로 진입하고 제 1 채널 출구(809)에서 나오는 고압 스트림에 의해 전달 터빈(815)의 제 1 부분(825)의 블레이드들(835)에 가해지는 힘은 전달 터빈(815)의 제 2 부분(830)의 블레이드들(840)의 회전을 유발시키며, 이는 고압 스트림으로부터 제 2 채널 입구(812)로 진입하고 제 2 채널 출구(814)에서 나오는 제 1 저압 스트림으로 압력을 전달한다. 압력은 또한 고압 스트림으로부터 제 3 채널 입구(1007)로 진입하고 제 3 채널 출구(1009)에서 나오는 제 2 저압 스트림으로 전달된다. 일부 구현예들에서, 현재의 요지는 다-대-다(many-to-many) 교환(예를 들어, 다중의 고압 채널들 및 다중의 저압 채널들) 및 다-대-일(many-to-one) 교환(예를 들어, 다중의 고압 채널들 및 하나의 저압 채널)을 또한 포함할 수 있다.
교환기(800)의 예시적인 하나의 적용은 역 삼투(reverse osmosis)를 사용하는 담수화 프로세싱 플랜트를 포함할 수 있다. 역 삼투는 매우 높은 유체 압력들을 사용하여 수행된다. 도 11은 담수화 프로세싱 플랜트(1100)의 공지된 구현예를 예시하는 시스템 블록 선도이다. 입력 스트림(1105)(보통, 해수)은 플랜트 내로 운반되고 제 1 펌프(410) 내로 이송되며, 이 펌프는 입력 스트림(1105)의 압력을 상승시켜 중간-압력 스트림(1115)(2-단위(unit) 압력을 가지는 것으로 도 11에서 예시됨)을 생성한다. 중간-압력 스트림(1115)은 분할되고, 이의 일부는 제 2 펌프(1120)로 이송되며, 그리고 일부는 압력 교환기(1125)로 이송된다. 제 2 펌프(1120)는 역 삼투 플랜트(1130) 내로의 입력을 위한 고압 스트림(1145)(10-단위 압력을 가지는 것으로 예시됨)을 생성하며, 이 역 삼투 플랜트는 고압 스트림을 담수화시켜 휴대용 식수의 출력 스트림(435) 및 고농도의 염을 가지는 폐기 스트림(1140)을 생성한다. 폐기 스트림(1140)은 여전히 비교적 높은 압력(8-단위 압력을 가지는 것으로 예시됨)에 있고, 압력 교환기(1125) 내로 이송되며, 이 압력 교환기는 폐기 스트림(1140)으로부터 중간-압력 스트림(1115)으로 압력을 전달하여, 제 2 중간-압력 스트림(1150)(8-단위 압력을 가지는 것으로 예시됨)을 생성하며, 이에 의해 폐기 스트림(1140)의 압력을 재활용한다.
제 3 펌프(1155)는 제 2 중간 스트림(1150)의 압력을 증가시키고 스트림을 고압 스트림(1145)으로 출력한다. 그러나, 충분한 처리량(throughput)을 가지기 위해, 도 11의 담수화 시스템은 병렬로 작동하는 많은 압력 교환기들(1125)을 요구하며, 이는 결국 전용 배관(dedicated piping)을 요구하며, 이 배관은 비용들을 증가시키고 효율들을 감소시키는데, 왜냐하면 시스템에 의해 사용되는 배관 길이가 길수록, 시스템을 적합하게 가압하기 위해 시스템 펌프들에 의해 요구되는 에너지가 더 커지기 때문이다.
도 12는, 예를 들어, 도 8에서 설명된 바와 같이, 교환기(800)를 사용하는 담수화 시스템(1200)의 예시적인 구현예를 예시하는 시스템 블록 선도이다. 담수화 시스템(1200)은 도 11에 예시된 시스템보다 더 적은 펌프들, 파이프들 및 교환기들을 요구할 수 있고, 따라서 보다 효율적이고 비용효과적이다. 또한, 높은 염 함량을 가지는 물의 입력 스트림(1205)(예컨대, 해수)은 펌프(1210)에 대해 그리고 교환기(800)에 대해 병렬로 입력된다. 자세하게는, 입력 스트림(1205)은 저압 채널(810)의 입구(812)로 이송된다.
펌프(1210)는 역 삼투 플랜트(1220) 내로 이송되는 고압 스트림(1215)을 출력하며, 이 역 삼투 플랜트는 고압 스트림을 담수화시켜, 휴대용 식수의 출력 스트림(1225) 및 고농도들의 염을 가지는 폐기 스트림(1230)을 생성한다. 폐기 스트림(1230)은 압력이 여전히 비교적으로 높고, 교환기(800)로 이송된다. 구체적으로, 폐기 스트림(1230)은 고압 채널(805)의 입구(807)로 이송된다. 폐기 스트림(1230)은 전달 터빈(815)의 회전을 유발시키며, 이 전달 터빈은 폐기 스트림(1230)으로부터 입력 스트림(1205)으로 압력을 전달하여 고압 스트림(1215)을 생성한다. 고압 스트림(1215)은 저압 채널(810)의 출구(814)로부터 이송되고, 펌프(1210)의 출력과 조합되며, 이에 의해 폐기 스트림(1230)의 압력을 재활용한다. 폐기 스트림(1230)은 고압 채널(805)의 출구(809)로부터 이송되고 폐기될 수 있다.
도 13은 교환기(800)가 플랜트(1300)에서의 재사용을 위해 전기 형태로 에너지를 재활용하는데 사용되는 다른 예시적인 담수화 프로세싱 플랜트(1300)의 구성을 예시하는 시스템 블록 선도이다. 담수화 프로세싱 플랜트(1300)는 도 11에 예시된 시스템보다 더 적은 펌프들, 파이프들 및 교환기들을 요구할 수 있고, 따라서 보다 효율적이고 비용효율적이다.
높은 염 함량을 갖는 물, 예컨대 해수의 입력 스트림(1305)은 펌프(1310)로 입력된다. 펌프(1310)는 역 삼투 플랜트(1320) 내로 이송되는 고압 스트림(1315)을 출력하며, 이 역 삼투 플랜트는 고압 스트림을 담수화시켜, 휴대용 식수의 출력 스트림(1325) 및 고농도들의 염을 가지는 폐기 스트림(1330)을 생성한다. 폐기 스트림(1330)은 압력이 여전히 비교적으로 높고, 교환기(800)로 이송된다. 구체적으로, 폐기 스트림(1330)은 고압 채널(805)의 입구(807)로 이송된다. 폐기 스트림(1330)은 전달 터빈(815)의 회전을 유발시키며, 이 전달 터빈은 발전기 회전자(855)가 회전하는 것을 유발시킨다.
교환기(800)는 회전하는 발전기 회전자(855)와 고정자(850)의 상호작용을 통해 전기 에너지 또는 파워를 생성시킬 수 있다. 교환기(800)는 펌프(1310)를 작동시키기 위해 펌프(1310) 내로 이송될 수 있는 전력(1335)을 발생시킬 수 있어, 이에 의해 고압 폐기 스트림(1330)으로부터 에너지를 재활용시킨다. 일부 구현예들에서, 파워(1335)는 원격 소비를 위한 유틸리티 그리드 내로 다시 이송되는 것과 같이, 다른 목적들을 위해 사용될 수 있다. 폐기 스트림(1330)은 고압 채널(805)의 출구(809)로부터 이송되고 폐기될 수 있다.
현재의 요지는 부분적으로 많은 상이한 적용들에 사용될 수 있는데, 왜냐하면 교환기(800)의 일부 구현예들이 콤팩트하고 저렴할 수 있기 때문이다. 따라서, 이전에는 너무 비싸서 실용적이지 않은 일부 적용들이 현재의 요지에 따라 가능하다. 예를 들어, 도 14는 오피스 건물(1400)에서 에너지를 재활용하도록 동작하는 교환기(800)를 예시하는 시스템 블록 선도이다. 오피스 건물(1400)은 수 백 피트만큼 (더 높지 않다면) 높을 수 있다. 화장실들 및 주방들과 같은 시설들에 물을 제공하기 위해, 펌프(1410)는 소비를 위해 주어진 층으로 입력 스트림(1405)을 펌핑해야 한다. 일부 오피스 건물들은 전체의 건물로 물을 공급하는, 건물(1400)의 최상부 근처에 있는 저장소들(1415)을 가진다. 오피스 건물(1400)에서 나오는 폐수 스트림(1420)으로부터의 에너지는 교환기(800)를 사용하여 재활용될 수 있다. 자세하게는, 입력 스트림(1405)은 저압 채널(810) 내로 이송될 수 있으며, 그리고 폐수 스트림(1420)은 고압 채널(805) 내로 이송될 수 있다. 폐수 스트림(1420)은 폐수 스트림(1420)으로부터 입력 스트림(1405)으로 압력을 전달할 수 있는 전달 터빈의 회전을 유발할 수 있다. 이러한 구성은 에너지를 절약할 수 있고, 건물의 최상부로 물을 펌핑하는데 요구되는 에너지의 일부를 회수할 수 있다.
본원에서 설명되는 요지는 많은 기술적 장점들을 제공한다. 예를 들어, 에너지가 많은 프로세스들과 환경들에서 회수되고 재활용될 수 있다. 교환기는 간단히 구성될 수 있어, 일정한 유지보수(maintenance) 및 보존(upkeep)를 요구하는 복잡한 기계 시스템들을 회피한다. 일-대-일 교환 또는 일-대-다 교환이 가능할 수 있어, 압력 및 전기 형태 양자 모두로의 에너지의 회수를 허용한다. 현재의 요지는 고압 스트림과 저압 스트림 사이의 혼합을 방지할 수 있어, 입력 스트림 및 폐기 스트림 사이에서 오염을 제거한다. 더욱이, 파워를 재활용함으로써, 에너지 비용들이 감소된다.
본원에서 설명된 요지의 하나 또는 그 초과의 양태들 또는 특징들은 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수 설계된 ASICs(application specific integrated circuits), FPGAs(field programmable gate arrays) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어(software) 및/또는 이들의 조합들로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 양태들 또는 특징들은 적어도 하나의 프로그램가능한 프로세서를 포함하는 프로그램가능한 시스템에서 실행가능하고 그리고/또는 해석가능한 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들에서의 구현을 포함할 수 있으며, 이 프로그램가능한 프로세서는 특수 목적 또는 범용일 수 있으며, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하도록 그리고 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스에 데이터 및 명령들을 전송하도록 커플링될 수 있다. 프로그램가능한 시스템 또는 컴퓨팅 시스템은 클라이언트들(clients) 및 서버들(servers)을 포함할 수 있다. 클라이언트와 서버는 일반적으로 서로 멀리 떨어져 있고, 통상적으로 통신 네트워크를 통해 상호작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각각의 컴퓨터들 상에서 동작하고 서로에 대해 클라이언트-서버 관계를 가지는 컴퓨터 프로그램들로 인해 생성된다.
프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션들, 어플리케이션들, 컴포넌트들 또는 코드로 또한 지칭될 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램들은 프로그램가능한 프로세서에 대한 기계 명령들을 포함하고, 하이-레벨의 절차 언어, 객체-지향(object-oriented) 프로그래밍 언어, 함수 프로그래밍 언어, 논리적 프로그래밍 언어로 그리고/또는 어셈블리/기계 언어로 구현될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "기계-판독가능한 매체”는 기계 명령들 및/또는 데이터를 프로그램가능한 프로세서(기계-판독가능한 신호로서 기계 명령들을 수신하는 기계-판독가능한 매체를 포함함)에 제공하는데 사용되는 자기 디스크들, 광 디스크들, 메모리 및 PLDs(Programmable Logic Devices)와 같은, 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장치 및/또는 디바이스를 지칭한다. 용어 “기계-판독가능한 신호”는 기계 명령들 및/또는 데이터를 프로그램가능한 프로세서에 제공하는데 사용되는 임의의 신호를 지칭한다. 기계-판독가능한 매체는, 예를 들어, 비일시적 솔리드-스테이트 메모리 또는 자기식 하드 드라이브 또는 임의의 등가의 저장 매체인 것과 같은 비일시적으로 이러한 기계 명령들을 저장할 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 대안적으로 또는 추가적으로 예를 들어 프로세서 캐시 또는 하나 또는 그 초과의 물리적 프로세서 코어들과 연관된 다른 랜덤 액세스 메모리인 것과 같은 일시적인 방식으로 이러한 기계 명령들을 저장할 수 있다.
위의 설명들에서 그리고 청구항들에서, "적어도 하나" 또는 "하나 또는 그 초과의"와 같은 문구들은 엘리먼트들 또는 특징들의 결합 목록이 후속되게 발생할 수 있다. 용어 "및/또는”은 또한 2 개 또는 그 초과의 엘리먼트들 또는 특징들의 목록에서 발생할 수 있다. 사용된 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 부정되는(contradicted) 경우를 제외하고, 이러한 문구는 열거된 엘리먼트들 또는 특징들의 개별적으로 또는 다른 인용된 엘리먼트들 또는 특징들과 결합하는 인용된 엘리먼트들 또는 특징들 중 임의의 것을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 문구들 "A 및 B 중 적어도 하나;", "A 및 B 중 하나 또는 그 초과;” 및 "A 및/또는 B"는 "A 단독으로, B 단독으로 또는 A와 B 함께"를 의미하는 것으로 각각 의도된다. 유사한 해석은 3 개 또는 그 초과의 아이템들을 포함하는 목록들을 위해 또한 의도된다. 예를 들어, 문구들 "A, B 및 C 중 적어도 하나;", "A, B 및 C 중 하나 또는 그 초과;” 및 "A, B 및/또는 C"는 "A 단독으로, B 단독으로, C 단독으로, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 또는 A와 B와 C 함께"를 각각 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 위에서 그리고 청구항들에서 용어 "기초하여”의 사용은 인용되지 않은 특징 또는 엘리먼트가 또한 허용가능하도록 "적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하는 것으로 의도된다.
본원에서 설명되는 요지는 요망되는 구성에 따라 시스템들, 장치, 방법들 및/또는 아티클들(articles)에서 구체화될 수 있다. 이전의 설명에서 제시된 구현예들은, 본원에서 설명된 요지와 일치하는 모든 구현예들을 나타내지 않는다. 대신에, 이 구현예들은 설명된 요지와 관련된 양태들과 일치하는 단지 일부 예이다. 약간의 변형들이 위에서 상세하게 설명되었지만, 다른 수정들 또는 추가들이 가능하다. 특히, 본원에서 제시된 것들 이외에, 추가의 특징들 및/또는 변형예들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 전술된 구현예들은 개시된 특징들의 다양한 조합들 및 서브조합들 및/또는 상기에서 개시된 수 개의 추가적인 특징들의 조합들 및 서브조합들로 지향될 수 있다. 또한, 첨부 도면들에서 묘사되며 그리고/또는 본원에서 설명된 논리 흐름들은 바람직한 결과를 달성하기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 반드시 요구하지는 않는다. 다른 구현예들은 다음의 청구항들의 범주 내에 있을 수 있다.
Claims (30)
- 소스 스트림(source stream)으로부터 싱크 스트림(sink stream)으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템(system)으로서,
상기 시스템은:
소스 교환기(source exchanger); 및
싱크 교환기(sink exchanger)를 포함하며,
상기 소스 교환기는,
상기 소스 스트림의 압력을 전기 에너지로 변환시키는 제 1 압력 교환기; 및
상기 소스 스트림으로부터의 온도를 제 1 온도 차를 통해 전기 에너지로 변환시키는 제 1 열 교환기를 포함하며,
상기 싱크 교환기는,
상기 싱크 스트림의 압력을 변화시키기 위해 상기 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용하는 제 2 압력 교환기; 및
상기 싱크 스트림의 온도를 변화시키기 위해 상기 소스 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 사용하는 제 2 열 교환기를 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소스 교환기는, 상기 제 1 열 교환기로부터 수신되는 전기 에너지와 상기 제 1 압력 교환기로부터 수신되는 전기 에너지를 조합하는 소스 정션 박스(source junction box)를 더 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 싱크 교환기는 상기 제 2 압력 교환기로 전기 에너지의 일부분을 분배하고 상기 제 2 열 교환기로 전기 에너지의 다른 부분을 분배하는 싱크 정션 박스를 더 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열 교환기 및/또는 상기 제 2 열 교환기는 복수의 열전 플레이트들(thermoelectric plates)을 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
각각의 상기 열전 플레이트는,
열전 층;
상기 열전 층의 적어도 2 개의 측면들에 인접한 개스킷(gasket) 층들;
상기 개스킷 층들이 상기 열전 층으로부터 상기 열 전달 층들을 분리시키도록 상기 개스킷 층들에 인접한 열 전달 층들; 및
상기 열전 층과 접촉하는 하나 또는 그 초과의 정션 층들을 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
각각의 상기 열전 플레이트는 상기 열전 층에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 압전식(piezoelectric) 층을 더 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 열전 층 및 상기 하나 또는 그 초과의 정션 층들은 n-타입(type) 및/또는 p-타입 재료로 형성되는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 열전 플레이트들은 박스 구성으로 배열되는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 열전 플레이트들은 파이프 내에 그리고 상기 파이프의 축 방향의 유동 축선을 따라 배열되는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 소스 교환기 및 상기 싱크 교환기는 근위적이지 않는(non-proximal),
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
에너지 저장 모듈(energy storage module)을 더 포함하는,
소스 스트림으로부터 싱크 스트림으로 압력 및 열을 교환하기 위한 시스템.
- 교환기로서,
밀봉부(seal);
입구 및 출구를 갖는 제 1 채널(channel);
상기 제 1 채널 옆에 있고 상기 밀봉부에 의해 상기 제 1 채널로부터 격리되는 제 2 채널─상기 제 2 채널은 입구 및 출구를 포함함─; 및
전달 터빈(transfer turbine)을 포함하며,
상기 전달 터빈은:
상기 제 1 채널 내에 로케이팅되는(located) 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 갖는 제 1 부분;
상기 제 2 채널 내에 로케이팅되는 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 갖는 제 2 부분; 및
상기 제 1 부분의 회전이 상기 제 2 부분의 회전과 동기화되도록 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 연결시키는 샤프트(shaft)─상기 샤프트는 상기 밀봉부를 통해 연장함─를 포함하는,
교환기.
- 제 12 항에 있어서,
상기 전달 터빈의 샤프트에 인접한 발전기 고정자를 더 포함하며;
상기 전달 터빈의 샤프트는 회전자를 포함하며, 상기 회전자는, 상기 제 1 채널에서 스트림 유동에 의해 회전될 때, 전류를 유도하는,
교환기.
- 제 12 항에 있어서,
고압 스트림에 의해 상기 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 상기 제 2 채널에서 고압 스트림으로부터 저압 스트림으로 압력을 전달하는 상기 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시키는,
교환기.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 채널에 인접하고 그리고 입구 및 출구를 포함하는 제 3 채널을 더 포함하며, 상기 제 2 채널과 상기 제 3 채널 사이의 제 2 밀봉부는 상기 제 2 채널 및 상기 제 3 채널을 격리시키는,
교환기.
- 제 15 항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 제 2 채널 및 상기 제 2 밀봉부를 통해 상기 제 3 채널 내로 연장하며, 상기 샤프트는 블레이드들을 포함하고 상기 제 3 채널 내에 있는 제 3 부분을 더 포함하여, 상기 제 1 부분의 회전이 상기 제 2 부분 및 제 3 부분의 회전과 동기화되는,
교환기.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 채널 입구로 진입하고 상기 제 1 채널 출구에서 나오는 고압 스트림에 의해 상기 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 상기 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시키며, 상기 전달 터빈은 상기 고압 스트림으로부터 상기 제 2 채널 입구로 진입하고 상기 제 2 채널 출구로 나오는 제 1 저압 스트림으로 압력을 전달하고, 상기 고압 스트림으로부터 상기 제 3 채널 입구로 진입하고 상기 제 3 채널 출구로 나오는 제 2 저압 스트림으로 압력을 또한 전달하는,
교환기.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 채널은 제 1 파이프를 포함하며, 그리고 상기 제 2 채널은 제 2 파이프를 포함하는,
교환기.
- 제 12 항에 있어서,
상기 고압 스트림은 상기 저압 스트림의 압력보다 더 큰 압력을 가지는,
교환기.
- 에너지 재활용 시스템(energy recycling system)으로서,
프로세스 내에서 사용하기 위한 고압 스트림을 생성시키기 위해 입력 스트림의 압력을 증가시키는 펌프(pump)─상기 프로세스는 압력을 가지는 폐기 스트림을 생성시킴─; 및
상기 폐기 스트림을 수용하고 상기 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용하는 교환기를 포함하며,
상기 교환기는 고압 스트림을 생성시키기 위해 상기 폐기 스트림 압력의 일부를 상기 입력 스트림으로 변환시키며, 상기 교환기는,
밀봉부;
상기 폐기 스트림을 수용하는 입구 및 상기 제 1 채널에서 나오기 위해 상기 폐기 스트림을 위한 출구를 갖는 제 1 채널;
상기 제 1 채널 옆에 있으며 그리고 상기 밀봉부에 의해 상기 제 1 채널로부터 격리되는 제 2 채널─상기 제 2 채널은 상기 입력 스트림을 수용하는 입구 및 상기 제 2 채널에서 나오기 위해 고압 스트림을 위한 출구를 포함함─; 및
전달 터빈(transfer turbine)을 포함하며, 상기 전달 터빈은,
상기 제 1 채널 내에 로케이팅되는(located) 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 갖는 제 1 부분;
상기 제 2 채널 내에 로케이팅되는 하나 또는 그 초과의 블레이드들을 갖는 제 2 부분; 및
상기 제 1 부분의 회전이 상기 제 2 부분의 회전과 동기화되도록 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분을 연결시키는 샤프트(shaft)를 포함하며, 상기 샤프트는 상기 밀봉부를 통해 연장하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 교환기는
상기 전달 터빈의 샤프트에 인접한 발전기 고정자를 더 포함하며;
상기 전달 터빈의 샤프트는 회전자를 포함하며, 상기 회전자는, 상기 제 1 채널에서 폐기 스트림에 의해 회전될 때, 발전기 고정자에서 전류를 유도하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 폐기 스트림에 의해 상기 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 상기 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시키며, 상기 전달 터빈은 고압 스트림을 생성하기 위해 상기 제 2 채널에서 폐기 스트림으로부터 상기 입력 스트림으로 압력을 전달하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 교환기는
상기 제 2 채널에 인접하고 그리고 입구 및 출구를 포함하는 제 3 채널을 더 포함하며, 상기 제 2 채널과 상기 제 3 채널 사이의 제 2 밀봉부는 상기 제 2 채널 및 상기 제 3 채널을 격리시키는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 23 항에 있어서,
상기 샤프트는 상기 제 2 채널 및 상기 제 2 밀봉부를 통해 상기 제 3 채널 내로 연장하며, 상기 샤프트는 블레이드들을 포함하고 상기 제 3 채널 내에 있는 제 3 부분을 더 포함하여, 상기 제 1 부분의 회전이 상기 제 2 부분 및 제 3 부분의 회전과 동기화되는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 채널 입구로 진입하고 상기 제 1 채널 출구에서 나오는 상기 폐기 스트림에 의해 상기 전달 터빈의 제 1 부분의 블레이드들에 가해지는 힘은 상기 전달 터빈의 제 2 부분의 블레이드들의 회전을 유발시키며, 상기 전달 터빈은 상기 폐기 스트림으로부터 상기 제 2 채널 입구로 진입하고 상기 제 2 채널 출구로 나오는 상기 고압 스트림을 생성시키는 상기 입력 스트림으로 압력을 전달하고, 상기 폐기 스트림으로부터 상기 제 3 채널 입구로 진입하고 상기 제 3 채널 출구로 나오는 제 2 고압 스트림을 생성시키는 제 2 입력 스트림으로 압력을 또한 전달하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 채널은 제 1 파이프를 포함하며, 그리고 상기 제 2 채널은 제 2 파이프를 포함하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 고압 스트림은 상기 저압 스트림의 압력보다 더 큰 압력을 가지는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 교환기는 상기 펌프와 병렬로 상기 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용하는,
에너지 재활용 시스템.
- 제 20 항에 있어서,
상기 교환기는 상기 펌프와 직렬로 상기 입력 스트림의 적어도 일부분을 수용하는,
에너지 재활용 시스템.
- 본원에서 설명되며 그리고/또는 예시되는 바와 같은 장치, 시스템들, 기술들 및 아티클들(articles).
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201462087298P | 2014-12-04 | 2014-12-04 | |
| US62/087,298 | 2014-12-04 | ||
| US201562160025P | 2015-05-12 | 2015-05-12 | |
| US62/160,025 | 2015-05-12 | ||
| PCT/US2015/063924 WO2016090216A1 (en) | 2014-12-04 | 2015-12-04 | Hybrid pressure and thermal exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170132712A true KR20170132712A (ko) | 2017-12-04 |
| KR102501670B1 KR102501670B1 (ko) | 2023-02-17 |
Family
ID=56092510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177018475A KR102501670B1 (ko) | 2014-12-04 | 2015-12-04 | 하이브리드 압력 및 열 교환기 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10519985B2 (ko) |
| EP (2) | EP3663590B1 (ko) |
| JP (1) | JP6786509B2 (ko) |
| KR (1) | KR102501670B1 (ko) |
| CN (1) | CN107923416B (ko) |
| DK (2) | DK3663590T3 (ko) |
| ES (2) | ES2779849T3 (ko) |
| WO (1) | WO2016090216A1 (ko) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016090216A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Solutions Labs, Inc. | Hybrid pressure and thermal exchanger |
| US10711693B2 (en) * | 2017-07-12 | 2020-07-14 | General Electric Company | Gas turbine engine with an engine rotor element turning device |
| US12065968B2 (en) | 2019-09-13 | 2024-08-20 | BJ Energy Solutions, Inc. | Systems and methods for hydraulic fracturing |
| CA3092865C (en) | 2019-09-13 | 2023-07-04 | Bj Energy Solutions, Llc | Power sources and transmission networks for auxiliary equipment onboard hydraulic fracturing units and associated methods |
| US10815764B1 (en) | 2019-09-13 | 2020-10-27 | Bj Energy Solutions, Llc | Methods and systems for operating a fleet of pumps |
| US11015594B2 (en) | 2019-09-13 | 2021-05-25 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and method for use of single mass flywheel alongside torsional vibration damper assembly for single acting reciprocating pump |
| CA3092859A1 (en) | 2019-09-13 | 2021-03-13 | Bj Energy Solutions, Llc | Fuel, communications, and power connection systems and related methods |
| US10895202B1 (en) | 2019-09-13 | 2021-01-19 | Bj Energy Solutions, Llc | Direct drive unit removal system and associated methods |
| US11002189B2 (en) | 2019-09-13 | 2021-05-11 | Bj Energy Solutions, Llc | Mobile gas turbine inlet air conditioning system and associated methods |
| CA3092829C (en) | 2019-09-13 | 2023-08-15 | Bj Energy Solutions, Llc | Methods and systems for supplying fuel to gas turbine engines |
| US11708829B2 (en) | 2020-05-12 | 2023-07-25 | Bj Energy Solutions, Llc | Cover for fluid systems and related methods |
| US10968837B1 (en) | 2020-05-14 | 2021-04-06 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods utilizing turbine compressor discharge for hydrostatic manifold purge |
| US11428165B2 (en) | 2020-05-15 | 2022-08-30 | Bj Energy Solutions, Llc | Onboard heater of auxiliary systems using exhaust gases and associated methods |
| US11208880B2 (en) | 2020-05-28 | 2021-12-28 | Bj Energy Solutions, Llc | Bi-fuel reciprocating engine to power direct drive turbine fracturing pumps onboard auxiliary systems and related methods |
| US11208953B1 (en) | 2020-06-05 | 2021-12-28 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods to enhance intake air flow to a gas turbine engine of a hydraulic fracturing unit |
| US11109508B1 (en) | 2020-06-05 | 2021-08-31 | Bj Energy Solutions, Llc | Enclosure assembly for enhanced cooling of direct drive unit and related methods |
| US11066915B1 (en) | 2020-06-09 | 2021-07-20 | Bj Energy Solutions, Llc | Methods for detection and mitigation of well screen out |
| US10954770B1 (en) | 2020-06-09 | 2021-03-23 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods for exchanging fracturing components of a hydraulic fracturing unit |
| US11939853B2 (en) | 2020-06-22 | 2024-03-26 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods providing a configurable staged rate increase function to operate hydraulic fracturing units |
| US11125066B1 (en) | 2020-06-22 | 2021-09-21 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods to operate a dual-shaft gas turbine engine for hydraulic fracturing |
| US11933153B2 (en) | 2020-06-22 | 2024-03-19 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods to operate hydraulic fracturing units using automatic flow rate and/or pressure control |
| US11028677B1 (en) | 2020-06-22 | 2021-06-08 | Bj Energy Solutions, Llc | Stage profiles for operations of hydraulic systems and associated methods |
| US11466680B2 (en) | 2020-06-23 | 2022-10-11 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods of utilization of a hydraulic fracturing unit profile to operate hydraulic fracturing units |
| US11473413B2 (en) | 2020-06-23 | 2022-10-18 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems and methods to autonomously operate hydraulic fracturing units |
| US20220065125A1 (en) * | 2020-06-23 | 2022-03-03 | Bj Energy Solutions, Llc | Energy recovery for high power pumping systems and methods using exhaust gas heat to generate thermoelectric power |
| US11149533B1 (en) | 2020-06-24 | 2021-10-19 | Bj Energy Solutions, Llc | Systems to monitor, detect, and/or intervene relative to cavitation and pulsation events during a hydraulic fracturing operation |
| US11220895B1 (en) | 2020-06-24 | 2022-01-11 | Bj Energy Solutions, Llc | Automated diagnostics of electronic instrumentation in a system for fracturing a well and associated methods |
| US11421918B2 (en) | 2020-07-10 | 2022-08-23 | Energy Recovery, Inc. | Refrigeration system with high speed rotary pressure exchanger |
| US11193361B1 (en) | 2020-07-17 | 2021-12-07 | Bj Energy Solutions, Llc | Methods, systems, and devices to enhance fracturing fluid delivery to subsurface formations during high-pressure fracturing operations |
| US11639654B2 (en) | 2021-05-24 | 2023-05-02 | Bj Energy Solutions, Llc | Hydraulic fracturing pumps to enhance flow of fracturing fluid into wellheads and related methods |
| US11692743B2 (en) * | 2021-06-09 | 2023-07-04 | Energy Recovery, Inc. | Control of refrigeration and heat pump systems that include pressure exchangers |
| IL288311A (en) * | 2021-11-22 | 2023-06-01 | Univ Malta | Hydrogen production plant |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60195329A (ja) * | 1984-03-17 | 1985-10-03 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関のタ−ボチヤ−ジヤ |
| JPS6254240U (ko) * | 1985-09-24 | 1987-04-03 | ||
| JPS62162728A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | 過給機付エンジン |
| US20140202144A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Kuwait University | Combined pump and energy recovery turbine |
Family Cites Families (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1055437A (fr) * | 1951-05-12 | 1954-02-18 | Escher Wyss Maschf Gmbh | Installation hydraulique utilisant l'énergie des marées |
| US4224527A (en) * | 1978-07-06 | 1980-09-23 | Thompson Jack E | Fluid flow intensifier for tide, current or wind generator |
| JPS60145458A (ja) | 1983-12-29 | 1985-07-31 | Honda Motor Co Ltd | エンジンレボリユ−シヨンリミツタ−付内燃機関 |
| JP2545791B2 (ja) | 1986-04-21 | 1996-10-23 | ミノルタ株式会社 | カメラの表示装置 |
| JPH06264862A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Mitsubishi Materials Corp | 熱変位変換装置 |
| JP3468586B2 (ja) * | 1994-07-20 | 2003-11-17 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 熱電モジュール |
| JPH10163538A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-06-19 | Ngk Insulators Ltd | 熱交換器用熱電変換装置 |
| JP2000012916A (ja) * | 1998-06-19 | 2000-01-14 | Seiko Instruments Inc | 熱電素子及び発電装置 |
| JP3107299B2 (ja) * | 1998-09-02 | 2000-11-06 | 日本電気株式会社 | 冷却装置 |
| ATE319972T1 (de) * | 2000-06-30 | 2006-03-15 | Swales Aerospace | Phasenregelung in einem kapillarverdampfer |
| US20040045594A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-03-11 | Enhanced Energy Systems, Inc. | Turbine engine with thermoelectric waste heat recovery system |
| US7021063B2 (en) * | 2003-03-10 | 2006-04-04 | Clean Energy Systems, Inc. | Reheat heat exchanger power generation systems |
| GB2405448B (en) * | 2003-08-27 | 2006-11-08 | Freepower Ltd | Energy recovery system |
| JP4133873B2 (ja) * | 2004-03-04 | 2008-08-13 | 株式会社デンソー | 熱電発電装置 |
| US7306437B2 (en) * | 2004-08-10 | 2007-12-11 | Leif Hauge | Pressure exchanger |
| US7201557B2 (en) * | 2005-05-02 | 2007-04-10 | Energy Recovery, Inc. | Rotary pressure exchanger |
| WO2009037515A2 (en) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Abdulsalam Al-Mayahi | Process and systems |
| US7795748B2 (en) * | 2007-11-30 | 2010-09-14 | Deangeles Steven J | System and process for generating hydroelectric power |
| EP2078867B1 (de) * | 2007-12-11 | 2018-05-30 | Grundfos Management A/S | Druckaustauscher zur übertragung von druckenergie von einem ersten flüssigkeitsstrom auf einen zweiten flüssigkeitsstrom |
| US8013465B2 (en) * | 2008-02-19 | 2011-09-06 | Jeffrey Ryan Gilbert | Energy recovery system and method for exhaust energy capture and electrical generation |
| US8759997B2 (en) * | 2008-02-19 | 2014-06-24 | Jeffrey Ryan Gilbert | Energy recovery system for exhaust energy capture and electrical generation with generator built into fan |
| JP5264307B2 (ja) * | 2008-06-11 | 2013-08-14 | 株式会社朝日Ｆｒ研究所 | 熱電変換装置 |
| US8946538B2 (en) * | 2009-05-14 | 2015-02-03 | The Neothermal Energy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from condensers |
| JP5656164B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2015-01-21 | 有人宇宙システム株式会社 | ターボポンプ |
| US20110030404A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Sol Xorce Llc | Heat pump with intgeral solar collector |
| WO2010088919A1 (en) * | 2009-09-06 | 2010-08-12 | Ahmed Aly Fahmy Elsaid | Osmotic energy reservoir |
| WO2011104772A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 富士通株式会社 | 発電装置、発電方法及び発電装置の製造方法 |
| WO2011110590A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Bhp Billiton Aluminium Technologies Limited | Heat recovery system for pyrometallurgical vessel using thermoelectric/thermomagnetic devices |
| US9194361B2 (en) * | 2010-03-16 | 2015-11-24 | Verderg Ltd | Apparatus for generating power from fluid flow |
| EP2694802A1 (en) * | 2011-04-04 | 2014-02-12 | Greenteg Gmbh C/o Eth Zürich, Micro-& Nanosystems | Combined hydroelectric-thermoelectric power plant |
| DK2762730T3 (da) * | 2011-09-30 | 2019-09-30 | Kubota Kk | Trykudvekslingsindretning |
| US9024460B2 (en) | 2012-01-04 | 2015-05-05 | General Electric Company | Waste heat recovery system generator encapsulation |
| US20130213449A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-22 | Marlow Industries, Inc. | Thermoelectric plate and frame exchanger |
| JP6264862B2 (ja) | 2013-11-29 | 2018-01-24 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
| WO2016090216A1 (en) | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Solutions Labs, Inc. | Hybrid pressure and thermal exchanger |
| CN105332849B (zh) * | 2015-11-23 | 2017-12-08 | 广州航海学院 | 一种双通道同向推动涡轮发电装置 |
-
2015
- 2015-12-04 WO PCT/US2015/063924 patent/WO2016090216A1/en active Application Filing
- 2015-12-04 ES ES15866328T patent/ES2779849T3/es active Active
- 2015-12-04 KR KR1020177018475A patent/KR102501670B1/ko active IP Right Grant
- 2015-12-04 CN CN201580074963.9A patent/CN107923416B/zh active Active
- 2015-12-04 DK DK20154499.6T patent/DK3663590T3/da active
- 2015-12-04 EP EP20154499.6A patent/EP3663590B1/en active Active
- 2015-12-04 DK DK15866328.6T patent/DK3227563T3/da active
- 2015-12-04 JP JP2017548370A patent/JP6786509B2/ja active Active
- 2015-12-04 EP EP15866328.6A patent/EP3227563B1/en active Active
- 2015-12-04 US US15/532,704 patent/US10519985B2/en active Active
- 2015-12-04 ES ES20154499T patent/ES2934003T3/es active Active
-
2019
- 2019-12-27 US US16/728,371 patent/US11125251B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60195329A (ja) * | 1984-03-17 | 1985-10-03 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関のタ−ボチヤ−ジヤ |
| JPS6254240U (ko) * | 1985-09-24 | 1987-04-03 | ||
| JPS62162728A (ja) * | 1986-01-10 | 1987-07-18 | Nissan Motor Co Ltd | 過給機付エンジン |
| US20140202144A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Kuwait University | Combined pump and energy recovery turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107923416B (zh) | 2019-06-28 |
| EP3227563A1 (en) | 2017-10-11 |
| JP2018504556A (ja) | 2018-02-15 |
| US20200149558A1 (en) | 2020-05-14 |
| EP3663590B1 (en) | 2022-08-31 |
| EP3663590A1 (en) | 2020-06-10 |
| US20170356470A1 (en) | 2017-12-14 |
| EP3227563B1 (en) | 2020-02-05 |
| JP6786509B2 (ja) | 2020-11-18 |
| US10519985B2 (en) | 2019-12-31 |
| US11125251B2 (en) | 2021-09-21 |
| WO2016090216A1 (en) | 2016-06-09 |
| CN107923416A (zh) | 2018-04-17 |
| EP3227563A4 (en) | 2019-02-20 |
| DK3663590T3 (da) | 2022-12-05 |
| ES2934003T3 (es) | 2023-02-15 |
| ES2779849T3 (es) | 2020-08-20 |
| KR102501670B1 (ko) | 2023-02-17 |
| DK3227563T3 (da) | 2020-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11125251B2 (en) | Hybrid pressure and thermal exchanger | |
| US11808523B2 (en) | Particle-based thermal energy storage systems | |
| US20100117482A1 (en) | Valve apparatus | |
| JP6921971B2 (ja) | 地域熱エネルギー分配システムのための局所熱エネルギー消費アセンブリ及び局所熱エネルギー生成アセンブリ | |
| US9016056B2 (en) | Stirling cycle energy converter | |
| Gude | Membrane desalination of ballast water using thermoelectric energy from waste heat | |
| Lorente et al. | Constructal design of distributed energy systems: Solar power and water desalination | |
| CN2779096Y (zh) | 一种小型流体发电装置 | |
| KR20190040433A (ko) | 열전자발전소자를 이용한 소각로 발전장치 | |
| JP2004193177A (ja) | 熱電効果装置，エネルギー直接変換システム，エネルギー変換システム | |
| US11976573B2 (en) | Thermal power plant | |
| Efraty | CCD series No-15: simple design batch SWRO-CCD units of high recovery and low energy without ERD for wide range flux operation of high cost-effectiveness | |
| WO2013049661A1 (en) | Two-stage hydraulic engine | |
| Мазуренко et al. | Ensuring increased reliability and efficiency of heat supply systems due to the use of microturbines in conditions of unstable power supply | |
| JP2012023258A (ja) | 温度差発電装置及び温度差発電方法 | |
| RU2677598C1 (ru) | Термоэлектрический циркуляционный насос | |
| Kilgrow et al. | Harnessing of low temperature geothermal and waste heat using power chips in Varmaraf heat exchangers | |
| WO2022049311A1 (en) | Heat recovery system | |
| WO2014200004A1 (ja) | 熱電発電装置 | |
| Kordas et al. | Towards more sustainable heating and cooling systems in Ukraine: Participatory Backcasting in the city of Bila Tserkva | |
| Schoensee | Nanostructured High-Temperature Bulk Thermoelectric Generator for Micro Combined Heat and Power Boiler | |
| İbrahimoğlu et al. | Utilizing the Waste Heat of SOFC by Newly Developed Cogeneration System | |
| CN105897056A (zh) | 温差发电器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |