NO157748B

NO157748B - POWER PLANT OF THE TYPE STRUCTURE TYPE.

Info

Publication number: NO157748B
Application number: NO83834318A
Authority: NO
Inventors: Stuart L Ridgway
Original assignee: R & D Ass
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1988-02-01
Also published as: NO834318L; NO157748C; BR8306661A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et kraftanlegg av tåkestrøm-ningstypen for omdannelse av termisk energi i havvann. The present invention relates to a power plant of the fog flow type for the conversion of thermal energy in seawater.

Som vist i større detalj i US patent nr. 4 216 657, kan forskjellen i temperatur mellom overflatevann og vann på større dyp i f.eks. visse hav og innsjøer utnyttes for produksjon av elektrisk energi ved å benytte en stor flytende konstruksjon som evakueres og som trekker varmt vann fra havoverflaten ved en temperatur på f.eks. 20 til 25°C og kaldt vann (5°C) fra noen hundre meter under havflaten. Det varme vann føres først fra et punkt nær havoverflaten til en elektro-hydraulisk generator som er plassert nær bunnen av den flytende konstruksjon, f.eks. 100 - 150 m under havflaten. Det varme vann sprøytes så oppad i bunnen av et evakuert kammer, idet en sprøytedyseplate er slik konstruert at den gir små, like og jevnt adskilte dråper. Fordampning eller kokning fra overflaten av dråpene danner en stor mengde vanndamp som raskt stiger mot toppen av kammeret og fører dråpene med seg. Toppen av fartøyet er forbundet med en spray-kondensator som tilføres kaldt sjøvann som pumpes opp til toppen av kammeret, idet det kalde vann tas fra under termoklinen, f.eks. 300 m eller mere under havflaten. As shown in greater detail in US patent no. 4,216,657, the difference in temperature between surface water and water at greater depth in e.g. certain seas and lakes are utilized for the production of electrical energy by using a large floating structure which is evacuated and which draws warm water from the sea surface at a temperature of e.g. 20 to 25°C and cold water (5°C) from a few hundred meters below sea level. The hot water is first fed from a point near the sea surface to an electro-hydraulic generator which is placed near the bottom of the floating structure, e.g. 100 - 150 m below sea level. The hot water is then sprayed upwards into the bottom of an evacuated chamber, as a spray nozzle plate is constructed in such a way that it produces small, equal and evenly spaced drops. Evaporation or boiling from the surface of the droplets forms a large amount of water vapor which quickly rises to the top of the chamber and carries the droplets with it. The top of the vessel is connected to a spray condenser which is supplied with cold seawater which is pumped up to the top of the chamber, the cold water being taken from below the thermocline, e.g. 300 m or more below sea level.

Eksperimentelle prøver har vist at tåkestrømprosessen funger-er tilfredsstillende. Imidlertid er den nødvendige flytende forspente betongkonstruksjon større enn ønskelig, idet tverr-snittet av den kontinuerlige trakt øker fra bunn til topp. Dertil økes omkostningene ved konstruksjonen betydelig av nød-vendigheten av utstyr for å pumpe kaldt vann til toppen av konstruksjonen. Experimental tests have shown that the fog flow process works satisfactorily. However, the required floating prestressed concrete structure is larger than desirable, as the cross-section of the continuous funnel increases from bottom to top. In addition, the costs of the construction are significantly increased by the necessity of equipment to pump cold water to the top of the construction.

Således er formålene med foreliggende oppfinnelse å redusere størrelsen og omkostningene, samt øke virkningsgraden av om-vandlere for termisk energi av tåkestrømstypen. Thus, the objectives of the present invention are to reduce the size and costs, as well as to increase the efficiency of converters for thermal energy of the mist current type.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en anordning for å produsere kraft fra temperaturforskjeller i According to the present invention, a device is provided for producing power from temperature differences i

vann, omfattende: water, including:

inntaksmidler for å motta vann fra en varm vann-kilde ; intake means for receiving water from a hot water source;

spredningsmidler for å danne en tåke av det varme vann i form av små dråper av varmt vann eller saltlake fordelt i vanndamp dannet ved delvis fordampning eller kokning fra dråpene, idet dampen er den kontinuerlige fase; dispersants to form a mist of the hot water in the form of small droplets of hot water or brine distributed in water vapor formed by partial evaporation or boiling from the droplets, the vapor being the continuous phase;

førings- og beholdermidler med betydelig vertikal utstrekning for mottagelse av dampen fra spredningsmidlene og føring av dampen i retning oppad under innflytelse av forskjellen i damptrykk mellom hovedpartiet av førings- og beholdermidlene og den nedre ende av disse ved spredningsmidlene ; guide and container means with considerable vertical extent for receiving the steam from the spreading means and guiding the steam in an upward direction under the influence of the difference in steam pressure between the main part of the guide and container means and the lower end thereof at the spreading means;

midler for å kondensere vanndampen sammenkoblet med førings- og beholdermidlene ved et punkt langs disses høyde etter akselerasjon av de varme vanndråper til en hastighet som er tilstrekkelig til å nå den øvre ende av førings- og beholdermidlene; means for condensing the water vapor coupled to the guide and container means at a point along the height thereof after acceleration of the hot water droplets to a velocity sufficient to reach the upper end of the guide and container means;

oppsamlingsmidler for opptagelse av vanndråpene ved det høyere nivå nær den øvre ende av førings- og beholdermidlene ; collection means for collecting the water droplets at the higher level near the upper end of the guide and container means;

evakueringsmidler for å fjerne ikke-kondenserbare gasser fra førings- og beholdermidlene; evacuation means for removing non-condensable gases from the guide and container means;

kraftproduksjonsmidler for utnyttelse av trykkhøyde-forskjellen som dannes ved heving av vannet i førings- og beholdermidlene, idet det nye og karakteristiske er at nevnte midler for å kondensere vanndampen omfatter midler for å sprøyte vann oppad i nevnte førings- og beholdermidler i vinkel på skrå mot sistnevntes akse og med en kinetisk energi i vertikal retning som er mindre enn forskjellen i potensiell energi av vannet ved den øvre ende av førings- og beholdermidlene og spredningsmidlene. power generation means for exploiting the pressure difference created by raising the water in the guide and container means, the new and characteristic feature being that said means for condensing the water vapor include means for spraying water upwards into said guide and container means at an angle oblique to the axis of the latter and with a kinetic energy in the vertical direction which is less than the difference in potential energy of the water at the upper end of the guide and container means and the spreading means.

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen sprøyter nevnte midler for å sprøyte vann inn i førings- og beholdermidlene vannet hovedsakelig parallelt med disses vegger i disses øvre seksjon. According to an advantageous embodiment of the invention, said means for injecting water into the guide and container means sprays the water mainly parallel to their walls in their upper section.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det også at nevnte sprednings-og tåkeproduserende midler er plassert utenfor aksen av før-ings- og beholdermidlene for å rette dråpene oppad og innad mot aksen av førings- og beholdermidlene. According to the invention, it is also proposed that said spreading and mist-producing means are placed outside the axis of the guide and container means in order to direct the droplets upwards and inwards towards the axis of the guide and container means.

Videre foreslås ifølge oppfinnelsen at oppsamlingsmidlene omfatter konvergerende midler som munner ut i et separat vannopptagende kammer som er forbundet med evakueringsmidlene. Furthermore, according to the invention, it is proposed that the collection means comprise converging means which open into a separate water-absorbing chamber which is connected to the evacuation means.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvsten-dige krav. Further features of the invention are indicated in the independent claims.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal den beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på vedføyede tegninger. Fig. 1 viser en tåkestrøms-kraftstasjon som vist i US patent nr. 4 216 657. Fig. 2 er et detaljert snitt som viser en generatorplate for en tåkestrømsspray som kan benyttes ved bunnen av enheten vist på fig. 1. Fig. 3A og 3B viser tilsammen en ny form for tåkestrømsgene-rator og illustrerer prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et snitt i større målestokk av et parti av fig. 3A. Fig. 5 viser en alternativ utformning av det nedre parti av tåkestrømningsgeneratoren på fig. 3A og 3B. Fig. 6 viser et landbasert system som illustrerer prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. For a better understanding of the invention, it shall be described in more detail with reference to the design examples shown in the attached drawings. Fig. 1 shows a fog current power station as shown in US Patent No. 4,216,657. Fig. 2 is a detailed section showing a generator plate for a fog current spray which can be used at the bottom of the unit shown in fig. 1. Fig. 3A and 3B together show a new form of mist current generator and illustrate the principles of the present invention. Fig. 4 is a section on a larger scale of a part of fig. 3A. Fig. 5 shows an alternative design of the lower part of the mist flow generator in fig. 3A and 3B. Fig. 6 shows a land-based system that illustrates the principles of the present invention.

Det skal så nærmere vises til tegningene. Fig. 1 representerer en tidligere kjent energiomvandler for termisk havenergi av tåkestrømningstypen, som vist i US patent nr. 4 216 657. På fig. 1 representerer henvisningstall 12 et tropisk havområde. Temperaturen nær overflaten av havområdet 12 kan antas å være av størrelsesorden 25°C. På betydelige dyp i større havområder nærmer temperaturen seg frysepunk-tet og vil være av størrelsesorden 5°C. For å nå tempera-turer som er så lave, er det nødvendig å suge vann fra flere hundre meter eller mere under havflaten, noen ganger så mye som fra dyp på 500 til 1000 m. Foregående omtale av temperaturene anses nødvendig i lys av det faktum at systemet ifølge foreliggende oppfinnelse i sin ene utførelse utnytter betydelige forskjeller mellom temperaturen i varme overflatevann og det relativt kalde vann på større havdyp for produksjon av elektrisitet. I tillegg til tropiske havområder foreligger det flere større ferskvannsområder, såsom de store sjøer, som oppviser betydelige forskjeller mellom temperaturen av overflatevannet og av de større dyp i sjøene. Varmt avløpsvann fra visse industrielle anlegg eller proses-ser kan også benyttes, slik det skal beskrives nærmere i det følgende. The drawings must then be referred to in more detail. Fig. 1 represents a previously known energy converter for thermal ocean energy of the mist flow type, as shown in US patent no. 4,216,657. In fig. 1, reference numeral 12 represents a tropical sea area. The temperature near the surface of the sea area 12 can be assumed to be of the order of 25°C. At significant depths in larger ocean areas, the temperature approaches the freezing point and will be of the order of 5°C. To reach temperatures so low, it is necessary to draw water from several hundred meters or more below the sea surface, sometimes as much as from depths of 500 to 1000 m. The foregoing discussion of the temperatures is considered necessary in light of that fact that the system according to the present invention in its one embodiment utilizes significant differences between the temperature in warm surface water and the relatively cold water at greater ocean depths for the production of electricity. In addition to tropical sea areas, there are several larger freshwater areas, such as the Great Lakes, which show significant differences between the temperature of the surface water and of the greater depths in the lakes. Hot waste water from certain industrial plants or processes can also be used, as will be described in more detail below.

Det skal bemerkes at foreliggende del av denne beskrivelse vedrører hovedsakelig tåkestrømsystemet som vist i ovennevn-te patent, og de som er kjent med funksjonen av denne type konstruksjon kan gå videre til fig. 3 og de følgende figurer i tegningene. It should be noted that the present part of this description relates mainly to the fog flow system as shown in the above-mentioned patent, and those who are familiar with the function of this type of construction can proceed to fig. 3 and the following figures in the drawings.

Tilbake til fig. 1, her suges varmt sjøvann fra nær overflaten av vannområdet 12 gjennom et innløp 16 og beveger seg ned gjennom turbinrøret 13, hvoretter det driver en konven-sjonell turbin 20 og en elektrisk generator 22. Det varme vann strømmer så inn i kammeret 2 3 som mater tåkegeneratoren 24. Tåkegeneratoren har fortrinnsvis form av en hullforsynt plate som er vist i større detalj på fig. 2. Nærmere bestemt kan de små åpninger 26 i platen 24 være ca. 0,1 mm i diameter i deres smaleste ende og omtrent 0,18 mm ved deres bredeste ende, idet platens tykkelse er omtrent 0,25 mm tykk. Back to fig. 1, here warm seawater is sucked from near the surface of the water area 12 through an inlet 16 and moves down through the turbine pipe 13, after which it drives a conventional turbine 20 and an electric generator 22. The warm water then flows into the chamber 2 3 which feeds the fog generator 24. The fog generator preferably has the form of a perforated plate which is shown in greater detail in fig. 2. More specifically, the small openings 26 in the plate 24 can be approx. 0.1 mm in diameter at their narrowest end and about 0.18 mm at their widest end, the plate thickness being about 0.25 mm thick.

Ved den nedre ende av kammeret 28 sprøytes varmt vann oppad At the lower end of the chamber 28, hot water is sprayed upwards

i form av små, like og jevnt adskilte dråper. Når kammeret 28 evakueres i betydelig grad av den store vakuumpumpe 30, in the form of small, equal and evenly spaced drops. When the chamber 28 is evacuated to a significant extent by the large vacuum pump 30,

vil fordampning eller koking fra overflaten av dråpene som sprøytes inn i den nedre ende av kammeret, danne en stor mengde vanndamp som raskt stiger til toppen av kammeret og fører dråpene med seg. Dråpene sprøytes inn i kammeret med en relativt lav hastighet som er utilstrekkelig til at de kan nå toppen av kammeret, og det er kun kraften av den ekspanderende vanndamp som fører disse partikler til toppen. Toppen av kammeret 28 er forbundet med en rundtgående kon-denseringssone 32, hvor manifolder eller gallerier 34 og 36 tilfører dusjer 38 og 40 av kaldt vann for å kondensere vanndampen. Det kalde vann fra dypet av vannområdet 12 bringes opp gjennom kanalen 42 ved hjelp av pumpen 44 og føres gjennom kanalen 46 til enhetens kondenseringsseksjon 32. Vann-blandingen med en midlere temperatur som samles opp i den ringformede sone 48, returneres til et midlere temperatur-nivå i vannområdet 12 gjennom kanalen 48. Ytterligere detal-jer ved konstruksjonen på fig. 1 kan finnes i US patent nr. 4 216 657. evaporation or boiling from the surface of the droplets injected into the lower end of the chamber will form a large amount of water vapor which rapidly rises to the top of the chamber and carries the droplets with it. The droplets are injected into the chamber at a relatively low speed that is insufficient for them to reach the top of the chamber, and it is only the force of the expanding water vapor that carries these particles to the top. The top of the chamber 28 is connected to a circumferential condensing zone 32, where manifolds or galleries 34 and 36 supply showers 38 and 40 of cold water to condense the water vapor. The cold water from the depth of the water area 12 is brought up through the channel 42 by means of the pump 44 and passed through the channel 46 to the unit's condensing section 32. The water mixture with an average temperature collected in the annular zone 48 is returned to an average temperature level in the water area 12 through the channel 48. Further details of the construction in fig. 1 can be found in US Patent No. 4,216,657.

Det har også vært foreslått å rette vann fra pumpen 44 inn i kammeret 28 ved et punkt f.eks. halvveis opp langs konstruksjonen i form av et teppe inntil veggen av kammeret 28 for å starte kondensasjon av vanndampen etter at vanndråpene er blitt akselerert og har oppnådd den nødvendige hastighet til å nå vannoverflaten. I et slikt tilfelle behøver den trakt-formede konstruksjon, spesielt dens øvre parti, ikke å di-vergere, men kan være rett eller noe konvergerende. It has also been proposed to direct water from the pump 44 into the chamber 28 at a point e.g. halfway up the blanket construction against the wall of chamber 28 to initiate condensation of the water vapor after the water droplets have been accelerated and have attained the necessary velocity to reach the water surface. In such a case, the funnel-shaped construction, especially its upper part, need not diverge, but may be straight or somewhat convergent.

Under henvisning til de gjenværende figurer i tegningene skal den forbedrede konstruksjon som illustrerer prinsippene ved foreliggende oppfinnelse, beskrives nærmere. With reference to the remaining figures in the drawings, the improved construction which illustrates the principles of the present invention will be described in more detail.

Det henvises først til fig. 3A og 3B i tegningene, hvor den hule forspente betongkonstruksjon 52 er vist flytende i et vannområde 54 som har varmt overflatevann og kaldt vann på større dyp. I tilfelle av utførelseseksemplet vist på fig. 3A suges varmt overflatevann inn i et inntak 56 og føres ned gjennom turbinrøret 58 til turbinen 60. Turbinen 60 er fortrinnsvis av Francis-typen, og dens lavtrykks vannutløp er rettet oppad mot kammeret 62, hvorfra vannet sprøytes gjennom platen 64 inn i den nedre ende av det evakuerte kammer 66. Kammeret 66 evakueres for øvrig av de store vakuumpumper 68 av egnet type som kan være plassert i det øvre hus 70. En skjermplate 71 er anordnet for å beskytte innløpet av pump-ene 68 mot vann eller vanndråper. Kaldt vann fra lavere nivåer i vannområdet 54 føres oppad gjennom kanalene 72 og 74 til de rundtgående manifolder 76 og 78, og fra manifoldene 76 og 78 sprøytes det kalde vann i te<p>per langs den indre øvre vegg av kammeret 52, men i avstand fra denne. Reference is first made to fig. 3A and 3B in the drawings, where the hollow prestressed concrete structure 52 is shown floating in a body of water 54 having warm surface water and cold water at greater depth. In the case of the embodiment shown in fig. 3A, warm surface water is drawn into an intake 56 and passed down through the turbine tube 58 to the turbine 60. The turbine 60 is preferably of the Francis type, and its low pressure water outlet is directed upwards towards the chamber 62, from which the water is sprayed through the plate 64 into the lower end of the evacuated chamber 66. The chamber 66 is otherwise evacuated by the large vacuum pumps 68 of a suitable type which can be placed in the upper housing 70. A screen plate 71 is arranged to protect the inlet of the pumps 68 against water or water droplets. Cold water from lower levels in the water area 54 is led upwards through the channels 72 and 74 to the circumferential manifolds 76 and 78, and from the manifolds 76 and 78 the cold water is sprayed in te<p>per along the inner upper wall of the chamber 52, but in distance from this.

Det skal bemerkes at så godt som all akselerasjonen av dråpene som sprøytes opp gjennom platen 64 skjer i den diverger-ende region under den brutte linje 80. Når kaldt vann sprøy-tes inn fra manifoldene eller galleriene 76 og 78, vil kondensasjon av vanndampen begynne å skje over den tversgående linje 80, og den øvre seksjon av kammeret 52 kan derfor være konvergerende. Det skal bemerkes at i den nedre seksjon av kammeret 66, er vanndråpene blitt akselerert til en meget høy hastighet, som er tilstrekkelig til å føre dem over overflaten av vannområdet 54, slik at de kan fortsette uten krafttilførsel i resten av sin oppadgående bane. It should be noted that virtually all of the acceleration of the droplets sprayed up through the plate 64 occurs in the diverging region below the broken line 80. When cold water is injected from the manifolds or galleries 76 and 78, condensation of the water vapor will begin. to occur above the transverse line 80, and the upper section of the chamber 52 may therefore be converging. It should be noted that in the lower section of the chamber 66, the water droplets have been accelerated to a very high velocity, which is sufficient to carry them above the surface of the water region 54, so that they can continue unpowered for the remainder of their upward trajectory.

Kanalen 82 som er vist med brutt linje, er forbundet med kaldtvannskanalen 74. Denne kanal 82 er kun vist for peda-gogiske formål for å indikere at vanntrykket i kanalen 74 ville bringe vannet omtrent opp til det punkt som er angitt med pilen 84, f.eks. to eller tre meter under overflaten av vannet 54, som et resultat av forskjellen i densitet av det kaldere vann, så vel som friksjonstap på grunn av strømningen gjennom kanalene 72 og 74. Det skjer lite trykktap i de effektive dysene som sprøyter vannet ut fra manifoldene 76 og 78 opp langs veggene av kammeret 66, som antydet med lin-jene og pilene 86. Hvis det således ikke virker andre kref-ter på vannet som sprutes ut av manifoldene 76 og 78, ville det stoppe omtrent på høyde med pilen 84. Imidlertid beveger dråpene fra platen 64 seg med betydelig overskuddshastighet, og denne overskuddshastighet overføres til spruten fra manifoldene 76 og 78 når dråpene vokser sammen, slik at dråpene får meget nær lik hastighet. Således vil alt vannet bli ganske konsentrert og hovedsakelig bestå av en strøm med vann med mye bobler og turbulens på grunn av medført luft og ikke-kondenserbare gasser når den passerer gjennom kanalen eller føringselementet 88 montert nær toppen av konstruksjonen 52 og innrettet med aksen av kammeret 66. Ikke-kondenserbar gass oppsamles effektivt og transporteres fra hele kammeret til dette aksialt plasserte sted på grunn av den velkjente evne til kondenserende damp å.bevege slike gasser til det punkt hvor dampen forsvinner ved kondensering. Gassene oppfanges og komprimeres i dette parti av be-vegelsesmengden av de konvergerende vanndråper, og deretter komprimeres de ytterligere og beveges med vannet inn i det øvre galleri 90, hvoretter de fjernes fra vakuumkammeret. Denne oppsamlings- og pumpevirkning reduserer i betydelig grad den kapasitet og energi som behøves i vakuumpumpene 68, for således å redusere bygge- og driftsomkostningene for systemet. The channel 82 shown in broken line is connected to the cold water channel 74. This channel 82 is shown for educational purposes only to indicate that the water pressure in the channel 74 would bring the water approximately up to the point indicated by the arrow 84, f .ex. two or three meters below the surface of the water 54, as a result of the difference in density of the colder water, as well as frictional losses due to the flow through the channels 72 and 74. There is little pressure loss in the efficient nozzles that spray the water from the manifolds 76 and 78 up along the walls of the chamber 66, as indicated by the lines and arrows 86. Thus, if there are no other forces acting on the water that is sprayed out of the manifolds 76 and 78, it would stop approximately at the level of the arrow 84. However, the droplets from plate 64 move with considerable excess velocity, and this excess velocity is transferred to the spray from manifolds 76 and 78 as the droplets grow together, so that the droplets are very nearly equal in velocity. Thus, all the water will become quite concentrated and mainly consist of a stream of water with a lot of bubbles and turbulence due to entrained air and non-condensable gases as it passes through the channel or guide member 88 mounted near the top of the structure 52 and aligned with the axis of the chamber 66. Non-condensable gas is efficiently collected and transported from the entire chamber to this axially located location due to the well-known ability of condensing vapor to move such gases to the point where the vapor disappears by condensation. The gases are captured and compressed in this part of the movement amount of the converging water droplets, and then they are further compressed and moved with the water into the upper gallery 90, after which they are removed from the vacuum chamber. This collection and pumping effect significantly reduces the capacity and energy required in the vacuum pumps 68, thus reducing the construction and operating costs for the system.

Det vil forstås at sammenlignet med arrangementet på fig. 1, er det ikke behov for en pumpe såsom pumpen 44 på fig. 1, som bragte kaldt vann opp fra større dyp med tilstrekkelig trykk til å nå manifoldene 34 og 36, som vist på fig. 1. Således vil omkostningene ved enheten være redusert betydelig fordi man ikke behøver denne pumpen, men får den nødven-dige kinetiske energi tilført ved overføring av kinetisk energi fra de akselererte dråper som sprøytes inn i kammeret 66 gjennom sprayplaten 64. Systemet virker som en stråle-pumpe, som har særdeles høy virkningsgrad i denne anvendelse, slik at den totale pumpevirkningsgrad for kaldt vann er høyere enn i de tidligere foreslåtte arrangementer. It will be understood that compared to the arrangement in fig. 1, there is no need for a pump such as the pump 44 in fig. 1, which brought cold water up from greater depths with sufficient pressure to reach the manifolds 34 and 36, as shown in fig. 1. Thus, the costs of the unit will be reduced significantly because this pump is not needed, but the necessary kinetic energy is supplied by the transfer of kinetic energy from the accelerated droplets that are injected into the chamber 66 through the spray plate 64. The system works like a jet -pump, which has a particularly high degree of efficiency in this application, so that the total pump efficiency for cold water is higher than in the previously proposed arrangements.

Fig. 4 er et gjennomskåret utsnitt av et parti av konstruksjonen på fig. 3A og 3B. Nærmere bestemt omfatter den viste konstruksjon galleriene eller manifoldene 76 og 78 hvorfra kaldt vann sprøytes inn langs sideveggene av kammeret 66. Fig. 4 is a cross-sectional section of a part of the construction in fig. 3A and 3B. More specifically, the construction shown includes the galleries or manifolds 76 and 78 from which cold water is injected along the side walls of the chamber 66.

I denne henseende bør det spesielt legges merke til det teppe 86 av kaldt vann som sprøytes fra galleriet 76. På fig. 4 er det også vist turbulensregulerende gittere 96 og 98 som reduserer den tversgående hastighet i nærheten av dysene, for således å redusere uønskede tversgående hastighetskompo-nenter som ellers ville kunne skade dannelsen av et jevnt teppe av utsprøytede vanndråper, hvilket teppe, som er be-tegnet med henvisningstall 86, strekker seg parallelt med konstruksjonens sidevegg. In this regard, particular attention should be paid to the blanket 86 of cold water sprayed from the gallery 76. In fig. 4 also shows turbulence-regulating grids 96 and 98 which reduce the transverse velocity in the vicinity of the nozzles, thus reducing unwanted transverse velocity components which could otherwise damage the formation of an even carpet of sprayed water droplets, which carpet, which is drawn with reference number 86, extends parallel to the construction's side wall.

Fig. 5 viser en alternativ konstruksjon av den nedre ende av en tåkestrømsgenerator av den type som er vist på fig. 3B. På fig. 5 fører turbinrøret 58' varmt vann til den elektriske turbogeneratorenhet 60", og vann med redusert trykk fra turbinen 60' føres inn i kammeret 102 og rettes mot tåke-strømssprayplatene 104 som er anordnet med innbyrdes avstand rundt den sentrale akse av konstruksjonen 52'. Videre kan platene 104 være svakt skråstilt i forhold til perpendiku-læren for å rette spruten med en liten vinkel mot aksen av konstruksjonen 52 for å skjære denne et godt stykke over den brutte linje 106, vist på fig. 5. Når kammeret 66' i konstruksjonen 52' er stort sett evakuert, vil den meget fine dusj som strømmer ut gjennom åpningene i platene 104 fordampe eller koke, slik at det dannes vanndamp fra de varme dråper. Denne raskt ekspanderende vanndamp vil akselerere de fine vannpartikler oppad, og når disse har nådd linjen 106 vil disse ha fått en hastighet som vil føre dem godt over toppen av konstruksjonen, til tross for deres opprinnelig relativt lave hastighet. Fig. 5 shows an alternative construction of the lower end of a mist current generator of the type shown in fig. 3B. In fig. 5, the turbine pipe 58' conveys hot water to the electric turbogenerator unit 60", and water at reduced pressure from the turbine 60' is fed into the chamber 102 and directed towards the mist stream spray plates 104 which are spaced around the central axis of the structure 52'. Furthermore, the plates 104 can be slightly inclined relative to the perpendicular to direct the spray at a small angle to the axis of the structure 52 to cut it well above the broken line 106, shown in Fig. 5. When the chamber 66' in structure 52' is largely evacuated, the very fine shower flowing out through the openings in the plates 104 will vaporize or boil, so that water vapor is formed from the hot droplets. This rapidly expanding water vapor will accelerate the fine water particles upward, and when these have on reaching line 106 these will have acquired a speed which will carry them well over the top of the structure, despite their initially relatively low speed.

På grunn av den konvergerende geometri av konstruksjonen vist på fig. 5, vil vanndråpene som strømmer ut av de forskjellige plater 104 vokse sammen i betydelig grad langs aksen av kammeret 66', noe som er antydet med henvisningstall 108. Det øvre parti av konstruksjonen vist på fig. 5 er som vist på fig. 3A. Når det kalde vann innføres rundt periferien og den opprinnelige sammenvoksing skjer som vist ved 108 på fig. 5, vil således sammenvoksings- og kondenser-ingsprosessen lettere oppnås når disse to trekk benyttes i kombinasjon. Due to the converging geometry of the structure shown in fig. 5, the water droplets flowing out of the various plates 104 will coalesce to a considerable extent along the axis of the chamber 66', which is indicated by the reference number 108. The upper part of the structure shown in fig. 5 is as shown in fig. 3A. When the cold water is introduced around the periphery and the initial coalescence takes place as shown at 108 in fig. 5, the coalescence and condensation process will thus be more easily achieved when these two features are used in combination.

Det skal bemerkes at dusjene både fra manifoldene 76 og 78 og fra de perifert anordnede tåkestrøms-sprayplater 104 er rettet oppad og innad, og i begge tilfeller ville den opprinnelige hastighet av dusjen være utilstrekkelig til å It should be noted that the showers from both the manifolds 76 and 78 and from the peripherally arranged mist stream spray plates 104 are directed upward and inward, and in either case the initial velocity of the shower would be insufficient to

føre vannet helt opp til overflaten av vannet 12 eller toppen av det evakuerte kammer. lead the water right up to the surface of the water 12 or the top of the evacuated chamber.

Fig. 6 viser prinsippene ved oppfinnelsen anvendt på et landbasert kraftgenereringssystem som utnytter temperatur-differanser. Det hevede kammer 52" er fortrinnsvis plassert på land 112 umiddelbart inntil et større område kaldt vann 114. Det kalde vann suges opp fra vannområdet 114 gjennom et rør 116 ved hjelp av en pumpe 117 og føres til en kondensator 118, og deretter gjennom et rør 120 til en industriell prosess som krever betydelig kjøling. Varmt vann fra den industrielle prosess føres til konstruksjonen 52" gjennom kanalen 122. Dette varme vann sprayes oppad i bunnen av den evakuerte konstruksjon 52" fra de tåkedannende spray-plater 124. Som i de andre utførelseseksemplene på oppfinnelsen samles vann i et ringformet trau 126 og føres gjennom turbinrøret 128 til turbingeneratorenheten 130. En kanal 132 suger vanndamp fra konstruksjonen 52" gjennom åpningene 134. Vanndampen føres til kondensatoren 118, hvor en dusj 136 kaldt vann kondenserer vanndampen. En vakuumpumpe 138 tjener til å evakuere kammeret 52". Fig. 6 shows the principles of the invention applied to a land-based power generation system that utilizes temperature differences. The raised chamber 52" is preferably located on land 112 immediately next to a larger area of cold water 114. The cold water is sucked up from the water area 114 through a pipe 116 by means of a pump 117 and is led to a condenser 118, and then through a pipe 120 to an industrial process that requires significant cooling. Hot water from the industrial process is fed to the structure 52" through the channel 122. This hot water is sprayed upward into the bottom of the evacuated structure 52" from the fog-forming spray plates 124. As in the other In the embodiments of the invention, water is collected in an annular trough 126 and passed through the turbine tube 128 to the turbine generator unit 130. A channel 132 sucks water vapor from the structure 52" through the openings 134. The water vapor is passed to the condenser 118, where a shower 136 of cold water condenses the water vapor. A vacuum pump 138 serves to evacuate the chamber 52".

Ytterligere strømningsregulering i konstruksjonen 52" kan tilveiebringes ved å sprøyte et teppe vann oppad langs inner-flaten av kammeret 52" fra galleriet 139, som mates av kanalen 14 0. Ved f.eks. å benytte 10% av det vann som samles opp i det ringformede vannoppsamlingskammer 126, kan man oppnå forbedret sammenvoksningsvirkning av de oppadrettede dråper fra sprayplatene 124. Som i de foregående utførel-seseksempler er hastigheten av dusjen fra kanalene 132 utilstrekkelig til å nå den øvre ende av konstruksjonen uten dråpene som akselererer til høy hastighet før de når nivået av kanalen 132. Further flow control in the structure 52" can be provided by spraying a blanket of water upwards along the inner surface of the chamber 52" from the gallery 139, which is fed by the channel 140. By e.g. using 10% of the water collected in the annular water collection chamber 126, one can achieve an improved coalescence effect of the upwardly directed droplets from the spray plates 124. As in the previous embodiments, the speed of the shower from the channels 132 is insufficient to reach the upper end of the structure without the droplets accelerating to a high velocity before reaching the level of the channel 132.

Platene 104 på fig. 5 og 124 på fig. 6 kan for øvrig danne en fullstendig ring ved bunnen av kammeret, eller alternativt kan det være anordnet en rekke på f.eks. seks eller åtte sirkulære plater 124 uten noen skjæring av de tilsvarende seks eller åtte hovedsakelig koniske eller traktlig-nende kammere før nær den brutte linje 106, se fig. 5, eller det tilsvarende punkt på fig. 6. The plates 104 in fig. 5 and 124 on fig. 6 can otherwise form a complete ring at the bottom of the chamber, or alternatively there can be a series of e.g. six or eight circular plates 124 without any intersection of the corresponding six or eight substantially conical or funnel-like chambers until near the broken line 106, see fig. 5, or the corresponding point on fig. 6.

Selv om dimensjonene, temperaturene og andre lignende para-metre kan varieres, kan det være nyttig å merke seg noen representative dimensjoner som ville kunne benyttes. Når det gjelder størrelsen av konstruksjonen vist på fig. 3A og 3B, tenker man seg at den kan strekke seg omtrent 150 m under vannflaten, og den kan ha en indre diameter på sitt videste punkt på omtrent 30 m. Temperaturen flere hundre meter under overflaten kan være omtrent 5°C, mens overflatevannet kan være omtrent 25°C. Arealet av tåkestrøms-sprayelementet kan være flere hundre kvadratmetre, f.eks. fra 200 m o til omtrent 600 m 2, og dette kan være tilfellet både for utfør-elseseksemplet på fig. 3B og også for arrangementene på fig. 5, hvor sprayelementene 104 er plassert i ringform rundt konstruksjonens akse. Temperaturene vil naturligvis vari-ere i henhold til omgivelsene, og størrelsen av konstruksjonen er naturligvis avhengig av den forønskede ytelse og mengden og temperaturene av det varme og kalde vann som er tilgjengelig eller som kan behandles. En enhet av denne størrelse vil kunne generere elektrisk energi av størrelses-orden 10 megawatt. Although the dimensions, temperatures and other similar parameters can be varied, it may be useful to note some representative dimensions that could be used. Regarding the size of the structure shown in fig. 3A and 3B, one imagines that it may extend about 150 m below the surface of the water, and it may have an inner diameter at its widest point of about 30 m. The temperature several hundred meters below the surface may be about 5°C, while the surface water may be approximately 25°C. The area of the mist stream spray element can be several hundred square meters, e.g. from 200 m o to approximately 600 m 2 , and this can be the case both for the design example in fig. 3B and also for the arrangements of FIG. 5, where the spray elements 104 are placed in ring form around the axis of the structure. The temperatures will of course vary according to the surroundings, and the size of the structure is of course dependent on the desired performance and the amount and temperatures of the hot and cold water available or treatable. A unit of this size will be able to generate electrical energy of the order of 10 megawatts.

Det vil forstås at foregående detaljerte beskrivelse og tegningene kun utgjør illustrerende utførelseseksempler på oppfinnelsen. Variasjoner og modifikasjoner i de viste kon-struksjoner kan naturligvis utføres. Istedenfor å benytte to oppadrettede spraysoner kan f.eks. et større eller mindre antall benyttes. Videre kan den flytende konstruksjon være fremstilt av armert betong eller av et annet sterkt materiale som har en eksponert overflate som ikke vil utsettes for korrosjon i for stor grad på grunn av vannet eller elemen-tene i kontakt med den. Kanalene kan være laget av ethvert egnet materiale, inklusive metall og armert plast. Ventiler, som ikke er vist på tegningene, ville kunne inkluderes for strømningsregulering og for å tillate sikker stansning. Tegningene er i mange tilfeller skjematiske og er ment for å lette forståelsen av funksjonen. Det vil derfor forstås at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til nøyaktig det som er vist på tegningene og beskrevet i det foregående. It will be understood that the preceding detailed description and the drawings only constitute illustrative embodiments of the invention. Variations and modifications in the constructions shown can of course be carried out. Instead of using two upwardly directed spray zones, e.g. a larger or smaller number is used. Furthermore, the floating construction can be made of reinforced concrete or of another strong material which has an exposed surface which will not be exposed to corrosion to a large extent due to the water or the elements in contact with it. The channels can be made of any suitable material, including metal and reinforced plastic. Valves, not shown in the drawings, could be included for flow control and to allow safe shutdown. The drawings are in many cases schematic and are intended to facilitate understanding of the function. It will therefore be understood that the present invention is not limited to exactly what is shown in the drawings and described above.

Claims

1. Device for producing power from temperature differences in water, comprising: intake means (56) for receiving water from a hot water source (54); dispersing means (64) for forming a mist of the hot water in the form of small droplets of hot water or brine distributed in water vapor formed by partial evaporation or boiling from the droplets, the vapor being the continuous phase; guide and container means (52) with considerable vertical extent for receiving the steam from the spreading means and guiding the steam in an upward direction under the influence of the difference in steam pressure between the main part of the guide and container means and the lower end thereof at the spreading means (64); means for condensing the water vapor coupled to the guide and container means (52) at a point along the height thereof after acceleration of the hot water droplets to a velocity sufficient to reach the upper end of the guide and container means; collection means (90) for collecting the water droplets at the higher level near the upper end of the guide and container means (52); evacuation means (68) for removing non-condensable gases from the guide and container means; power production means (60) for utilizing the pressure-height difference that is formed by raising the water in the guide and container means; characterized in that said means for condensing the water vapor comprise means (76, 78) for spraying water upwards in said guide and container means ( 52) at an angle oblique to the axis of the latter and with a kinetic energy in the vertical direction which is less than the difference in potential energy of the water at the upper end of the guide and container means (52) and the spreading means (64).

2. Device according to claim 1, characterized in that said means (76, 78) for spraying water into the guide and container means (52) spray the water mainly parallel to their walls in their upper section.

3. Device according to claim 1, characterized in that said spreading and mist-producing means (104) are placed outside the axis of the guide and container means (52<*>) in order to direct the drops upwards and inwards towards the axis of the guide and container means.

4. Device according to claim 2, characterized in that the collection means comprise converging means (88) which open into a separate water absorbing chamber (90) which is connected to the evacuation means (68).

5. Device according to claim 4, characterized in that means (92) are arranged to lead water down from said receiving chamber (90).

6. Device according to claim 1, characterized in that it comprises means for mounting the guide and container means (52") on land, means (116, 117) for sucking cold water from a nearby water area (114) and supplying said cold water to said condensing means (118), and means (134) for removing water vapor from the guide and container means at an intermediate point along the height of the guide and container means after acceleration of the water droplets to a velocity sufficient to reach the upper end of the guide - and the container means (52") and to lead the water vapor to the condensing means (118).

7. Device according to claim 1, characterized in that the intake (56) for hot water is located near the top of the guide and container means (52) for receiving hot water from the surface of the water area (54), and that extended channel means (72) are arranged to bring cold water from the depths of the water area for condensation of the water vapor.

8. Device according to claim 1, characterized in that the intake means (56) for hot water are placed near the top of the guide and container means (52), and that channel means (58) are arranged to lead the hot water received at said inlet (56) to said power generation means (60) located near the bottom of the guide and container means (52).

9. Device according to claim 1, characterized in that the intake means (122) for hot water are located near the bottom of the guide and container means (52") and that hot water from the intake is led to the spreading means (124).

10. Device according to claim 2, characterized by means (74) for supplying cold water to the spray means (76, 78).

11. Device according to claim 2, characterized in that a plurality of spraying means (76, 78) are arranged at different levels along the height of the guide and container means (52).

12. Device according to claim 2, characterized in that channel means (140) are arranged for supplying water to the spray means (13 9) from said collection means (126).