PL218792B1

PL218792B1 - Method for obtaining energy from the gas thermodynamic changes

Info

Publication number: PL218792B1
Application number: PL390582A
Authority: PL
Inventors: Stefan Bożydar Reszewski; Andrzej Gwóźdź; Adam Gwóźdź; Artur Gwóźdź
Original assignee: Adam Gwóźdź; Andrzej Gwóźdź; Artur Gwóźdź; Stefan Bożydar Reszewski
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2015-01-30
Also published as: PL390582A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu realizującego obieg termodynamiczny, przeznaczony do zasilania maszyn i urządzeń, jak również do napędzania generatorów prądotwórczych.The subject of the invention is a method of obtaining energy from thermodynamic changes of gas implementing a thermodynamic cycle, intended to power machines and devices, as well as to drive power generators.

Sposób uzyskiwania energii z ciepła atmosfery i wieloobiegowy silnik do tego sposobu w akumulacji energii do pneumatycznego napędu pojazdów kołowych znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 200 970. Sposób uzyskiwania energii z ciepła atmosfery w akumulacji energii do pneumatycznego napędu pojazdów kołowych polega na tym, że cała energia pochodzi z dwóch oddzielnych obiegów, obiegu głównego i obiegu pomocniczego, przy czym obieg główny na wykresie entropowym zawiera izobarę 1 MPa regeneracyjnego podgrzewania od temperatury około 105°K do temperatury atmosfery, izotermę atmosferycznego ogrzewania od ciśnienia 1 MPa do 0,1 MPa, izobarę 0,1 MPa regeneracyjnego ochładzania do temperatury około 105°K, izentropę rozprężania, izotermę około 75°K dolnego źródła ciepła w chłodnicy, którym jest strumień pary mokrej azotu i izentropę sprężania od 0,1 MPa do 1 MPa. Obieg pomocniczy zawiera izentropę sprężania od 0,1 MPa do 10 MPa, izotermę atmosferycznego ogrzewania do 0,1 MPa i izobarę chłodzenia w chłodnicy strumieniem pary przegrzanej azotu, przy czym chłodnica jest zasilana ciekłym azotem ze zbiornika kriogenicznego. Oba obiegi mają dwa wspólne parametry czynnika roboczego, ciśnienie 0,1 MPa i temperaturę około 75°K, zaś strumień tego czynnika w obiegu głównym jest 3,29 raza większy od masowego strumienia czynnika roboczego obiegu pomocniczego.The method of obtaining energy from the heat of the atmosphere and a multi-circuit engine for this method in the accumulation of energy for the pneumatic drive of wheeled vehicles is known from the Polish patent specification No. PL 200 970. The method of obtaining energy from the heat of the atmosphere in the accumulation of energy for the pneumatic drive of wheeled vehicles consists in the fact that all energy comes from two separate circuits, the main cycle and the auxiliary cycle, the main cycle in the entropy diagram contains an isobar of 1 MPa of regenerative heating from about 105 ° K to the temperature of the atmosphere, an atmospheric heating isotherm from a pressure of 1 MPa to 0.1 MPa, 0.1 MPa isobar of regenerative cooling to a temperature of about 105 ° K, expansion isentrope, an isotherm of about 75 ° K of the lower heat source in the cooler, which is a nitrogen wet vapor stream and a compression isentrope from 0.1 MPa to 1 MPa. The auxiliary circuit includes a compression isentrope from 0.1 MPa to 10 MPa, an atmospheric heating isotherm to 0.1 MPa and a cooling isobar in the cooler with a stream of superheated nitrogen vapor, the cooler being supplied with liquid nitrogen from a cryogenic vessel. Both circuits have two common parameters of the working medium, pressure 0.1 MPa and temperature of about 75 ° K, and the flow of this medium in the main circuit is 3.29 times greater than the mass flow of the working medium of the auxiliary circuit.

Sposób oraz urządzenie do zamiany energii cieplnej na pracę mechaniczną znane są z polskiego opisu patentowego nr PL 200 000. Sposób zamiany energii cieplnej na pracę mechaniczną polega na tym, że do obiegu turbiny włączany jest naprzemiennie pierwszy oraz drugi zespół przystosowany do magazynowania energii cieplnej. Dla zwiększenia efektywności przedstawionego sposobu zaproponowano schładzanie sprężonego gazu utleniającego do temperatury drugiego cyklu pracy przed przepuszczeniem go przez pierwszy zespół przystosowany do magazynowania energii cieplnej i następnie przy jego przechodzeniu przez pierwszy zespół, podwyższenie w następnym etapie temperatury do wartości odpowiadającej temperaturze trzeciego stopnia cyklu pracy.The method and device for converting thermal energy into mechanical work are known from the Polish patent description No. PL 200,000. The method of converting thermal energy into mechanical work consists in switching the turbine cycle alternately with the first and the second unit adapted to heat energy storage. In order to increase the efficiency of the presented method, it has been proposed to cool the compressed oxidizing gas to the temperature of the second cycle of operation before passing it through the first unit adapted to store thermal energy and then, as it passes through the first unit, increasing the temperature in the next step to a value corresponding to the temperature of the third stage of the operating cycle.

Sposób optymalizacji parametrów pracy pompy ciepła, układ pompy ciepła oraz pompa ciepła znane są z polskiego opisu patentowego nr PL 189 083. Sposób polega na tym, że w czasie pracy pompy ciepła, po osiągnięciu zadanej wartości parametru mierzonego na dolnym źródle ciepła, odwraca się obieg czynnika roboczego, przy czym przerywa się dopływ powietrza z pierwszego wentylatora na górne źródło ciepła i po chwili, gdy temperatura na powierzchni górnego źródła ciepła osiągnie w przybliżeniu wartość temperatury powietrza w pomieszczeniu ogrzewanym podaje się wentylatorem powietrze na górne źródło ciepła, a na dolne źródło podaje się wentylatorem powietrze z otoczenia zewnętrznego i gdy na dolnym źródle ciepła mierzony parametr osiągnie zadaną wartość, ponownie przełącza się obieg w przeciwnym kierunku, przerywa się podawanie powietrza na górne źródło ciepła i dalej wymienione czynności powtarza się cyklicznie w tej samej kolejności, przy czym kierunki ruchu powietrza zmienia się stosownie do zmian kierunku obiegu czynnika roboczego tak, że w każdym obiegu górne źródło ciepła omywane jest powietrzem z pomieszczenia ogrzewanego, a dolne źródło ciepła omywane jest powietrzem z otoczenia, przy czym korzystnie do sterowania strumieni powietrza stosuje się kanały wentylacyjne i przepustnice powietrza. Przedmiotem zgłoszenia jest również układ pompy ciepła i pompa ciepła.The method of optimizing the operating parameters of the heat pump, the heat pump system and the heat pump are known from the Polish patent description No. PL 189 083. The method consists in the fact that during the heat pump operation, after reaching the set value of the parameter measured on the lower heat source, the circulation is reversed the working medium, whereby the air supply from the first fan to the upper heat source is interrupted, and after the temperature on the surface of the upper heat source reaches approximately the value of the air temperature in the heated room, air is fed to the upper heat source with the fan, and the lower source is supplied to air from the external environment is ventilated and when the measured parameter on the lower heat source reaches the set value, the circulation is switched back in the opposite direction, the air supply to the upper heat source is stopped and the following activities are repeated cyclically in the same order, the directions of movement air changes according to changes in the direction of the working medium circulation so that in each circulation the upper heat source is washed with air from the heated room, and the lower heat source is washed with ambient air, preferably ventilation ducts and air dampers are used to control the air flows. The subject of the notification is also a heat pump system and a heat pump.

Sposób i układ do wytwarzania energii znane są z polskiego opisu patentowego nr PL 172 839. Według sposobu, doprowadza się energię cieplną do płynu roboczego w zbiorniku wystarczającą do przekształcenia płynu roboczego w parę, a płyn roboczy jest przepuszczany w postaci pary do generatora do przekształcania energii w nim zawartej w pracę mechaniczną. Płyn roboczy jest następnie zawracany do zbiornika. Dla zwiększenia sprawności tego procesu, do płynu roboczego w zbiorniku jest dodawany gaz mający ciężar cząsteczkowy nie większy niż przybliżony ciężar cząsteczkowy płynu roboczego i gaz ten jest oddzielany z płynu roboczego za zbiornikiem. Układ zawiera zbiornik do doprowadzania gazu do płynu roboczego w urządzeniu grzewczym i przewód do zawracania ochłodzonego, skroplonego płynu roboczego do urządzenia grzewczego, oraz skraplacz do oddzielania gazu z ochłodzonego, skroplonego płynu roboczego.The method and system for generating energy are known from Polish Patent No. PL 172 839. According to the method, sufficient thermal energy is supplied to the working fluid in the tank to convert the working fluid into steam, and the working fluid is passed as steam to the generator for converting energy. in it contained in mechanical work. The working fluid is then returned to the tank. To increase the efficiency of this process, a gas having a molecular weight no greater than the approximate molecular weight of the working fluid is added to the working fluid in the reservoir, and the gas is separated from the working fluid downstream of the reservoir. The system includes a tank for supplying gas to the working fluid in the heating apparatus, a conduit for returning the cooled condensed working fluid to the heating apparatus, and a condenser for separating gas from the cooled condensed working fluid.

Sposób i urządzenie do wytwarzania energii znany z brytyjskiego opisu patentowego nr GBThe method and device for generating energy known from British Patent Specification No. GB

824492, polega na zastosowaniu czynnika roboczego, który jest gazem w temperaturach i ciśnieniach otoczenia, przy czym doprowadza się energię cieplną do czynnika roboczego w zbiorniku wystarczająPL 218 792 B1 cą do przekształcenia czynnika roboczego w gaz, który kierowany jest do turbiny przekształcania energii w nim zawartej w pracę mechaniczną. Następnie gaz spręża i skrapla i ponownie skroplony czynnik roboczy odparowuje się. Do przemian termodynamicznych czynnika roboczego wykorzystuje się ciepło, zwłaszcza na wyjściu z turbiny cieplnej pobierane bezpośrednio lub pośrednio z atmosfery lub z wód, takich jak rzeki, jeziora i podobne, albo z gazów spalinowych, środków chłodzących oraz innych źródeł ciepła odlotowego, ponadto źródłem energii jest ciepło słoneczne zawarte w powietrzu i wodach powierzchniowych lub ciepło z wnętrza ziemi zawarte w gorącej wodzie źródlanej lub gorącej wodzie oraz parze wodnej nieprzerwanie odprowadzanej w pewnych obszarach wulkanicznych.824492, consists in the use of a working medium which is a gas at ambient temperatures and pressures, whereby thermal energy is supplied to the working medium in the tank sufficient to convert the working medium into gas, which is directed to the turbine converting the energy contained in it in mechanical work. The gas then compresses and condenses, and the re-liquefied working medium is evaporated. For thermodynamic transformations of the working medium, heat is used, especially at the output of a thermal turbine, taken directly or indirectly from the atmosphere or from waters such as rivers, lakes and the like, or from exhaust gases, cooling agents and other waste heat sources, and the source of energy is solar heat contained in air and surface water, or earth heat contained in hot spring water or hot water and water vapor continuously discharged in certain volcanic areas.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w parowaczu utrzymuje się stałą temperaturę parowania i/lub stałe ciśnienie parowania, które mierzy się i kontroluje ciągle czujnikiem temperatury i czujnikiem ciśnienia, jednocześnie w skraplaczu utrzymuje się stałą temperaturę skraplania i/lub stałe ciśnienie skraplania, które mierzy się i kontroluje ciągle czujnikiem temperatury i czujnikiem ciśnienia, ponadto w parowaczu reguluje się i utrzymuje temperaturę parowania wyższą od temperatury skraplania i/lub ciśnienie parowania wyższe od ciśnienia skraplania, które reguluje się i utrzymuje w skraplaczu.The essence of the method according to the invention consists in the fact that the evaporator maintains a constant evaporating temperature and / or constant evaporating pressure, which is measured and constantly monitored with a temperature sensor and a pressure sensor, while at the same time a constant condensing temperature and / or a constant condensing pressure are maintained in the condenser, which are continuously measured and monitored with a temperature sensor and a pressure sensor, furthermore the evaporator regulates and maintains an evaporating temperature above the condensing temperature and / or an evaporating pressure above the condensing pressure which is regulated and maintained in the condenser.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu reguluje się zewnętrznym źródłem ciepła, a temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się zewnętrznym źródłem chłodu, najkorzystniej jest, gdy zewnętrznym źródłem ciepła jest górne źródło ciepła, a zewnętrznym źródłem chłodu jest dolne źródło ciepła.Preferably, the evaporation temperature and evaporator pressure are controlled by an external heat source, and the condensing temperature and condenser pressure are controlled by an external cooling source, most preferably the external heat source is the overhead heat source and the external coolant is the underfloor heat source.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu oraz temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się co najmniej jednym układem ziębno - grzejnym, przy czym ilością nośnika ciepła w układzie ziębno - grzejnym reguluje się co najmniej jedną sprężarką.Preferably, the evaporating temperature and the evaporating pressure in the evaporator as well as the condensing temperature and condensing pressure in the condenser are controlled by at least one cooling / heating system, the amount of heat carrier in the cooling / heating system being controlled by at least one compressor.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu oraz temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się, co najmniej dwoma układami ziębno - grzejnymi, przy czym pierwszy wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu, a drugi wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu, natomiast pierwszy wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu, a drugi wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w pierwszym i w drugim układzie ziębno - grzejnym reguluje się, co najmniej jednym zaworem i/lub co najmniej jedną sprężarką.Preferably, the evaporating temperature and the evaporating pressure in the evaporator, as well as the condensing temperature and the condensing pressure in the condenser, are controlled by at least two cooling and heating systems, the first exchanger of the first cooling and heating system being placed in the evaporator, and the second exchanger of the first cooling and heating system. is placed in the condenser, while the first exchanger of the second cooling and heating system is placed in the condenser, and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the evaporator, with the amount of heat carrier circulating in the first and second cooling and heating systems being regulated at least one valve and / or at least one compressor.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu oraz temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się dwustopniowo dwoma układami układem ziębno - grzejnym, przy czym pierwszy wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu, a drugi wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu.Preferably, the evaporating temperature and pressure in the evaporator, as well as the condensing temperature and the condensing pressure in the condenser, are controlled in two stages by means of two cooling and heating systems, whereby the first exchanger of the first cooling and heating system is placed in the evaporator, and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the condenser.

Korzystnie, temperaturę parowania i/lub ciśnienie parowania w parowaczu reguluje się wymiennikiem zwrotnym.Preferably, the evaporating temperature and / or the evaporating pressure in the evaporator is controlled by the reflux.

Korzystnie, skraplany w skraplaczu ciekły czynnik roboczy dodatkowo ochładza się układem ziębniczym, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w układzie ziębniczym z wymiennikiem reguluje się sprężarką.Preferably, the liquid working medium condensed in the condenser is additionally cooled by a refrigerating system, the amount of heat transferring circulating in the refrigerating system with the exchanger being controlled by the compressor.

Korzystnie, parowy czynnik roboczy w parowaczu dodatkowo ochładza się w układzie ziębniczym, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w układzie ziębniczym z wymiennikiem reguluje się sprężarką.Preferably, the steam working medium in the evaporator is additionally cooled in the refrigeration circuit, the amount of heat carrier circulating in the exchanger refrigeration circuit is controlled by the compressor.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu oraz temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się, co najmniej jednym układem ziębno - grzejnym, którego pierwszy wymiennik umieszcza się w parowaczu, a drugi wymiennik w skraplaczu, przy czym ilością ciepła doprowadzanego do parowacza reguluje się umieszczonym przed parowaczem, dodatkowym wymiennikiem ciepła odprowadzającym jego nadmiar na zewnątrz układu.Preferably, the evaporating temperature and the evaporating pressure in the evaporator as well as the condensing temperature and the condensing pressure in the condenser are controlled by at least one cooling and heating system, the first exchanger of which is placed in the evaporator and the second exchanger in the condenser, with the amount of heat supplied to the evaporator being regulated by located in front of the evaporator, an additional heat exchanger that discharges its excess outside the system.

Korzystnie, temperaturę parowania i ciśnienie parowania w parowaczu oraz temperaturę skraplania i ciśnienie skraplania w skraplaczu reguluje się, co najmniej jednym układem ziębno - grzejnym, którego pierwszy wymiennik umieszcza się w parowaczu, a drugi wymiennik w skraplaczu, przy czym ilością ciepła odprowadzanego z parowacza reguluje się umieszczonym za parowaczem, dodatkowym wymiennikiem ciepła odprowadzającym jego nadmiar na zewnątrz układu.Preferably, the evaporating temperature and the evaporating pressure in the evaporator, as well as the condensing temperature and the condensing pressure in the condenser, are controlled by at least one cooling and heating system, the first exchanger of which is placed in the evaporator and the second exchanger in the condenser, with the amount of heat discharged from the evaporator being controlled by There is an additional heat exchanger located behind the evaporator, which discharges its excess outside the system.

Korzystnie, gazowy czynnik roboczy z parowacza ciągle porcjuje się, w silniku pneumatycznym tłokowym, przy czym każda porcja odpowiada objętości silnika, po czym każdą porcję tłokiem przemieszcza się do skraplacza, a skroplony ciekły czynnik roboczy ze skraplacza ciągle porcjuje się i pompą cieczy cyklicznie pompuje się do parowacza.Preferably, the gaseous working medium from the evaporator is continuously portioned in a piston air motor, each portion corresponding to the volume of the engine, then each portion is moved by the piston to the condenser, and the liquefied operating fluid from the condenser is continuously portioned and the liquid pump is pumped cyclically. to the steamer.

PL 218 792 B1PL 218 792 B1

Korzystnie, gazowy czynnik roboczy porcjuje się i jednocześnie skroplony ciekły czynnik roboczy porcjuje się i pompuje.Preferably, the gaseous working medium is portioned and the liquefied working medium is portioned and pumped simultaneously.

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych według wynalazku, transformuje energię zawartą w przemianach fazowych na pracę mechaniczną z wykorzystaniem różnicy temperatur pomiędzy dwoma źródłami i wynikającej z niej różnicy ciśnień oraz różnych stanów skupienia substancji realizującej obieg. Różnicę entalpii oraz różnicę gęstości wynikających ze stanów skupienia substancji w poszczególnych punktach realizacji obiegu, sposób przetwarza na pracę mechaniczną, a uzyskaną pracę mechaniczną można transformować na energię elektryczną poprzez zastosowanie odpowiedniego generatora prądu stałego lub zmiennego. Wydajność sposobu zależy od rodzaju użytego czynnika roboczego realizującego obieg, różnicy temperatur źródeł ciepła jak również od różnicy pól powierzchni tłoków maszyn wyporowych. Czynnikiem roboczym realizującym obieg w przypadku opisywanego urządzenia może być każdy płyn, w którym zachodzą przemiany parowania i skraplania w przedziale temperatur, w którym znajdują się źródła ciepła.The method of obtaining energy from thermodynamic changes according to the invention transforms the energy contained in the phase changes into mechanical work with the use of the temperature difference between two sources and the resulting pressure difference as well as the various states of matter carrying out the circulation. The enthalpy difference and the difference in density resulting from the aggregate states of substances at individual points of the cycle are transformed into mechanical work, and the obtained mechanical work can be transformed into electricity by using an appropriate generator of direct or alternating current. The efficiency of the method depends on the type of working medium used for the circulation, the temperature difference of the heat sources as well as the difference in the areas of the pistons of displacement machines. The working factor carrying out the circulation in the case of the described device can be any fluid in which the changes of evaporation and condensation take place in the temperature range in which the heat sources are located.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie realizacji i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia odwzorowanie realizowanego obiegu termodynamicznego na wykresie fazowym czynnika roboczego, fig. 2 - podstawowy układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych w ujęciu schematycznym, fig. 3 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych wyposażony w jeden układ ziębno - grzejny, fig. 4 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych ze wstępnym podgrzewaczem cieczy i tłokowym silnikiem pneumatycznym, którego tłok połączony jest łącznikiem z tłokiem pompy cieczy, fig. 5 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych wyposażony w tłokowy silnik pneumatyczny i wstępny podgrzewacz cieczy, fig. 6 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z układem ziębno - grzejnym i dodatkowym wymiennikiem odprowadzającym nadmiar energii przed parowaczem, fig. 7 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z układem ziębno - grzejnym i dodatkowym wymiennikiem odprowadzającym nadmiar energii za parowaczem, fig. 8 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych wyposażony w system ziębno - grzejny i wymiennik zwrotny, fig. 9 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych wyposażony w system ziębno - grzejny ze wstępnym podgrzewaczem cieczy i dodatkowym wymiennikiem odprowadzającym nadmiar ciepła do skraplacza, fig. 10 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z wymiennikiem pośrednim, fig. 11 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z dwoma układami ziębno - grzejnymi, fig. 12 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z dodatkowym układem ziębniczym parowacza, fig. 13 - układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych z dodatkowym układem ziębniczym skraplacza.The subject of the invention is explained in the embodiment and in the drawing, in which Fig. 1 shows a representation of the thermodynamic cycle on the phase diagram of the working medium, Fig. 2 - the basic system for obtaining energy from thermodynamic changes in a schematic view, Fig. 3 - a system for obtaining energy from thermodynamic changes, energy from thermodynamic transformations equipped with one cooling and heating system, Fig. 4 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations with a liquid preheater and a piston air motor, the piston of which is connected with a connector to the piston of the liquid pump, Fig. 5 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations equipped with a piston air motor and a liquid preheater, Fig. 6 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations with a cooling and heating system and an additional heat exchanger removing excess energy before the evaporator, Fig. 7 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations from chilling arrangement - a heating and additional heat exchanger carrying away excess energy after the evaporator, Fig. 8 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations equipped with a cooling and heating system and a return exchanger, Fig. 9 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations equipped with a cooling and heating system with liquid pre-heater and an additional heat exchanger carrying excess heat to the condenser, Fig. 10 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations with an intermediate exchanger, Fig. 11 - system for obtaining energy from thermodynamic transformations with two cooling and heating systems, Fig. 12 - system for obtaining energy from thermodynamic changes with an additional cooling system of the evaporator, Fig. 13 - system for obtaining energy from thermodynamic changes with an additional cooling system of the condenser.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w którym czynnikiem roboczym jest dwutlenek węgla, a podstawowy układ do uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych przedstawia fig. 2. Układ ten pracuje w obiegu zamkniętym, a dwutlenek węgla przemieszcza się ciągle. W parowaczu ZC1 ciekły czynnik roboczy podgrzewa się i odparowuje. Ciepło konieczne do odparowania czynnika roboczego dostarczane jest z górnego źródła ciepła GC. Po odparowaniu parą dwutlenku węgla napędza się silnik pneumatyczny SP i wytwarza energię mechaniczną odbieraną przez zewnętrzny odbiornik energii G. Wykorzystany parowy dwutlenek węgla w skraplaczu ZC2 ochładza się i skrapla, przez co dodatkowo napędza silnik pneumatyczny SP. Ciepło skraplania dwutlenku węgla rozpraszane jest w dolnym źródle ciepła DC. Ochłodzony i skroplony dwutlenek węgla ze skraplacza ZC2, pompą cieczy PW1 pompuje się do parowacza ZC1, w którym utrzymuje się stałą temperaturę parowania Tp = +5°C i stałe ciśnienie parowania Pp = 3,97 MPa. Temperaturę parowania Tp mierzy się i kontroluje ciągle czujnikiem temperatury T, a ciśnienie parowania Pp mierzy się i kontroluje ciągle czujnikiem ciśnienia M. Jednocześnie w skraplaczu ZC2 utrzymuje się stałą temperaturę skraplania Ts = -5°C i stałe ciśnienie skraplania Ps = 3,05 MPa, które również ciągle mierzy się i kontroluje czujnikiem temperatury T i czujnikiem ciśnienia M. Ponadto w parowaczu ZC1 reguluje się i utrzymuje wyższą temperaturę parowania Tp i wyższe ciśnienie parowania Pp od temperatury skraplania Ts i ciśnienia skraplania Ps, które reguluje się i utrzymuje w skraplaczu ZC2.The method of obtaining energy from thermodynamic changes of a gas, in which the working medium is carbon dioxide, and the basic system for obtaining energy from thermodynamic changes is shown in Fig. 2. The system works in a closed cycle, and the carbon dioxide is constantly moving. In the ZC1 evaporator, the liquid working medium is heated up and evaporates. The heat necessary for the evaporation of the working medium is supplied from the upper GC heat source. After evaporation of carbon dioxide steam, the air motor SP is driven and generated mechanical energy received by the external energy receiver G. The used vapor carbon dioxide in the condenser ZC2 cools and condenses, which additionally drives the air motor SP. The heat of condensation of carbon dioxide is dissipated in the lower DC heat source. The cooled and liquefied carbon dioxide from the condenser ZC2 is pumped with the liquid pump PW1 to the evaporator ZC1, where the constant evaporation temperature Tp = + 5 ° C and constant evaporation pressure Pp = 3.97 MPa are maintained. The evaporation temperature Tp is measured and continuously monitored with the temperature sensor T, and the evaporation pressure Pp is measured and continuously monitored with the pressure sensor M. At the same time, the condenser ZC2 maintains a constant condensing temperature Ts = -5 ° C and a constant condensing pressure Ps = 3.05 MPa , which are also continuously measured and controlled by the temperature sensor T and the pressure sensor M. Moreover, in the evaporator ZC1, a higher evaporation temperature Tp and a higher evaporation pressure Pp are controlled and maintained than the condensation temperature Ts and the condensation pressure Ps, which are regulated and maintained in the condenser ZC2 .

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu w układzie przedstawionym na fig. 3 przebiega jak w przykładzie pierwszym 1 z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts i ciśnienia skraplania Ps w skraplaczuThe method of obtaining energy from thermodynamic transformations of the gas in the system shown in Fig. 3 is as in the first example 1, with the difference that the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the evaporator ZC1 and the condensation temperature Ts and the condensation pressure Ps in the condenser

ZC2, reguluje się ilością nośnika ciepła krążącego w układzie ziębno - grzejnym utworzonym przez sprężarkę S1 i zawór rozprężny ZR1.ZC2, is regulated by the amount of heat carrier circulating in the cooling and heating system formed by the compressor S1 and the expansion valve ZR1.

PL 218 792 B1PL 218 792 B1

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu w układzie przedstawionym na fig. 4, przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ochłodzony i skroplony ciekły dwutlenek węgla ze skraplacza ZC2, pompą cieczy PW1 pompuje się do parowacza ZC1 poprzez wstępny podgrzewacz cieczy WN włączony w układ poprzez zawór regulacyjny ZT1. Sposób ten realizowany jest na dwóch poziomach ciśnienia, odwzorowanych na wykresie fazowym z fig. 1. Ciekły dwutlenek węgla podgrzewany jest we wstępnym podgrzewaczu cieczy WN, a energia cieplna pobierana jest z górnego źródła ciepła GC, w ilości odpowiadającej różnicy entalpii Ah pomiędzy pierwszym punktem 1 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp, o parametrach Pp = 3,97 MPa, TP = -5°C, entalpii h1 = 188 kJ/kg w obszarze cieczy przechłodzonej i drugim punktem 2 wyznaczonym przez przecięcie izotermy parowania przy temperaturze parowania Tp z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp i linią nasycenia LN rozdzielającą dwutlenek węgla od stanu dwufazowego, o parametrach Pp = 3,97 MPa i TP = +5°C i entalpii h2 = = 212 kJ/kg. W drugim punkcie 2 dwutlenek węgla znajduje się w stanie nasyconym i transportowany jest dalej przewodami rurowymi do parowacza ZC1, w którym podgrzewa się go aż do wrzenia przy stałym ciśnieniu. W parowaczu ZC1 wrzący dwutlenek węgla odparowuje, a strumień pary jest wprost proporcjonalny do strumienia dostarczonego ciepła i odwrotnie proporcjonalny do ciepła parowania dwutlenku węgla. Przemiana parowania dwutlenku węgla realizowana jest pomiędzy drugim punktem 2 i trzecim punktem 3 i przebiega przy ciśnieniu parowania Pp = 3,97 MPa, temperaturze parowania ₃ The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas in the system shown in Fig. 4 is as in the first example, with the difference that the cooled and liquefied liquid carbon dioxide from the condenser ZC2, liquid pump PW1 is pumped to the evaporator ZC1 through the liquid preheater WN connected in the system through the ZT1 control valve. The method is carried out at two pressure levels, mapped in the phase diagram of Fig. 1. The liquid carbon dioxide is heated in the WN liquid preheater, and the thermal energy is taken from the upper heat source GC, in an amount corresponding to the difference in enthalpy Ah between the first point 1 determined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp, with the parameters Pp = 3.97 MPa, TP = -5 ° C, enthalpy h1 = 188 kJ / kg in the area of the supercooled liquid and the second point 2 defined by intersection of the evaporation isotherm at the evaporation temperature Tp with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp and the LN saturation line separating the carbon dioxide from the two-phase state, with the parameters Pp = 3.97 MPa and TP = + 5 ° C and enthalpy h2 = = 212 kJ / kg. In the second point 2, the carbon dioxide is in a saturated state and is transported further by pipes to the evaporator ZC1, where it is heated to boiling under constant pressure. In the ZC1 evaporator, the boiling carbon dioxide evaporates, and the vapor stream is directly proportional to the heat supplied and inversely proportional to the heat of carbon dioxide evaporation. The conversion of carbon dioxide evaporation is carried out between the second point 2 and the third point 3 and takes place at the evaporation pressure Pp = 3.97 MPa, evaporation temperature ₃

Tp = +5°C, oraz entalpii h3 = 427 kJ/kg przy objętości właściwej dla pary nasyconej v3 = 0,00875 m³/kg. Trzeci punkt 3 wyznaczony jest przez przecięcie izotermy parowania przy temperaturze parowania Tp z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego. Strumień par dwutlenku węgla wprowadzany jest do silnika pneumatycznego SP, wypełnia go i równocześnie przesuwa tłok parowy TP ruchem jednostajnym lub zmiennym. Charakter tego ruchu uzależniony jest od intensywności przemiany parowania oraz temperatury górnego źródła ciepła GC. W chwili, gdy tłok parowy TP silnika pneumatycznego SP przesunie się w położenie skrajne następuje zamknięcie zaworu doprowadzającego parę ZPd, którym reguluje się dopływ pary do wypełnianej przestrzeni znajdującej się po lewej i prawej stronie tłoka parowego TP i jednocześnie otwiera się zawór doprowadzający parę ZPd do wypełnianej przestrzeni znajdującej się po lewej i prawej stronie tłoka parowego TP regulującego dopływ pary. W tym samym momencie po lewej i prawej stronie tłoka parowego TP otwierają się zawory odprowadzające parę ZPo, którą była wypełniona przestrzeń po lewej i prawej stronie tłoka parowego TP silnika pneumatycznego SP, do skraplacza ZC2. Wypływ pary z przestrzeni po lewej i prawej stronie tłoka parowego TP silnika pneumatycznego SP do skraplacza ZC2, ilustruje przemiana rozprężania pomiędzy trzecim punktem 3 i czwartym punktem 4, który znajduje się pomiędzy piątym punktem 5 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego, Ps = 3,05 MPa, Ts = -5°C i entalpii h5 = 433,46 kJ/kg, a szóstym punktem 6 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps i linią nasycenia LN rozdzielającą ciecz od stanu dwufazowego, o parametrach Ps = 3,05 MPa, Ts = -5°C i entalpii h6 = 188,23 kJ/kg. Ciepło skraplania dwutlenku węgla, który wpłynął do skraplacza ZC2, odbierane jest i rozpraszane dolnym źródłem ciepła DC, co powoduje skroplenie dwutlenku węgla przy stałym ciśnieniu skraplania Ps. Ilość cieczy nasyconej wytworzonej w przemianie skraplania jest uzależniona od intensywności przemiany skraplania oraz temperatury dolnego źródła ciepła DC. Przemianę skraplania ilustruje przemiana pomiędzy czwartym punktem 4 i szóstym punktem 6. Pompą cieczy PW1 pompuje się ciekły dwutlenek węgla, rurociągiem przez zawór doprowadzający ciecz ZCd do przestrzeni, po lewej i prawej stronie tłoka cieczowego TC. Ruch tłoka tej pompy PW1 wymuszany jest tłokiem silnika pneumatycznego SP za pomocą łącznika RM. W chwili, gdy otwarty jest zawór doprowadzający ciecz ZCd po lewej stronie tłoka silnika pneumatycznego SP, otwarty jest również zawór odprowadzający ciecz ZCo z przestrzeni znajdującej się po przeciwnej stronie pompy PW1. Ruch tłoka cieczowego TC w prawo albo lewo powoduje przetłaczanie cieczy nasyconej do wstępnego podgrzewacza cieczy WN pracującego przy ciśnieniu parowania cieczy Pp w pierwszym punkcie 1. W celu pokonania różnicy sił wynikających z różnicy ciśnień pomiędzy izobarą parowania i skraplania, ciecz doprowadzaną do pompy cieczy PW1 i ciecz parującą w parowaczu ZC1, przetłacza się tłokami TP, TC o różnych powierzchniach przekrojów poprzecznych, przy czym przekrój poprzeczny tłoka parowego TP jest większy niż przekrój poprzeczny tłoka cieczowego TC. Ze względu na fakt, że ilość energii koniecznej do przetłoczenia cieczy jestTp = + 5 ° C, and enthalpy h3 = 427 kJ / kg at the specific volume for saturated steam v3 = 0.00875 m ³ / kg. The third point 3 is determined by the intersection of the evaporation isotherm at the evaporation temperature Tp with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp and the saturation line LN separating the superheated vapor area from the two-phase state. The stream of carbon dioxide vapors is introduced into the SP air motor, fills it and simultaneously moves the TP steam piston in a uniform or alternating motion. The nature of this movement depends on the intensity of the evaporation transformation and the temperature of the upper GC heat source. When the TP steam piston of the SP air motor moves to its extreme position, the ZPd steam supply valve is closed, which regulates the steam supply to the filled space located on the left and right side of the TP steam piston, and at the same time opens the ZPd steam supply valve to the filled space on the left and right sides of the steam piston TP that regulates the steam supply. At the same time, on the left and right sides of the TP steam piston, the ZPo steam discharge valves, which was filled with the space on the left and right sides of the TP steam piston of the SP air motor, to the ZC2 condenser, open. The outflow of steam from the space on the left and right side of the steam piston TP of the SP air motor to the condenser ZC2 illustrates the expansion transition between the third point 3 and the fourth point 4, which is between the fifth point 5 defined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts with the condensation isobar at the condensation pressure Ps and the saturation line LN separating the superheated vapor area from the two-phase state, Ps = 3.05 MPa, Ts = -5 ° C and enthalpy h5 = 433.46 kJ / kg, and the sixth point 6 determined by the intersection of the condensation isotherm at condensation temperature Ts with the condensation isobar at the condensation pressure Ps and the saturation line LN separating the liquid from the two-phase state, with the parameters Ps = 3.05 MPa, Ts = -5 ° C and enthalpy h6 = 188.23 kJ / kg. The heat of condensation of carbon dioxide that has flowed into the condenser ZC2 is collected and dissipated with the lower DC heat source, which causes the carbon dioxide to condense at a constant condensation pressure Ps. The amount of saturated liquid produced in the condensation transformation depends on the intensity of the condensation transformation and the temperature of the lower DC heat source. The conversion of condensation is illustrated by the conversion between the fourth point 4 and the sixth point 6. The liquid pump PW1 pumps liquid carbon dioxide through a pipeline through the liquid supply valve ZCd into the space left and right of the liquid piston TC. Movement of the piston of this PW1 pump is forced by the piston of the SP air motor by means of the RM connector. When the liquid supply valve ZCd on the left side of the piston of the SP air motor is open, the liquid discharge valve ZCo from the space opposite to the pump PW1 is also open. Moving the liquid piston TC to the right or left forces the saturated liquid to the liquid preheater WN operating at the liquid vapor pressure Pp at first point 1. In order to overcome the difference of forces resulting from the pressure difference between the evaporation and condensation isobar, the liquid fed to the liquid pump PW1 and the liquid evaporating in the evaporator ZC1 is forced through the pistons TP, TC with different cross-sectional areas, the cross-section of the steam piston TP being greater than the cross-section of the liquid piston TC. Due to the fact that the amount of energy required to pump the liquid is

PL 218 792 B1 mniejsza niż ilość energii, jaka jest generowana przez przemiany fazowe, nadwyżka tej energii kierowana jest przez przekładnie mechaniczną PZ połączoną z łącznikiem RM, do zewnętrznego odbiornika energii G. Realizowany sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu wytwarza energię uzyskaną z przemian fazowych realizowanych w prawobieżnym obiegu termodynamicznym zgodnie z punktami 1, 2, 3, 4, 6 zaznaczonymi na wykresie fazowym, realizowanym na dwóch poziomach ciśnienia.PL 218 792 B1 smaller than the amount of energy that is generated by phase transitions, the surplus of this energy is directed through the mechanical transmission PZ connected with the RM connector, to the external energy receiver G. The implemented method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas produces energy obtained from phase transformations carried out in a right-handed thermodynamic cycle in accordance with points 1, 2, 3, 4, 6 marked on the phase diagram, realized at two pressure levels.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 5, przebiega jak w przykładzie trzecim z tą różnicą, że pompę cieczy PW1 zasila się napędem zewnętrznym NA, natomiast przemiana parowania dwutlenku węgla realizowana jest pomiędzy drugim punktem 2 przy ciśnieniu parowania Pp = 4,50 MPa, temperaturze parowania Tp = +10°C oraz entalpii h2 = 225,47 kJ/kg i trzecim punktem 3 przy ciśnieniu parowania Pp = 4,50 MPa, temperaturze parowaniaThe method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 5, is as in the third example, with the difference that the liquid pump PW1 is powered by an external drive NA, while the transformation of carbon dioxide evaporation is carried out between the second point 2 at the evaporation pressure Pp = 4.50 MPa, evaporation temperature Tp = + 10 ° C and enthalpy h2 = 225.47 kJ / kg and the third point 3 at the evaporation pressure Pp = 4.50 MPa, evaporating temperature

Tp = +10°C oraz entalpii h3 = 423,3 kJ/kg, ponadto przebiega przy objętości właściwej dla pary nasyconej ₃ v3 = 0,00743 m³/kg. Trzeci punkt 3 wyznaczony jest przez przecięcie izotermy parowania przy temperaturze parowania Tp z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego. Wypływ pary ilustruje przemiana rozprężania dwutlenku węgla pomiędzy trzecim punktem 3 i czwartym punktem 4, który znajduje się pomiędzy piątym punktem 5 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts = 0°C z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps = 3,49 MPa i entalpią h5 = 431,05 kJ/kg, oraz linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego, a szóstym punktem 6 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps i linią nasycenia LN rozdzielającą ciecz od stanu dwufazowego, o parametrach ciśnienie skraplania Ps = 3,49 MPa, temperatura skraplania Ts = 0°C i entalpii h6 = 200 kJ/kg.Tp = + 10 ° C and enthalpy h3 = 423.3 kJ / kg, moreover, it runs at the specific volume for saturated steam of ₃ v3 = 0.00743 m ³ / kg. The third point 3 is determined by the intersection of the evaporation isotherm at the evaporation temperature Tp with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp and the saturation line LN separating the superheated vapor area from the two-phase state. The vapor flow is illustrated by the transformation of carbon dioxide expansion between the third point 3 and the fourth point 4, which is between the fifth point 5 defined by the intersection of the condensation isotherm at a condensation temperature of Ts = 0 ° C with the condensation isobar at the condensation pressure Ps = 3.49 MPa and the enthalpy h5 = 431.05 kJ / kg, and the LN saturation line separating the superheated vapor area from the two-phase state, and the sixth point 6 determined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts with the condensation isobar at the condensation pressure Ps and the saturation line LN separating the liquid from the two-phase state , with the parameters: condensation pressure Ps = 3.49 MPa, condensation temperature Ts = 0 ° C and enthalpy h6 = 200 kJ / kg.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 6, przebiega jak w przykładzie pierwszym albo trzecim albo czwartym z tą różnicą, że czynnikiem roboczym jest mieszanina azeotropowa zawierająca pentafluoroetan (125) w ilości 50% oraz trifluoroetanu w ilości 50% o nazwie handlowej R 507a. Przemiana parowania R 507a realizowana jest pomiędzy drugim punktem 2 Pp = 1,289 MPa, przy temperaturze parowania Tp = +25°C, oraz entalpii h2 = 231,32 kJ/kg i trzecim punktem 3 Pp = 1,289 MPa, przy temperaturze parowania TP = +25°C, oraz entalpii h3 = 371,9 kJ/kg i przebiega przy ciśnieniu parowania przy objętości właściwej dla pary na₃ syconej v3 = 0,01486 m³/kg. Trzeci punkt 3 wyznaczony jest przez przecięcie izotermy parowania przy temperaturze parowania Tp z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego. Wypływ pary ilustruje przemiana rozprężania czynnika roboczego R 507a pomiędzy trzecim punktem 3 i czwartym punktem 4, który znajduje się pomiędzy piątym punktem 5 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts = +10°C z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps = 0,85 MPa i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego, Ps = 0,85 MPa, Ts = +10°C i entalpią h5 = 366,94 kJ/kg, a szóstym punktem 6 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps i linią nasycenia LN rozdzielającej ciecz od stanu dwufazowego, o parametrach Ps = 0,85 MPa, Ts = +10°C i entalpią h6 = 212,33 kJ/kg. Ponadto, temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts i ciśnienie skraplania Ps w skraplaczu ZC2 reguluje się jednym układem ziębno - grzejnym, którego pierwszy wymiennik umieszcza się w parowaczu ZC1, a drugi wymiennik w skraplaczu ZC2, przy czym ilością ciepła doprowadzanego do parowacza ZC1 reguluje się umieszczonym przed parowaczem ZC1, dodatkowym wymiennikiem ciepła WD odprowadzającym jego nadmiar na zewnątrz układu.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 6, is as in the first, third or fourth examples, with the difference that the working medium is an azeotropic mixture containing pentafluoroethane (125) in the amount of 50% and trifluoroethane in the amount of 50%. with the trade name R 507a. The conversion of evaporation R 507a is realized between the second point 2 Pp = 1.289 MPa, at the evaporation temperature Tp = + 25 ° C, and the enthalpy h2 = 231.32 kJ / kg and the third point 3 Pp = 1.289 MPa, at the evaporation temperature TP = + 25 ° C, and enthalpy h3 = 371.9 kJ / kg and running at a pressure evaporation at a volume appropriate for the steam saturated with ₃ v3 = 0.01486 m ³ / kg. The third point 3 is determined by the intersection of the evaporation isotherm at the evaporation temperature Tp with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp and the saturation line LN separating the superheated vapor area from the two-phase state. The vapor flow is illustrated by the transformation of the expansion of the working medium R 507a between the third point 3 and the fourth point 4, which is located between the fifth point 5 defined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts = + 10 ° C with the condensation isobar at the condensation pressure Ps = 0.85 MPa and the LN saturation line separating the superheated vapor area from the two-phase state, Ps = 0.85 MPa, Ts = + 10 ° C and enthalpy h5 = 366.94 kJ / kg, and the sixth point 6 determined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts with a condensation isobar at the condensation pressure Ps and a saturation line LN separating the liquid from the two-phase state, with the parameters Ps = 0.85 MPa, Ts = + 10 ° C and enthalpy h6 = 212.33 kJ / kg. Moreover, the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the ZC1 evaporator and the condensing temperature Ts and the condensing pressure Ps in the ZC2 condenser are controlled by one cooling and heating system, the first exchanger of which is placed in the ZC1 evaporator, and the second exchanger in the ZC2 condenser, with the amount of The heat supplied to the ZC1 evaporator is controlled by an additional WD heat exchanger located upstream of the ZC1 evaporator, which discharges its excess outside the system.

P r z y k ł a d 6P r z k ł a d 6

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 7, przebiega jak w przykładzie piątym z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts i ciśnienie skraplania Ps w skraplaczu ZC2 reguluje się jednym układem ziębno - grzejnym, którego pierwszy wymiennik umieszcza się w parowaczu ZC1, a drugi wymiennik w skraplaczu ZC2, przy czym ilością ciepła odprowadzanego z parowacza ZC1 reguluje się umieszczonym za parowaczem ZC1, dodatkowym wymiennikiem ciepła WD odprowadzającym jego nadmiar na zewnątrz układu, a czynnikiem roboczym jest woda H2O. Przemiana parowania wody realizowanaThe method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 7, is as in the fifth example, with the difference that the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the evaporator ZC1 and the condensation temperature Ts and the condensation pressure Ps in the condenser ZC2 are controlled by one cooling and heating system, the first exchanger is placed in the ZC1 evaporator, and the second exchanger in the ZC2 condenser, the amount of heat removed from the ZC1 evaporator is regulated by an additional WD heat exchanger located behind the ZC1 evaporator, an additional WD heat exchanger which discharges its excess outside the system, and the working medium there is water H2O. Transformation of water evaporation carried out

PL 218 792 B1 jest pomiędzy drugim punktem 2 przy ciśnieniu parowania Pp = 1,00 MPa, przy temperaturze parowaniaPL 218 792 B1 is between the second point 2 at the evaporation pressure Pp = 1.00 MPa, at the evaporating temperature

TP = +180°C, oraz entalpii h2 = 763,18 kJ/kg i trzecim punktem 3 przy ciśnieniu parowania Pp = 1,00 MPa, przy temperaturze parowania Tp = +180°C, oraz entalpii h3 = 2777,84 kJ/kg i przebiega przy objętości wła₃ ściwej dla pary nasyconej v3 = 0,19404 m³/kg. Trzeci punkt 3 wyznaczony jest przez przecięcie izotermy parowania przy temperaturze parowania Tp z izobarą parowania przy ciśnieniu parowania Pp i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego. Wypływ pary ilustruje przemiana rozprężania pary wodnej pomiędzy trzecim punktem 3 i czwartym punktem 4, który znajduje się pomiędzy piątym punktem 5 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts = +140°C z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps = 0,36 MPa i linią nasycenia LN rozdzielającą obszar pary przegrzanej od stanu dwufazowego Ps = 0,36 MPa, Ts = +140°C i entalpią h5 = 2733,54 kJ/kg, a szóstym punktem 6 wyznaczonym przez przecięcie izotermy skraplania przy temperaturze skraplania Ts z izobarą skraplania przy ciśnieniu skraplania Ps i linią nasycenia LN rozdzielającą ciecz od stanu dwufazowego, o parametrach Ps = 0,36 MPa, Ts = +140°C i entalpią h6 = 588,95 kJ/kg.TP = + 180 ° C, and enthalpy h2 = 763.18 kJ / kg and the third point 3 at the evaporation pressure Pp = 1.00 MPa, at the evaporation temperature Tp = + 180 ° C, and the enthalpy h3 = 2777.84 kJ / kg and extends with a volume of ₃ PHARMACOLOGICAL accurate measurement saturated steam v3 = 0.19404 m ³ / kg. The third point 3 is determined by the intersection of the evaporation isotherm at the evaporation temperature Tp with the evaporation isobar at the evaporation pressure Pp and the saturation line LN separating the superheated vapor area from the two-phase state. The steam discharge is illustrated by the transformation of the water vapor expansion between the third point 3 and the fourth point 4, which is between the fifth point 5 defined by the intersection of the condensation isotherm at a condensation temperature of Ts = + 140 ° C with the condensation isobar at the condensation pressure Ps = 0.36 MPa and saturation line LN separating the superheated steam area from the two-phase state Ps = 0.36 MPa, Ts = + 140 ° C and enthalpy h5 = 2733.54 kJ / kg, and the sixth point 6 determined by the intersection of the condensation isotherm at the condensation temperature Ts with the condensation isobar at the condensation pressure Ps and the saturation line LN separating the liquid from the two-phase state, with parameters Ps = 0.36 MPa, Ts = + 140 ° C and enthalpy h6 = 588.95 kJ / kg.

P r z y k ł a d 7P r z k ł a d 7

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 8, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 reguluje się wymiennikiem zwrotnym WZ.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 8, is as in the second or fifth examples, with the difference that the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the evaporator ZC1 are controlled by the return exchanger WZ.

P r z y k ł a d 8P r z k ł a d 8

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 9, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts i ciśnienie skraplania Ps w skraplaczu ZC2 reguluje się układem ziębno - grzejnym, którego pierwszy wymiennik umieszcza się w części cieczowej parowacza ZC1, a drugi wymiennik umieszcza się w części parowej skraplacza ZC2, ponadto układ ziębno - grzejny ma dodatkowy wymiennik umieszczony w części cieczowej skraplacza ZC2 i połączony równolegle poprzez zawory regulacyjne ZT1, ZT2 z pozostałymi wymiennikami.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 9, is as in the second or fifth example, with the difference that the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the evaporator ZC1 and the condensation temperature Ts and the condensation pressure Ps in the condenser ZC2 are controlled by is a cooling and heating system, the first exchanger is placed in the liquid part of the ZC1 evaporator, and the second exchanger is placed in the steam part of the ZC2 condenser, moreover, the cooling and heating system has an additional exchanger located in the liquid part of the ZC2 condenser and connected in parallel through control valves ZT1, ZT2 with other exchangers.

P r z y k ł a d 9P r z k ł a d 9

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 10, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts w skraplaczu ZC2 reguluje się dwustopniowo dwoma układami układem ziębno - grzejnym, przy czym pierwszy wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu ZC1, a drugi wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu ZC2, natomiast pozostałe wymienniki obu układów ziębno - grzejnych stanowią wymiennik pośredni WP.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 10, is as in the second or fifth example, with the difference that the evaporation temperature Tp in the ZC1 evaporator and the condensing temperature Ts in the ZC2 condenser are controlled in two stages by means of two cooling and heating systems. , the first exchanger of the first cooling and heating system is placed in the ZC1 evaporator, and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the ZC2 condenser, while the remaining exchangers of both cooling and heating systems constitute the WP intermediate exchanger.

P r z y k ł a d 10P r z k ł a d 10

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 11, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że temperaturę parowania Tp i ciśnienie parowania Pp w parowaczu ZC1 oraz temperaturę skraplania Ts i ciśnienie skraplania Ps w skraplaczu ZC2 reguluje się dwoma układami ziębno - grzejnymi, przy czym pierwszy wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu ZC1, a drugi wymiennik pierwszego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu ZC2, natomiast pierwszy wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w skraplaczu ZC2, a drugi wymiennik drugiego układu ziębno - grzejnego umieszcza się w parowaczu ZC1, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w pierwszym i w drugim układzie ziębno - grzejnym reguluje się dwiema sprężarkami S1, S2.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 11, is as in the second or fifth example, with the difference that the evaporation temperature Tp and the evaporation pressure Pp in the evaporator ZC1 and the condensation temperature Ts and the condensation pressure Ps in the condenser ZC2 are controlled by there are two cooling and heating systems, where the first exchanger of the first cooling and heating system is placed in the ZC1 evaporator, and the second exchanger of the first cooling and heating system is placed in the ZC2 condenser, while the first exchanger of the second cooling and heating system is placed in the ZC2 condenser, and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the evaporator ZC1, with the amount of the heat carrier circulating in the first and in the second cooling and heating system being controlled by two compressors S1, S2.

P r z y k ł a d 11P r x l a d 11

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 12, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że parowy czynnik roboczy w parowaczu ZC1 dodatkowo ochładza się układem ziębniczym, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w układzie ziębniczym z wymiennikiem UZ reguluje się sprężarką S2.The method of obtaining energy from thermodynamic changes of gas, in the system shown in Fig. 12, is as in the second or fifth example, with the difference that the steam working medium in the ZC1 evaporator is additionally cooled by a refrigerant system, with the amount of heat carrier circulating in the refrigerant system with the UZ exchanger is regulated by the S2 compressor.

P r z y k ł a d 12P r z k ł a d 12

Sposób uzyskiwania energii z przemian termodynamicznych gazu, w układzie przedstawionym na fig. 13, przebiega jak w przykładzie drugim albo piątym z tą różnicą, że skraplany w skraplaczu ZC2 ciekły czynnik roboczy dodatkowo ochładza się układem ziębniczym, przy czym ilością nośnika ciepła krążącego w układzie ziębniczym z wymiennikiem UZ reguluje się sprężarką S2.The method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas, in the system shown in Fig. 13, is as in the second or fifth example, with the difference that the liquid working medium condensed in the ZC2 condenser is additionally cooled by a refrigerant system, with the amount of heat carrier circulating in the cooling system with the UZ exchanger, it is regulated by the S2 compressor.

Autorom niniejszego rozwiązania, nie są znane sposoby uzyskiwania energii z przemian fazowych realizowanych z czynnikiem roboczym przemieszczanym ciągle w układzie pracującym w prawobieżnym zamkniętym obiegu termodynamicznym w celu oraz uzyskiwania energii mechanicznejThe authors of this solution are not aware of the methods of obtaining energy from phase transitions carried out with the working medium continuously moved in a system working in a right-running closed thermodynamic cycle in order to obtain mechanical energy.

PL 218 792 B1 z przemian parowania i skraplania, która może być przetwarzana na inne formy energii. Do realizacji tych przemian czynnikiem roboczym może być dowolny płyn, a w szczególności płyn stosowany w chłodnictwie, ogrzewnictwie, klimatyzacji i w mechanice płynów, w którym zachodzą przemiany parowania i skraplania w przedziale temperatur.From the alternation of evaporation and condensation, which can be converted into other forms of energy. In order to carry out these transformations, the working medium can be any fluid, in particular a fluid used in refrigeration, heating, air conditioning and fluid mechanics in which evaporation and condensation transformations take place in the temperature range.

Wykaz oznaczeń na rysunku:List of symbols in the drawing:

DC DC - dolne źródło ciepła, - lower heat source, GC GC - górne źródło ciepła, - upper heat source, M M. - czujnik ciśnienia, - Pressure sensor, NA ON - napęd zewnętrzny, - external drive, PW PW - pompa cieczy, - liquid pump, RM RM - łącznik, - connector, S1 S1 - pierwsza sprężarka, - first compressor, S2 S2 - druga sprężarka, - second compressor, SP SP - silnik pneumatyczny, - air motor, T T. - czujnik temperatury, - temperature sensor, TC TC - tłok cieczowy, - liquid piston, TP TP - tłok parowy, - steam piston, UZ UZ - wymiennik układu ziębniczego, - refrigerant circuit exchanger, WN WN - wstępny podgrzewacz cieczy, - liquid pre-heater, WP WP - wymiennik pośredni, - intermediate exchanger, WZ W-Z CAKE - wymiennik zwrotny, - return exchanger, ZC1 ZC1 - parowacz, - steamer, ZC2 ZC2 - skraplacz, - condenser, ZCd ZCd - zawór doprowadzający ciecz, - liquid supply valve, ZC0 ZC0 - zawór odprowadzający ciecz, - liquid discharge valve, ZO ZO - zawór odcinający, - shut-off valve, ZPd ZPd - zawór doprowadzający parę, - steam supply valve, ZPo ZPo - zawór odprowadzający parę, - steam discharge valve, ZR1 ZR1 - pierwszy zawór rozprężny, - first expansion valve, ZR2 ZR2 - drugi zawór rozprężny, - second expansion valve, ZT1 ZT1 - pierwszy zawór regulacyjny, - the first control valve, ZT2 ZT2 - drugi zawór regulacyjny, - second control valve, LN LN - linia nasycenia, - saturation line, Pp Pp - ciśnienie parowania, - evaporation pressure, Ps Ps - ciśnienie skraplania, - condensing pressure, Tp Tp - temperatura parowania, - evaporation temperature, Ts Ts - temperatura skraplania, - condensation temperature, 1 1 - pierwszy punkt, - first point, 2 2 - drugi punkt, - second point, 3 3 - trzeci punkt, - third point, 4 4 - czwarty punkt, - fourth point, 5 5 - piąty punkt, - fifth point, 6 6 - szósty punkt. - the sixth point.

Zastrzeżenia patentowePatent claims

Claims

Patent claims

1. A method of obtaining energy from thermodynamic transformations of gas consisting in the fact that mechanical energy is obtained from the alternation of evaporation and condensation of the working medium, which is constantly moving in a closed-circuit system, in which the liquid working medium is heated up and evaporated in the evaporator, after evaporation the gaseous the working medium drives the air motor and produces mechanical energy, the gaseous working medium used in the condenser cools and condenses, thus reducing its volume and additionally driving the air motor, and the cooled and condensed liquid working medium from the condenser is pumped by a liquid pump to the evaporator through the liquid heater characterized in that the temperature in the evaporator (ZC1) is kept constant

Evaporation pressure (Tp) and / or constant evaporating pressure (Pp), which is measured and continuously monitored by the temperature sensor (T) and pressure sensor (M), while the condenser (ZC2) maintains a constant condensing temperature (Ts) and / or constant condensing pressure (Ps), which is measured and monitored continuously by a temperature sensor (T) and a pressure sensor (M), in addition, the evaporator (ZC1) controls and maintains the evaporating temperature (Tp) higher than the condensing temperature (Ts) and / or an evaporating pressure (Pp) higher than the condensing pressure (Ps) which is controlled and maintained in the condenser (ZC2).

2. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) are controlled by an external heat source (GC), and the condensation temperature (Ts) and the condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled the external cooling source (DC), most preferably the external heat source (GC) is the top heat source and the external cooling source (DC) is the ground heat source.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) and the condensing temperature (Ts) and condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled by at least one cooling and heating system, with whereby the amount of heat carrier in the cooling and heating system is controlled by at least one compressor (S1).

4. The method according to p. 3. The process according to claim 3, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) and the condensing temperature (Ts) and the condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled by at least two cooling and heating systems, the first exchanger of the first cooling and heating system is placed in the evaporator (ZC1), and the second exchanger of the first cooling and heating system is placed in the condenser (ZC2), while the first exchanger of the second cooling and heating system is placed in the condenser (ZC2), and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the evaporator (ZC1), and the amount of the heat carrier circulating in the first and in the second cooling and heating system is controlled by at least one valve (ZT1, ZT2, ZO) and / or at least one compressor (S1, S2).

5. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) and the condensing temperature (Ts) and the condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled in two stages by means of two cooling and heating systems, with the first exchanger of the first cooling and heating system is placed in the evaporator (ZC1), and the second exchanger of the second cooling and heating system is placed in the condenser (ZC2).

6. The method according to p. The process of claim 4 or 5, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and / or the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) is controlled by the return exchanger (WZ).

7. The method according to p. The method of claim 1 or 2, characterized in that the liquid working medium condensed in the condenser (ZC2) is additionally cooled by a refrigerant system, the amount of heat carrier circulating in the refrigerating system with the exchanger (UZ) being controlled by the compressor (S2).

8. The method according to p. The method of claim 1 or 2, characterized in that the steam working medium in the evaporator (ZC1) is additionally cooled in the refrigerating circuit, the amount of the heat carrier circulating in the refrigerating circuit with the exchanger (UZ) being controlled by the compressor (S2).

9. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) and the condensing temperature (Ts) and condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled by at least one cooling and heating system, the first exchanger is placed in the evaporator (ZC1), and the second exchanger in the condenser (ZC2), the amount of heat supplied to the evaporator (ZC1) is regulated by an additional heat exchanger (WD) located in front of the evaporator (ZC1), which discharges its excess outside layout.

10. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the evaporating temperature (Tp) and the evaporating pressure (Pp) in the evaporator (ZC1) and the condensing temperature (Ts) and condensing pressure (Ps) in the condenser (ZC2) are controlled by at least one cooling and heating system, the first exchanger is placed in the evaporator (ZC1), and the second exchanger in the condenser (ZC2), the amount of heat removed from the evaporator (ZC1) is regulated by an additional heat exchanger (WD) located behind the evaporator (ZC1), which discharges its excess outside layout.

11. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the gaseous working medium from the evaporator (ZC1) is continuously portioned in the piston air motor (SP), each portion corresponding to the engine volume (SP), and then each portion is moved by the piston to the condenser (ZC2), and the liquefied working fluid from the condenser (ZC2) is continuously dispensed and the liquid pump (PW1) is cyclically pumped to the evaporator (ZC1).

12. The method according to p. Process according to claim 11, characterized in that the gaseous working medium is portioned and the liquefied working medium is simultaneously portioned and pumped.