RU100559U1

RU100559U1 - DEVICE FOR DISPOSAL OF THERMAL ENERGY INTO MECHANICAL AND ELECTRIC ENERGY

Info

Publication number: RU100559U1
Application number: RU2010134613/06U
Authority: RU
Inventors: Рафинат Саматович Яруллин; Станислав Алексеевич Воробьев; Сергей Евгеньевич Угловский
Original assignee: Рафинат Саматович Яруллин; Станислав Алексеевич Воробьев; Сергей Евгеньевич Угловский
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2010-12-20

Abstract

1. Устройство для утилизации тепловой энергии в механическую и электрическую энергию, содержащее блок источника тепла, замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, силовую турбину, теплообменники для нагрева и охлаждения рабочего тела для преобразования энергии жидкой и газовой фаз в механическую и электрическую энергию за счет использования разности (градиента) температуры окружающей среды и/или техногенных процессов в нефтехимическом производстве, при воздействии на низкокипящую жидкость, отличающееся тем, что источник тепловой энергии через разделительные шаровые краны соединен с теплообменником реактора, который через жиклер подсоединен к корпусу воздушного компрессора, причем мембрана в корпусе воздушного компрессора соединена с клапанной коробкой с всасывающим клапаном и нагнетательным клапаном и через разделительный клапан присоединена к баллону для сжатого воздуха, который через клапан ресивера соединен с пневматической магистралью воздушной турбины, вал которой соединен с генератором тока, электрический выход генератора подключен к блоку коммутации и управления, который соединен с внешним источником электропитания для начального запуска устройства и снабжен цепью электрического питания внешней нагрузки, а теплообменник холодильника через контур соединен с источником холода. ! 2. Устройство для утилизации тепловой энергии в механическую и электрическую энергию по п.1, отличающееся тем, что патрубок корпуса теплового компрессора подсоединен через первый разделительный клапан к корпусу холодильника и через второй разделительный клапан - к баллону для сжатой газовой фазы фреона 1. A device for utilizing thermal energy into mechanical and electrical energy, comprising a heat source unit, a closed loop with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid for converting the energy of the liquid and gas phases into mechanical and electrical energy by using the difference (gradient) of ambient temperature and / or technological processes in the petrochemical industry, when exposed to low-boiling liquid, characterized in that the source is heat energy through the separation ball valves is connected to the reactor heat exchanger, which is connected through the nozzle to the air compressor housing, the membrane in the air compressor housing is connected to the valve box with the suction valve and discharge valve and through the separation valve is connected to the compressed air cylinder, which through the valve the receiver is connected to the pneumatic line of the air turbine, the shaft of which is connected to the current generator, the electrical output of the generator is connected to the commutator tion and management, which is connected to an external power source for bootstrapping the device and provided with electrical power circuit of the external load, and the cooler heat exchanger through a circuit connected to the cold source. ! 2. A device for utilizing thermal energy into mechanical and electrical energy according to claim 1, characterized in that the pipe of the heat compressor housing is connected through the first isolation valve to the refrigerator body and through the second separation valve to the cylinder for the compressed gas phase of freon

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ И ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮDEVICE FOR DISPOSAL OF THERMAL ENERGY INTO MECHANICAL AND ELECTRIC ENERGY

ОПИСАНИЕDESCRIPTION

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована для преобразования низкопотенциальной тепловой энергии естественной окружающей среды и/или техногенной тепловой энергии в нефтехимическом производстве за счет использования разности их температур, при воздействии разности температур на низкотемпературную кипящую жидкость (например, фреон), и использование ее переходов в агрегатные состояния из жидкой в газообразную фазы, для экологически чистого преобразования энергии расширения газообразной фазы низкотемпературной кипящей жидкости в механическую энергию мембраны воздушного компрессора, и механическую энергию вращения воздушной турбины в электрическую.The utility model relates to power engineering and can be used to convert low-potential thermal energy of the natural environment and / or industrial heat energy in the petrochemical industry by using the difference in their temperatures, when the temperature difference affects a low-temperature boiling liquid (for example, freon), and its use transitions to the state of aggregation from the liquid to the gaseous phase, for environmentally friendly conversion of the energy of expansion of the gaseous phase to low boiling-temperature fluid into the mechanical energy of the membrane air compressor and air turbine mechanical energy of rotation into electricity.

Известен способ получения механической энергии вращения за счет комплексного использования разности температур морской воды на разных ее уровнях и гравитационного взаимодействия без расходования топливно-энергетических ресурсов.There is a method of obtaining mechanical rotation energy due to the integrated use of the temperature difference of sea water at different levels and gravitational interaction without spending fuel and energy resources.

Сущностью данного изобретения является: равномерно по окружности частично погруженного в воду ротора, установлены теплочувствительные элементы (ТЭ), связанные с грузом, выполненным в виде массивного обода, с возможностью его радиального перемещения при изменении температуры окружающей среды, что обеспечивается созданием в верхней и нижней частях ротора соответственно зон нагрева и охлаждения, первой из которых является окружающий воздух, а вторая образована емкостью в виде лотка, который сообщается с верхней частью трубопровода, поднимающему вверх, как по сообщающемуся сосуду, холодную воду из глубинных ее слоев. Ротор снабжен лопатками для перемешивания воды по лотку от верхней части трубопровода. Вращение ротора осуществляется за счет момента сил тяжести F, создаваемых грузами при разных расстояниях Р2 и Р1 боковых частей обода от оси в зависимости от нагрева и охлаждения ТЭ. (См. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ВРАЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Б.Ф.КОЧЕТКОВА, RU 2075645 C1, МПК 6 F03G 7/05, F03G 7/06).The essence of this invention is: uniformly around the circumference of a partially immersed rotor, heat-sensitive elements (FCs) are installed, connected with a load made in the form of a massive rim, with the possibility of its radial movement when the ambient temperature changes, which is achieved by creating in the upper and lower parts the rotor of the heating and cooling zones, respectively, the first of which is ambient air, and the second is formed by a container in the form of a tray that communicates with the upper part of the pipeline, cerned upwardly as by communicating vessels, the cold water from the interior of its layers. The rotor is equipped with blades for mixing water along the tray from the top of the pipeline. The rotation of the rotor is due to the moment of gravity F generated by the loads at different distances P2 and P1 of the side parts of the rim from the axis depending on the heating and cooling of the fuel cell. (See METHOD FOR PRODUCING ENVIRONMENTALLY FRIENDLY MECHANICAL ENERGY OF ROTATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION B.F. KOCHETKOV, RU 2075645 C1, IPC 6 F03G 7/05, F03G 7/06).

Однако, этот способ позволяет использовать тепловую энергию только в узком диапазоне температур, также он обладает значительной инерционностью и не может обеспечивать высокий КПД преобразования низкопотенциальной энергии окружающей среды (воды и воздуха) в механическую энергию.However, this method allows the use of thermal energy only in a narrow temperature range, it also has significant inertia and cannot provide high efficiency for converting low-potential environmental energy (water and air) into mechanical energy.

Известен также парокомпрессионные способы термотрансформации, включающие испарение рабочей среды при пониженном давлении, сопровождаемое поглощением тепловой энергии низкотемпературного источника, сжатие рабочей среды в парообразном состоянии с помощью компрессора, охлаждение и конденсацию рабочей среды с передачей, выделяющейся при этом тепловой энергии более высокотемпературному приемнику, и понижение давления рабочей среды (как правило, дросселированием) перед испарением. (См. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.. Энергия, 1968, с.185-212., а также изобретение СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, RU 2161759, МПК 7 F25B 9/08, F25B 30/02).Steam compression methods of thermal transformation are also known, including the evaporation of the working medium at reduced pressure, accompanied by the absorption of thermal energy of a low-temperature source, the compression of the working medium in the vapor state using a compressor, cooling and condensation of the working medium with the transfer of thermal energy released to the higher-temperature receiver, and lowering pressure of a working environment (as a rule, throttling) before evaporation. (See Energy fundamentals of heat transformation and cooling processes. - M .. Energy, 1968, p. 185-212., And also the invention METHOD AND DEVICE FOR TRANSFORMATION OF HEAT ENERGY, RU 2161759, IPC 7 F25B 9/08, F25B 30 / 02).

Однако, энергетическая эффективность такого рода устройств сравнительно мала и уступает по эффективности способам на основе низкотемпературных кипящих жидкостей, поскольку требует применения устройства для трансформации тепловой энергии (холодильник или тепловой насос), включающее циркуляционный контур с установленными в нем последовательно испарителем, струйным аппаратом, охладителем (конденсатором), дросселем или детандером, и дополнительный циркуляционный контур (коммуникации), содержащий насос и испаритель высокого давления и подключенный к основному контуру со стороны насоса между охладителем и дросселем, а со стороны испарителя высокого давления - к струйному аппарату.However, the energy efficiency of such devices is relatively small and inferior in efficiency to methods based on low-temperature boiling liquids, since it requires the use of a device for transforming thermal energy (a refrigerator or a heat pump), including a circulation circuit with an evaporator, an inkjet apparatus, and a cooler installed in it in series ( condenser), a throttle or expander, and an additional circulation circuit (communications) containing a pump and a high pressure evaporator and connected to the main circuit on the pump side between the cooler and the choke, and on the high pressure evaporator side to the jet apparatus.

Известна теплосиловая установка, содержащая высокопотенциальный источник тепла, замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, силовую турбину, теплообменники для нагрева и охлаждения рабочего тела. (См. изобретение ТЕПЛОТРУБНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, RU 2287709, МПК F01K 25/00)Known heat power plant containing a high potential heat source, a closed loop with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid. (See invention HEAT-TUBE ENGINE, RU 2287709, IPC F01K 25/00)

Основные недостатки такой установки:The main disadvantages of such an installation:

- сложность конструкции, потребность в источниках высоких температур, невозможность использования низкопотенциального тепла в широком диапазоне температур от -50 градусов по Цельсию до +150 градусов по Цельсию, например, от естественных и/или техногенных источников;- the complexity of the design, the need for sources of high temperatures, the inability to use low-grade heat in a wide temperature range from -50 degrees Celsius to +150 degrees Celsius, for example, from natural and / or man-made sources;

- невысокий КПД из-за непроизводительных потерь тепла на образование и конденсацию пара легкокипящей жидкости, который используется для вытеснения вспомогательной жидкости из камеры, а также невозможность использования в цикле низкопотенциального тепла для производства, например, электроэнергии и образования экологически чистой системы преобразования тепла.- low efficiency due to unproductive heat losses due to the formation and condensation of low-boiling liquid vapor, which is used to displace auxiliary liquid from the chamber, as well as the inability to use low-grade heat in the cycle to produce, for example, electricity and the formation of an environmentally friendly heat conversion system.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ преобразования тепловой энергии в механическую и электрическую энергию является теплосиловая установка, содержащая блок высокопотенциального источника тепла, замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, силовую турбину, теплообменники для нагрева и охлаждения рабочего тела для преобразования энергии жидкой и газовой фаз в механическую и электрическую энергию. (См. изобретение «ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЕЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА», RU 2013572, МПК 5 F01K 25/00).Closest to the proposed solution in terms of technical nature and the achieved result is a method of converting thermal energy into mechanical and electrical energy is a heat power plant containing a block of a high potential heat source, a closed loop with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid for energy conversion liquid and gas phases into mechanical and electrical energy. (See the invention “POWER INSTALLATION AND METHOD FOR PREPARING ITS WORKING BODY”, RU 2013572, IPC 5 F01K 25/00).

Основные недостатки такой установки - необходимость и сложность технологии приготовления ее рабочего тела и, как результат, сложность конструкции, потребность в источниках высоких температур, невозможность использования низкопотенциального тепла, например, от естественных или техногенных источников нефтехимического производства, невысокий КПД.The main disadvantages of such an installation are the need and complexity of the preparation technology of its working fluid and, as a result, the complexity of the design, the need for high temperature sources, the inability to use low potential heat, for example, from natural or man-made sources of petrochemical production, low efficiency.

Целью полезной модели является создание устройства преобразования низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды и/или тепловой энергии техногенных процессов в нефтехимическом производстве за счет использования разности их температур, при воздействии разности температур (градиента) на низкотемпературную кипящую жидкость (например, фреон), и использование ее фазовых переходов в агрегатные состояния из жидкой в газообразную фазы для экологически чистого преобразования энергии расширения газообразной фазы низкотемпературной кипящей жидкости в механическую энергию мембраны воздушного компрессора, и механическую энергию вращения воздушной турбины в электрическую.The purpose of the utility model is to create a device for converting low-potential thermal energy of the environment and / or thermal energy of man-caused processes in the petrochemical industry by using the difference in their temperatures when a temperature difference (gradient) acts on a low-temperature boiling liquid (for example, freon), and using its phase transitions to aggregate states from a liquid to a gaseous phase for environmentally friendly conversion of the energy of expansion of the gaseous phase of a low-temperature ipyaschey fluid into mechanical energy membrane air compressor and air turbine rotational mechanical energy into electrical energy.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для утилизации тепловой энергии в механическую и электрическую энергию, содержащее блок источника тепла, замкнутый контур с промежуточным теплоносителем, силовую турбину, теплообменники для нагрева и охлаждения рабочего тела для преобразования энергии жидкой и газовой фаз в механическую и электрическую энергию за счет использования разности (градиента) температуры окружающей среды и/или техногенных процессов в нефтехимическом производстве, при воздействии на низкокипящую жидкость, отличающееся тем, что источник тепловой энергии через разделительные шаровые краны соединен с теплообменником реактора, который через жиклер подсоединен к корпусу воздушного компрессора, причем мембрана в корпусе воздушного компрессора соединена с клапанной коробкой с всасывающим клапаном и нагнетательным клапаном, и через разделительный клапан присоединена к баллону для сжатого воздуха, который через клапан ресивера соединен с пневматической магистралью воздушной турбины, вал которой соединен с генератором тока, электрический выход генератора подключен к блоку коммутации и управления, который соединен с внешним источником электропитания для начального запуска устройства и снабжен цепью электрического питания внешней нагрузки, а теплообменник холодильника через контур соединен с источником холода. Кроме того, патрубок корпуса теплового компрессора подсоединен через первый разделительный клапан к корпусу холодильника и через второй разделительный клапан к баллону для сжатой газовой фазы фреона, выход которого через третий разделительный клапан соединен с коллектором холодильника фреона, который через четвертый разделительный клапан подсоединен к корпусу холодильника, и через пятый разделительный клапан соединен с патрубком реактора, причем первый, второй, третий, четвертый и пятый разделительные клапаны соединены цепями управления с блоком управления клапанами, который соединен цепью электрического питания с блоком коммутации и управления, который выполнен с возможностью запуска от внешнего источника электропитания или от генератора устройства.This goal is achieved due to the fact that the device for utilization of thermal energy into mechanical and electrical energy, containing a heat source unit, a closed loop with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid to convert the energy of the liquid and gas phases into mechanical and electric energy due to the use of the difference (gradient) of the ambient temperature and / or technogenic processes in the petrochemical industry, when exposed to low-boiling liquid characterized in that the source of thermal energy is connected through dividing ball valves to a reactor heat exchanger, which is connected via a nozzle to the air compressor housing, the membrane in the air compressor housing being connected to a valve box with a suction valve and a discharge valve, and connected to the the cylinder for compressed air, which is connected through the receiver’s valve to the pneumatic line of the air turbine, the shaft of which is connected to the current generator, is electrically output of the generator is connected to the switching and control unit which is connected to an external power source for bootstrapping the device and provided with electrical power circuit of the external load, and the cooler heat exchanger through a circuit connected to the cold source. In addition, the nozzle of the heat compressor case is connected through the first separation valve to the refrigerator case and through the second separation valve to the cylinder for the compressed gas phase of freon, the outlet of which through the third separation valve is connected to the manifold of the freon refrigerator, which is connected to the refrigerator case through the fourth separation valve, and through the fifth separation valve connected to the nozzle of the reactor, and the first, second, third, fourth and fifth separation valves are connected by control circuits a unit with a valve control unit, which is connected by an electric power supply circuit to a switching and control unit, which is configured to start from an external power source or from a device generator.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На Фиг.1 показана конструктивная схема преобразователя низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды и/или тепловой энергии техногенных процессов, где 1 - Блок преобразования градиента низкопотенциальной тепловой энергии в энергию сжатого воздуха, 2 - Блок воздушной турбины и генератора электрического тока, 3 - Источник тепловой энергии, 4 - Контур теплового нагрева, 5 - Шаровые краны, 6 - Теплообменник, 7 - Реактор, 8 - Жиклер, 9 - Корпус воздушного компрессора, 10 - Мембрана, 11 - Клапанная коробка, 12 - Клапан всасывания, 13 - Клапан нагнетания, 14 - Разделительный клапан, 15 - Болон для сжатого воздуха, 16 - Клапан ресивера, 17 - Патрубок выходной корпуса воздушного компрессора, 18 - первый разделительный клапан, 19 - второй разделительный клапан, 20 - третий разделительный клапан, 21 - четвертый разделительный клапан, 22 - пятый разделительные клапаны, 23 - Баллон со сжатой газовой фазой фреона, 24 Выходной патрубок баллона 23, 25 - Коллектор холодильника фреона, 26 - Патрубок реактора 7, 27 - Блок управления разделительными 18, 19, 20, 21, 22 клапанами, 28, 29, 30, 31, 32 - Цепи управления разделительными 18, 19, 20, 21 и 22 клапанами, 33 - Корпус холодильника, 34 - Теплообменник холодильника - 33, 35 - Контур источника холода, 36 - Источник холода, 37 - Цепь питания блока управления клапанами - 27, 38 - Воздушная турбина, 39 - Генератор тока воздушной турбина, 40 - Цепь генератора тока 39, 41 - Цепь электрического питания внешней нагрузки, 42 - Цепь электрического питания запуска от внешнего источника питания, 43 - Кнопка запуска от внешнего источника электропитания, 44 - Кнопка переключения на работу от генератора 39, 45 - Кнопка подключения внешней нагрузки, 46 - Пневматическая магистраль воздушной турбины 38, 47 - Блок коммутации и управления.Figure 1 shows a structural diagram of a converter of low potential thermal energy of the environment and / or thermal energy of technological processes, where 1 is a unit for converting the gradient of low potential thermal energy into compressed air energy, 2 is an air turbine and electric current generator block, 3 is a thermal energy source , 4 - Heat heating circuit, 5 - Ball valves, 6 - Heat exchanger, 7 - Reactor, 8 - Jet, 9 - Air compressor housing, 10 - Membrane, 11 - Valve box, 12 - Suction valve, 13 - Pressure valve, 14 - Separation valve, 15 - Bolon for compressed air, 16 - Receiver valve, 17 - Outlet pipe of the air compressor housing, 18 - first separation valve, 19 - second separation valve, 20 - third separation valve, 21 - fourth separation valve, 22 - fifth dividing valves, 23 - Cylinder with compressed gas phase of freon, 24 Outlet pipe of the cylinder 23, 25 - Collector of the refrigerator freon, 26 - Reactor pipe 7, 27 - Control unit for dividing 18, 19, 20, 21, 22 valves, 28, 29, 30, 31, 32 - Control circuits for dividing valves 18, 19, 20, 21 and 22 Ami, 33 - Refrigerator case, 34 - Refrigerator heat exchanger - 33, 35 - Cold source circuit, 36 - Cold source, 37 - Valve control unit power supply circuit - 27, 38 - Air turbine, 39 - Air turbine current generator, 40 - Chain current generator 39, 41 - External load electrical power circuit, 42 - Start electric power circuit from an external power source, 43 - Start button from an external electric power source, 44 - Button for switching to work from a generator 39, 45 - External load connection button, 46 - Pneumatic air line tire turbine 38, 47 - Switching and control unit.

На Фиг.2. показана диаграмма работы клапанов 18, 19, 20, 21, 22;Figure 2. shows a diagram of the operation of the valves 18, 19, 20, 21, 22;

Фаза 1. - Открыты разделительные клапаны 18 и 22, разделительные клапаны 19, 20, 21 - закрыты, производится расширение газообразной фазы фреона в реакторе 6 и повышение давления в корпусе воздушного компрессора 9, и баллоне 23, охлажденная жидкая фаза фреона из корпуса холодильника 33 через клапан 22 поступает в коллектор 25.Phase 1. - The separation valves 18 and 22 are open, the separation valves 19, 20, 21 are closed, the gaseous phase of Freon in the reactor 6 is expanded and the pressure in the housing of the air compressor 9 is increased, and the cylinder 23, the cooled liquid phase of Freon from the refrigerator body 33 through the valve 22 enters the manifold 25.

Фаза 2. - Открыт разделительный клапан 22, закрыты разделительные клапаны 19, 20 и 21 в корпусе воздушного компрессора 9 производится сжатие воздуха, мембрана 10 сжимается, и воздух из клапанной коробки 11, через клапан нагнетания 13 и разделительный клапан 14 поступает в баллон со сжатым воздухом 15, нагнетательный клапан 12 закрыт, охлажденная жидкая фаза фреона из корпуса холодильника 33 через разделительный клапан 22 поступает в коллектор 25.Phase 2. - The isolation valve 22 is open, the isolation valves 19, 20 and 21 in the housing of the air compressor 9 are closed, air is compressed, the membrane 10 is compressed, and air from the valve box 11, through the discharge valve 13 and the separation valve 14 enters the compressed cylinder air 15, the discharge valve 12 is closed, the cooled liquid phase of freon from the refrigerator body 33 through the isolation valve 22 enters the manifold 25.

Фаза 3. - Открыты разделительные клапаны 19 и 22, мембрана 10 выдавила воздух из клапанной коробки 11, через клапан нагнетания 13 и разделительный клапан 14 в баллон со сжатым воздухом 15, нагнетательный клапан 12 закрыт, охлажденная жидкая фаза фреона из корпуса холодильника 33 через клапан 22 поступает в коллектор 25.Phase 3. - The separation valves 19 and 22 are open, the membrane 10 squeezed air out of the valve box 11, through the discharge valve 13 and the separation valve 14 into the compressed air tank 15, the discharge valve 12 is closed, the cooled liquid phase of the freon from the refrigerator body 33 through the valve 22 enters the collector 25.

Фаза 4. - Закрыты разделительные клапаны 18, 19, 22. Открыты разделительные клапаны 20 и 21. Под действием избыточного давления, накопленного в баллоне 23 в течение Фазы 1, происходит эжекция жидкой фазы фреона, ранее накопленного в коллекторе 25, через разделительный клапан 20 по патрубку реактора 26 в реактор 6.Phase 4. - The isolation valves 18, 19, 22 are closed. The separation valves 20 and 21 are open. Under the action of the excess pressure accumulated in the cylinder 23 during Phase 1, the liquid phase of the freon previously accumulated in the manifold 25 is ejected through the isolation valve 20 on the pipe of the reactor 26 into the reactor 6.

Далее цикл работы повторяется в соответствии с Фазами 1, 2, 3 и 4.Next, the work cycle is repeated in accordance with Phases 1, 2, 3 and 4.

На Фиг.3. показана диаграмма изменения давления фреона в корпусе воздушного компрессора 9, воздействующего на мембрану 10.In figure 3. shows a diagram of the pressure change of freon in the housing of the air compressor 9, acting on the membrane 10.

На Фиг.4. показана диаграмма зоны работы устройства на хладагенте фреон R 134 изменения давления фреона в корпусе воздушного компрессора 9, воздействующего на мембрану 10.Figure 4. shows a diagram of the zone of operation of the device on the refrigerant R 134 refrigerant pressure changes in the housing of the air compressor 9, acting on the membrane 10.

Устройство может быть реализовано на основе преобразователя низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды и/или тепловой энергии техногенных процессов.The device can be implemented on the basis of a converter of low-potential thermal energy of the environment and / or thermal energy of technological processes.

Принцип работы устройства основан на преобразовании низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды и/или тепловой энергии техногенных процессов (в нефтехимии) за счет использования разности их температур, при воздействии разности температур на низкотемпературную кипящую жидкость (например, фреон), и использование ее переходов в агрегатные состояния из жидкой в газообразную фазы для экологически чистого преобразования энергии расширения газообразной фазы низкотемпературной кипящей жидкости в механическую энергию мембраны воздушного компрессора, и механическую энергию вращения воздушной турбины в электрическую.The principle of operation of the device is based on the conversion of low-potential thermal energy of the environment and / or thermal energy of technogenic processes (in petrochemicals) by using the difference in their temperatures when the temperature difference affects a low-temperature boiling liquid (for example, freon), and the use of its transitions to aggregate states from liquid to gaseous phases for the environmentally friendly conversion of the energy of expansion of the gaseous phase of a low-temperature boiling liquid into the mechanical energy of the membrane stuffy compressor and air turbine rotational mechanical energy to electrical energy.

Устройство реализуется посредством использования блока высокопотенциального источника тепла (как правило, техногенного происхождения, в частности нефтехимического производства) с промежуточным теплоносителем, силовой турбины, теплообменниками нагрева и охлаждения рабочего тела для преобразования энергии жидкой и газовой фаз низкокипящей жидкости в механическую и электрическую энергию.The device is implemented by using a block of a high potential heat source (usually of technogenic origin, in particular, petrochemical production) with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid to convert the energy of the liquid and gas phases of a low-boiling liquid into mechanical and electrical energy.

Отличием устройства является использование источника тепловой энергии естественного или техногенного происхождения присоединенного через разделительные шаровые краны с теплообменником реактора, который через жиклер подсоединен к корпусу воздушного компрессора, мембрана в корпусе воздушного компрессора соединена с клапанной коробкой с всасывающим клапаном и нагнетательным клапаном, и через разделительный клапан присоединена к баллону для сжатого воздуха, который через клапан ресивера соединен с пневматической магистралью воздушной турбины, вал которой соединен с генератором тока, электрический выход генератора подключен к блоку коммутации и управления, который соединен с внешнем источником электропитания для начального запуска устройства и снабжен цепью электрического питания внешней нагрузки, теплообменник холодильника через контур соединен с источником холода. Патрубок корпуса теплового компрессора подсоединен через первый разделительный клапан к корпусу холодильника и через второй разделительный клапан к баллону для сжатой газовой фазы фреона, выход которого через третий разделительный клапан соединен с коллектором холодильника фреона, который через четвертый разделительный клапан подсоединен к корпусу холодильника, и через пятый разделительный клапан соединен с патрубком реактора, первый, второй, третий, четвертый и пятый разделительные клапаны соединены цепями управления с блоком управления клапанами, который соединен цепью электрического питания с блоком коммутации и управления, который снабжен кнопкой запуска от внешнего источника электропитания, кнопкой переключения на работу от генератора устройства и кнопкой подключения внешней нагрузки.The difference between the device is the use of a heat source of natural or technogenic origin connected through dividing ball valves with a heat exchanger of the reactor, which is connected via a jet to the air compressor housing, the membrane in the air compressor housing is connected to a valve box with a suction valve and a discharge valve, and is connected through a separation valve to a cylinder for compressed air, which through the receiver valve is connected to the pneumatic line air of a turbine, the shaft of which is connected to a current generator, the electrical output of the generator is connected to a switching and control unit, which is connected to an external power supply for the initial start-up of the device and is equipped with an electric power supply circuit of an external load, the refrigerator heat exchanger is connected to a cold source through a circuit. The pipe of the heat compressor housing is connected through the first separation valve to the refrigerator case and through the second separation valve to the cylinder for the compressed gas phase of freon, the output of which through the third separation valve is connected to the manifold of the freon refrigerator, which is connected to the refrigerator case through the fourth separation valve, and through the fifth the separation valve is connected to the reactor pipe, the first, second, third, fourth and fifth separation valves are connected by control circuits to the control unit detecting valve which is connected to the electric power circuit and a switching control unit which is provided with a start button from external power supply button of switching to the device button generator connection and the external load.

Принцип работы устройства основан на следующем.The principle of operation of the device is based on the following.

Начальное состояние устройства. Шаровые клапаны - 5 закрыты. Низкотемпературная кипящая жидкость (например, фреон) залит в реактор 7. При открытии шаровых клапанов - 5, по контуру - 4 в теплообменник - 6 поступает из источника тепловой энергии - 3 тепловая энергия. Низкокипящая жидкость в реакторе - 7 расширяется и через жиклер - 8 с увеличивающимся давлением поступает в корпус воздушного компрессора - 9, мембрана - 10, которая размещена в корпусе воздушного компрессора - 9 сжимается, и воздух через клапанную коробку - 11, клапан нагнетания - 13 и разделительный клапан - 14 поступает баллон для сжатого воздуха - 15, и через клапан ресивера - 16 поступает в пневматическую магистраль - 46, которая присоединена к воздушной турбине - 38. Под давлением сжатого воздуха воздушная турбина - 36 приводится во вращение, на валу которой размещен генератор тока 39, выход которого подключен к блоку коммутации и управления - 47. При нажатии на кнопку запуска от внешнего источника электропитания - 44 с блока коммутации и управления - 47 подается питание на блок управления клапанами - 27. Диаграмма работа разделительных клапанов 18, 19, 20, 21 и 22 представлена на Фиг.2.The initial state of the device. Ball valves - 5 closed. A low-temperature boiling liquid (for example, freon) is poured into the reactor 7. When the ball valves are opened, 5, along the circuit 4, the heat exchanger 6 receives heat energy from the source - 3 thermal energy. The low-boiling liquid in the reactor - 7 expands and through the nozzle - 8 with increasing pressure enters the body of the air compressor - 9, the membrane - 10, which is located in the body of the air compressor - 9 is compressed, and the air through the valve box - 11, the discharge valve - 13 and the separation valve - 14 receives a cylinder for compressed air - 15, and through the valve of the receiver - 16 enters the pneumatic line - 46, which is connected to the air turbine - 38. Under pressure of compressed air, the air turbine - 36 is driven into rotation, on the shaft A current generator 39 is located, the output of which is connected to the switching and control unit - 47. When the start button is pressed from an external power source - 44 from the switching and control unit - 47, power is supplied to the valve control unit - 27. The operation diagram of the isolation valves 18, 19, 20, 21 and 22 are presented in FIG. 2.

Диаграмма изменения давления фреона в корпусе воздушного компрессора - 9, воздействующего на мембрану - 10 представлена на Фиг.3. При выходе на рабочий режим генератора тока - 39, выполняется кнопкой - 44 перевод устройства в автономный режим работы от генератора тока - 39, и подключается выход генератора электрического тока - 39 к цепи электрического питания внешней нагрузки.A diagram of the pressure change of freon in the housing of the air compressor - 9, acting on the membrane - 10 is presented in Figure 3. Upon reaching the operating mode of the current generator - 39, the button - 44 is used to transfer the device to stand-alone operation from the current generator - 39, and the output of the electric current generator - 39 is connected to the electric power circuit of the external load.

Claims

1. A device for the recovery of thermal energy into mechanical and electrical energy, containing a heat source unit, a closed loop with an intermediate heat carrier, a power turbine, heat exchangers for heating and cooling the working fluid for converting the energy of the liquid and gas phases into mechanical and electrical energy by using the difference (gradient) of ambient temperature and / or industrial processes in the petrochemical industry, when exposed to low-boiling liquid, characterized in that the source is heat energy through the separation ball valves is connected to the reactor heat exchanger, which is connected through the nozzle to the air compressor housing, the membrane in the air compressor housing is connected to the valve box with the suction valve and discharge valve and through the separation valve is connected to the compressed air cylinder, which through the valve the receiver is connected to the pneumatic line of the air turbine, the shaft of which is connected to the current generator, the electrical output of the generator is connected to the commutator tion and management, which is connected to an external power source for bootstrapping the device and provided with electrical power circuit of the external load, and the cooler heat exchanger through a circuit connected to the cold source.

2. The device for utilizing thermal energy into mechanical and electrical energy according to claim 1, characterized in that the nozzle of the heat compressor housing is connected through the first isolation valve to the refrigerator body and through the second separation valve to the cylinder for the compressed gas phase of the freon, the output of which is through the third separation valve is connected to the manifold of the freon refrigerator, which is connected through the fourth separation valve to the refrigerator case and through the fifth separation valve is connected to the pipe an actor, the first, second, third, fourth and fifth dividing valves being connected by control circuits to a valve control unit, which is connected by an electric power circuit to a switching and control unit configured to start from an external power source or from a device generator.