RU2014115707A

RU2014115707A - Усовершенствованный тепловой двигатель на основе органического цикла рэнкина

Info

Publication number: RU2014115707A
Application number: RU2014115707/06A
Authority: RU
Inventors: Джон Джозеф БЭННИСТЕР; Тимоти Нэтен БЭННИСТЕР; Нил Стаффорд БРАЙТ; Айан Джеймс ХЕНШО
Original assignee: Энерджетикс Дженлек Лимитед
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2015-10-27
Also published as: WO2013041857A2; EP2766579B1; DK2766579T3; GB201116158D0; US20140298812A1; ES2628845T3; US9399930B2; PL2766579T3; EP2766579A2; CA2848946C; KR20140062161A; CA2848946A1; WO2013041857A3; JP2014530314A; CN104040118B; RU2605483C2; CN104040118A; GB2494709A

Abstract

1. Тепловой двигатель на основе органического цикла Рэнкина (ОЦР), содержащий:контур для рабочей текучей среды, содержащий:- испаритель для нагрева и испарения рабочей текучей среды;- конденсатор для охлаждения и конденсации рабочей текучей среды; и- объемный расширитель-генератор, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с испарителем, и выход, сообщающийся по текучей среде с конденсатором,причем тепловой двигатель на основе ОЦР дополнительно содержит:систему управления, связанную с объемным расширителем-генератором, содержащим переключатель и приводное средство, причем переключатель выполнен с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием,при этом в первом состоянии переключатель связан с приводным средством и объемный расширитель-генератор приводится в действие приводным средством, а во втором состоянии переключатель не связан с приводным средством или приводное средство отключено и объемный расширитель-генератор не приводится в действие приводным средством.2. Тепловой двигатель по п. 1, в котором контур для рабочей текучей среды дополнительно содержит насос для повышения давления рабочей текучей среды, циркулирующей по контуру для рабочей текучей среды.3. Тепловой двигатель по п. 1 или 2, в котором система управления дополнительно содержит сенсорное средство для определения режима работы теплового двигателя на основе ОЦР.4. Тепловой двигатель по п. 1, в котором система управления дополнительно содержит средство обработки для переключения переключателя между первым и вторым состояниями в ответ на ввод данных.5. Тепловой двигатель по п. 4, в котором система управления дополн

Claims

1. Тепловой двигатель на основе органического цикла Рэнкина (ОЦР), содержащий:

контур для рабочей текучей среды, содержащий:

- испаритель для нагрева и испарения рабочей текучей среды;

- конденсатор для охлаждения и конденсации рабочей текучей среды; и

- объемный расширитель-генератор, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с испарителем, и выход, сообщающийся по текучей среде с конденсатором,

причем тепловой двигатель на основе ОЦР дополнительно содержит:

систему управления, связанную с объемным расширителем-генератором, содержащим переключатель и приводное средство, причем переключатель выполнен с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием,

при этом в первом состоянии переключатель связан с приводным средством и объемный расширитель-генератор приводится в действие приводным средством, а во втором состоянии переключатель не связан с приводным средством или приводное средство отключено и объемный расширитель-генератор не приводится в действие приводным средством.

2. Тепловой двигатель по п. 1, в котором контур для рабочей текучей среды дополнительно содержит насос для повышения давления рабочей текучей среды, циркулирующей по контуру для рабочей текучей среды.

3. Тепловой двигатель по п. 1 или 2, в котором система управления дополнительно содержит сенсорное средство для определения режима работы теплового двигателя на основе ОЦР.

4. Тепловой двигатель по п. 1, в котором система управления дополнительно содержит средство обработки для переключения переключателя между первым и вторым состояниями в ответ на ввод данных.

5. Тепловой двигатель по п. 4, в котором система управления дополнительно содержит сенсорное средство для определения режима работы теплового двигателя на основе ОЦР, при этом средство обработки связано с сенсорным средством, а средство обработки сконфигурировано для переключения переключателя между первым и вторым состояниями, когда это отвечает заданному режиму работы.

6. Тепловой двигатель по п. 3, в котором сенсорное средство включает в себя первое сенсорное средство и второе сенсорное средство,

причем первое сенсорное средство сконфигурировано для выявления скорости вращения объемного расширителя-генератора и регулирования выходного сигнала приводного средства таким образом, чтобы, когда переключатель находится в первом состоянии, поддерживалась по существу фиксированная скорость вращения расширителя-генератора,

при этом второе сенсорное средство сконфигурировано для определения рабочего параметра приводного средства.

7. Тепловой двигатель по п. 5, в котором сенсорное средство включает в себя первое сенсорное средство и второе сенсорное средство,

при этом второе сенсорное средство сконфигурировано для определения рабочего параметра приводного средства,

причем заданный режим работы является установленным, когда выходной сигнал приводного средства является меньшим или равным заданному пороговому значению.

8. Тепловой двигатель по п. 2, в котором объемный расширитель-генератор содержит расширитель и генератор, каждый из которых находится на общем валу, и насос, связанный с расширителем-генератором на общем валу.

9. Тепловой двигатель по п. 1, в котором переключатель представляет собой электромеханический переключатель.

10. Тепловой двигатель по п. 9, в котором переключатель представляет собой электромеханический трехполюсный переключатель для двух цепей.

11. Тепловой двигатель по п. 1, в котором переключатель содержит одно или более твердотельных реле.

12. Тепловой двигатель по п. 1, в котором переключатель представляет собой полупроводниковый переключатель.

13. Тепловой двигатель по п. 1, в котором расширитель-генератор содержит спиральный расширитель.

14. Тепловой двигатель по п. 1, в котором расширитель-генератор содержит генератор с постоянными магнитами.

15. Тепловой двигатель по п. 1, в котором приводное средство содержит электродвигатель, а переключатель включает в себя муфту для соединения и отсоединения электродвигателя от расширителя-генератора.

16. Тепловой двигатель по п. 1, в котором приводное средство содержит инвертор.

17. Тепловой двигатель по п. 16, в котором инвертор сконфигурирован таким образом, чтобы он принимал мощность от шины постоянного тока и подавал трехфазный электрический ток на объемный расширитель-генератор, для приведения в действие объемного расширителя-генератора.

18. Тепловой двигатель по п. 16, в котором инвертор является переключаемым, действуя как выпрямитель, таким образом, чтобы, когда объемный расширитель-генератор генерирует трехфазный электрический ток, инвертор действовал как выпрямитель, для преобразования генерируемого трехфазного электрического тока в постоянный ток, для его подачи на шину постоянного тока.

19. Тепловой двигатель по п. 6, в котором приводное средство содержит инвертор, причем первое сенсорное средство сконфигурировано для регулирования выходного сигнала инвертора путем регулировки электрического тока, подаваемого на инвертор, при этом рабочий параметр инвертора, определяемый вторым сенсорным средством, представляет собой электрический ток, подаваемый на инвертор.

20. Тепловой двигатель по п. 19, в котором система управления дополнительно содержит средство обработки для переключения переключателя между первым и вторым состояниями в ответ на ввод данных,

причем система управления дополнительно содержит сенсорное средство для определения режима работы теплового двигателя на основе ОЦР, при этом средство обработки связано с сенсорным средством, а средство обработки сконфигурировано для переключения переключателя между первым и вторым состояниями, когда это отвечает заданному режиму работы,

причем заданный режим работы является установленным, когда электрический ток, подаваемый на инвертор, меньше или равен заданному пороговому значению.

21. Тепловой двигатель по п. 20, в котором заданное пороговое значение составляет примерно 0 А.

22. Тепловой двигатель по п. 1, дополнительно содержащий регенератор-теплообменник, установленный для обеспечения теплообмена между рабочей текучей средой, выходящей из выхода объемного расширителя-генератора, и рабочей текучей средой, входящей в испаритель.

23. Электрическая система, содержащая тепловой двигатель на основе ОЦР по п. 1 и электрическую нагрузку, установленную таким образом, чтобы она была электрически связана с расширителем-генератором, когда переключатель находится во втором состоянии, вследствие чего электрическая нагрузка может получать энергоснабжение за счет электроэнергии, генерируемой расширителем-генератором.

24. Система управления для управления тепловым двигателем на основе ОЦР, содержащая:

инвертор;

переключатель, выполненный с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием;

сенсорное средство, связанное с переключателем и выполненное с возможностью определения режима работы теплового двигателя на основе ОЦР; и

средство обработки, связанное с сенсорным средством и выполненное с возможностью переключения переключателя между первым и вторым состояниями, когда это отвечает заданному режиму работы;

при этом в первом состоянии переключатель электрически связан с инвертором, а во втором состоянии переключатель электрически не связан с инвертором, вследствие чего когда система управления соединена с тепловым двигателем, который содержит объемный расширитель-генератор, объемный расширитель-генератор приводится в действие инвертором, когда переключатель находится в первом состоянии, и объемный расширитель-генератор не приводится в действие инвертором, когда переключатель находится во втором состоянии.

25. Способ управления тепловым двигателем на основе ОЦР, при котором:

(i) обеспечивают тепловой двигатель на основе ОЦР по п. 1 переключателем, находящимся в первом состоянии;

(ii) приводят в действие приводное средство для приведения в действие объемного расширителя-генератора и, таким образом, осуществляют циркуляцию рабочей текучей среды по контуру для рабочей текучей среды;

(iii) переключают переключатель из первого состояния во второе состояние таким образом, чтобы расширитель-генератор был приведен в действие за счет циркуляции рабочей текучей среды, а не за счет приводного средства, и генерировал электроэнергию.

26. Способ по п. 25, при котором контур для рабочей текучей среды теплового двигателя на основе ОЦР дополнительно содержит насос для повышения давления рабочей текучей среды, циркулирующей по контуру для рабочей текучей среды, при этом способ дополнительно содержит этап, на котором:

(iv) приводят в действие насос для повышения давления циркулирующей рабочей текучей среды перед выполнением этапа (iii).

27. Способ по п. 26, при котором объемный расширитель-генератор, принадлежащий тепловому двигателю на основе ОЦР, содержит расширитель и генератор, каждый из которых расположен на общем валу, а насос связан с расширителем-генератором, расположенным общем валу, при этом этап (iv) выполняют одновременно с этапом (ii).

28. Способ по п. 27, при котором система управления теплового двигателя на основе ОЦР дополнительно содержит:

сенсорное средство для определения режима работы теплового двигателя и

средство обработки, связанное с сенсорным средством;

причем средство обработки автоматически выполняет этап (iii), когда это отвечает заданному режиму работы.

29. Способ по п. 28, при котором сенсорное средство содержит первое сенсорное средство и второе сенсорное средство,

причем первое сенсорное средство определяет скорость вращения объемного расширителя-генератора и регулирует выходной сигнал приводного средства таким образом, чтобы, когда переключатель находится в первом состоянии, поддерживалась бы по существу фиксированная скорость вращения расширителя-генератора,

при этом второе сенсорное средство определяет рабочий параметр приводного средства;

причем, когда выходной сигнал приводного средства меньше или равен заданному пороговому значению, устанавливается заданный режим работы.

30. Способ по п. 28, при котором сенсорное средство определяет подъем давления в рабочей текучей среде, производимый насосом, и заданный режим работы устанавливается, когда определяемый подъем давления больше или равен заданному пороговому значению.

31. Способ по п. 25, дополнительно включающий этап соединения расширителя-генератора с электрической нагрузкой через переключатель перед выполнением этапа (iii), причем вслед за этапом (iii) электроэнергию, генерируемую расширителем-генератором, подают на электрическую нагрузку через переключатель.

32. Способ по п. 25, при котором приводное средство содержит инвертор.