RU2109230C1 - Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы - Google Patents
Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2109230C1 RU2109230C1 RU93016297A RU93016297A RU2109230C1 RU 2109230 C1 RU2109230 C1 RU 2109230C1 RU 93016297 A RU93016297 A RU 93016297A RU 93016297 A RU93016297 A RU 93016297A RU 2109230 C1 RU2109230 C1 RU 2109230C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- air
- heat pump
- engine
- turbine engine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для использования в области энергетики. Комбинированный двигатель теплофикации состоит из котельной установки, газотурбинного двигателя твердого топлива, паросиловой установки и теплового насоса. Сжатый в компрессоре газотурбинного двигателя твердого топлива атмосферный воздух подогревается снаружи в камере-теплообменнике, помещенной в топке котельной установки, а отработанный горячий воздух после воздушной турбины направляется в поддувало топки котельной установки. Тепловой насос работает в режиме, когда отношение суммы тепла, получаемого горячим теплообменником и холодным теплообменником к теплу эквивалентному работе теплового насоса, максимальное. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики.
Преимущественная область использования производство горячей воды для целей теплофикации и охлажденного воздуха, используемого в холодильниках и морозильных камерах. Существующие тепловые электростанции (ТЭЦ), в которых тепло используется и для производства электроэнергии и для теплофикации используют тепло топлива на 70 - 80%. Прототипом изобретения может быть ТЭЦ, в которой цикл и схема теплофикационной установки с регенерацией указаны (см. А. И. Андрющенко Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. 1968 г., стр. 82, рис. 2.33).
Сущность изобретения заключается в том, чтобы значительно увеличить коэффициент полезного действия (КПД) теплофикации за счет повышения теплотворности топливо-воздушной смеси, а также за счет использования солнечного тепла рассеянного в земной атмосфере.
На чертеже изображена кинематическая схема "комбинированного двигателя теплофикации", где 1 - котельная установка (КУ); 2 - воздушный компрессор газотурбинного двигателя твердого топлива (ГТДТТ), 3 - воздушная турбина ГТДТТ, 4 - теплообменник ГТДДТ, 5 - трубопровод, соединяющий выход (конфузор) воздушной турбины ГТДТТ с котельной установкой (КУ), 6 - устройство подачи органического топлива в котельную установку, 7 - паровая турбина высокого давления пара, 8 - паровая турбина низкого давления пара, 9 - теплообменник паросиловой установки (ПСУ) высокого давления пара, 10 - теплообменник ПСУ низкого давления пара, 112 - конденсатор мятого пара ПСУ, 12 - водяной насос низкого давления, 13 - теплообменник экономайзера ПСУ, 14 - регенерационный бак ПСУ, 15 - водяной насос высокого давления, 16 - воздушный компрессор теплового насоса (Тн), 17 - воздушная турбина (Тн), 18 - горячий теплообменник (Тн), 19 - теплообменник горячей воды, 20 - водяной насос теплофикации, 21 - морозильная камера.
Описание способа работы комбинированного двигателя теплофикации.
Установка на одном валу воздушного компрессора, воздушной турбины ГТДТТ, а также паровых турбин ПСУ, передающих вырабатываемую мощность тепловому насосу, воздушный компрессор и воздушная турбина которого также установлены на этом же валу, упрощает конструкцию двигателя.
Установка теплообменника ГТДТТ в топке котельной установки перед теплообменниками паросиловой установки, а также соединение выхода (конфузора) воздушной турбины ГТДТТ с поддувалом топочного устройства котельной установки обеспечивает циркуляцию теплового потока, что позволяет подавать в топку горячий воздух богатый кислородом и тем самым поднять температуру горения, увеличивая теплотворную способность органического топлива.
Тепловой насос, засасывая из атмосферы воздух стандартной температуры Тн= 280K, выбрасывает в морозильную камеру воздух с низкой температурой, тем самым утилизирует солнечное тепло, рассеянное в земной атмосфере.
Подтверждение сказанного элементарным термодинамическим расчетом
Расчет ГТДТТ принимаем:
где T3 - абсолютная температура горячего воздуха на входе в сопловой аппарат воздушной турбины ГТДТТ,
ηc - КПД воздушного компрессора ГТДТТ, ηc= 0,83;
ηp - КПД воздушной турбины ГТДТТ, ηp= 0,92;
m - коэффициент, учитывающий изменение удельной теплоемкости воздуха, m= 1,02,
где l - степень повышения давления (оптимальная) воздуха в воздушном компрессоре ГТДТТ;
Qэ - тепло, эквивалентное полезной работе ГТДТТ,
где ηm - механический КПД ГТДТТ, ηm = 0,98
T2 - абсолютная температура горячего воздуха после сжатия в воздушном компрессоре ГТДТТ:
Qт - тепло, поглощаемое теплообменником ГТДТТ:
Qт = Cpт(T3-T2) = 0,27(1152o-560o) = 160 кк.
Расчет ГТДТТ принимаем:
где T3 - абсолютная температура горячего воздуха на входе в сопловой аппарат воздушной турбины ГТДТТ,
ηc - КПД воздушного компрессора ГТДТТ, ηc= 0,83;
ηp - КПД воздушной турбины ГТДТТ, ηp= 0,92;
m - коэффициент, учитывающий изменение удельной теплоемкости воздуха, m= 1,02,
где l - степень повышения давления (оптимальная) воздуха в воздушном компрессоре ГТДТТ;
Qэ - тепло, эквивалентное полезной работе ГТДТТ,
где ηm - механический КПД ГТДТТ, ηm = 0,98
T2 - абсолютная температура горячего воздуха после сжатия в воздушном компрессоре ГТДТТ:
Qт - тепло, поглощаемое теплообменником ГТДТТ:
Qт = Cpт(T3-T2) = 0,27(1152o-560o) = 160 кк.
На основании первого закона термодинамики
Q4 - тепло, поступающее с горячим воздухом в топку котельной установки:
Q4 = Qа + Qа + Qт - Qэ;
Qа = CpTн = 0,24•288 = 69 кк,
Q4 = 69 + 160 - 50,5 = 178,5 кк
Qmin - количество тепла, поступающее на теплообменники ПСУ.
Q4 - тепло, поступающее с горячим воздухом в топку котельной установки:
Q4 = Qа + Qа + Qт - Qэ;
Qа = CpTн = 0,24•288 = 69 кк,
Q4 = 69 + 160 - 50,5 = 178,5 кк
Qmin - количество тепла, поступающее на теплообменники ПСУ.
Принимаем Qmin=270 кк;
Qmax = Qmin + Qт = 270 + 160 = 430 кк,
Qmax = Qсм + GQ4 - 63,
где 63 - потери тепла на реакцию горения и образования Qсм:
Qсм=580 кк при α =1,05;
G - количество воздуха, поступающее в компрессор ГТДТТ:
Принимаем для ПСУ ηПСУ= 0,4 , тогда КПД двигателя, ПСУ и ГТДТТ
Расчет КПД теплового насоса (Тн) ηтн :
где Qтн - тепло, эквивалентное работе, поглощаемой тепловым насосом;
Qат - тепло, отражаемое тепловым насосом из атмосферного воздуха,
где - степень повышения давления воздуха в воздушном компрессоре Тн;
- КПД сжатия воздуха в компрессоре Тн;
- КПД расширения воздуха в воздушной турбине Тн;
Qат=Cp(Тн - T'4),
где - абсолютная температура воздуха на выходе из сопла воздушной турбины Тн.
Qmax = Qmin + Qт = 270 + 160 = 430 кк,
Qmax = Qсм + GQ4 - 63,
где 63 - потери тепла на реакцию горения и образования Qсм:
Qсм=580 кк при α =1,05;
G - количество воздуха, поступающее в компрессор ГТДТТ:
Принимаем для ПСУ ηПСУ= 0,4 , тогда КПД двигателя, ПСУ и ГТДТТ
Расчет КПД теплового насоса (Тн) ηтн :
где Qтн - тепло, эквивалентное работе, поглощаемой тепловым насосом;
Qат - тепло, отражаемое тепловым насосом из атмосферного воздуха,
где - степень повышения давления воздуха в воздушном компрессоре Тн;
- КПД сжатия воздуха в компрессоре Тн;
- КПД расширения воздуха в воздушной турбине Тн;
Qат=Cp(Тн - T'4),
где - абсолютная температура воздуха на выходе из сопла воздушной турбины Тн.
Claims (2)
1. Комбинированный двигатель теплофикации, содержащий котельную установку с теплообменником газотурбинного двигателя, воздушную турбину и воздушный компрессор теплового насоса, отличающийся тем, что газотурбинный двигатель выполнен в виде газотурбинного двигателя твердого топлива и включает в себя воздушный компрессор, соединенный через теплообменник котельной установки с воздушной турбиной двигателя, в котельной установке установлена паросиловая установка с теплообменниками и паровой трубиной, а вал газотурбинного двигателя связан с валом теплового насоса и первой турбины.
2. Способ работы комбинированного двигателя теплофикации путем сжигания топлива и утилизации тепла атмосферного воздуха в тепловом насосе, отличающийся тем, что тепловой насос работает в режиме максимально возможного отношения суммарного тепла, отдаваемого теплообменником теплового насоса, к теплу, эквивалентному работе, потребляемой тепловым насосом при параметрах
nс = 0,8 - КПД воздушного компрессора теплового насоса;
nр = 0,9 - КПД воздушной турбины теплового насоса;
Тз = 315 К - температура воздуха на входе в воздушную турбину;
l = 1,4 - степень повышения давления.
nс = 0,8 - КПД воздушного компрессора теплового насоса;
nр = 0,9 - КПД воздушной турбины теплового насоса;
Тз = 315 К - температура воздуха на входе в воздушную турбину;
l = 1,4 - степень повышения давления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016297A RU2109230C1 (ru) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016297A RU2109230C1 (ru) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93016297A RU93016297A (ru) | 1996-09-27 |
RU2109230C1 true RU2109230C1 (ru) | 1998-04-20 |
Family
ID=20139457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93016297A RU2109230C1 (ru) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2109230C1 (ru) |
-
1993
- 1993-03-30 RU RU93016297A patent/RU2109230C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. - М.: Энергия, 1968, с.82, рис.2. 2. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5918805A (en) | Self-powered space heating system | |
AU734132B2 (en) | Energy generating installation | |
CN105485649B (zh) | 一种高效余热回收综合利用系统 | |
JPH0339166B2 (ru) | ||
JP2003521613A (ja) | 熱及び電力を発生する小規模コジェネレーションシステム | |
CN109026243A (zh) | 能量转换系统 | |
RU2035667C1 (ru) | Теплоэлектрогенератор | |
CN102252311A (zh) | 油田注气锅炉烟气换热装置及其换热方法 | |
KR20120016933A (ko) | 소형 열병합발전기에서 엔진 배기유로의 배출구조 | |
RU2109230C1 (ru) | Комбинированный двигатель теплофикации и способ его работы | |
CN109707511A (zh) | 一种燃机联合循环低温烟气余热利用系统 | |
RU2115000C1 (ru) | Комбинированная котельная | |
US20030213247A1 (en) | Enhanced effectiveness evaporator for a micro combined heat and power system | |
KR102690627B1 (ko) | 보일러용 열병합 발전 시스템 | |
RU2099653C1 (ru) | Экономичная тепловая электростанция и способ ее работы | |
CN109028643A (zh) | 一种分布式能源冷热电联产系统及其运行工艺 | |
CN2903811Y (zh) | 溴冷机火管群高温再热器 | |
RU51112U1 (ru) | Теплофикационная газотурбинная установка | |
CN104929707B (zh) | 电站排汽潜热与排烟余热联合发电系统和优化运行方法 | |
RU218421U1 (ru) | Гибридный настенный газово-электрический котел для поквартирного отопления | |
CN114961909B (zh) | 光热蒸汽循环与燃机蒸汽循环联合发电系统 | |
SU1420319A1 (ru) | Теплоэнергетическа установка | |
RU203004U1 (ru) | Настенный конвекционный газовый котел для поквартирного отопления с двухстенчатой атмосферной горелкой | |
CN215929745U (zh) | 一种组合式供热系统 | |
RU2095702C1 (ru) | Теплофикационно-холодильная станция и способ ее работы |