RU2117165C1 - Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process - Google Patents

Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process Download PDF

Info

Publication number
RU2117165C1
RU2117165C1 RU96110592A RU96110592A RU2117165C1 RU 2117165 C1 RU2117165 C1 RU 2117165C1 RU 96110592 A RU96110592 A RU 96110592A RU 96110592 A RU96110592 A RU 96110592A RU 2117165 C1 RU2117165 C1 RU 2117165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
ammonia
air
turbine
heat pump
Prior art date
Application number
RU96110592A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96110592A (en
Inventor
Василий Иванович Мазий
Original Assignee
Василий Иванович Мазий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Иванович Мазий filed Critical Василий Иванович Мазий
Priority to RU96110592A priority Critical patent/RU2117165C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2117165C1 publication Critical patent/RU2117165C1/en
Publication of RU96110592A publication Critical patent/RU96110592A/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: engine has heat pump and ammonia turbine whose inlet pipe communicates with condenser and outlet pipe, with hot agent heat exchanger of heat pump; it also has ammonia boiling heat exchanger and electric current generator mounted on common shaft with heat pump and ammonia turbine. Heat pump runs at maximum permissible efficiency and under conditions when air compression efficiency within condenser ηc = 0.85, air expansion efficiency inside air turbine ηp = 0.95, air temperature at air turbine outlet T3=335°K = 335 K, and l = 1.35. EFFECT: improved efficiency of recovering not only low-quality heat of thermal water sources, waste process heat, but also solar heat dissipated throughout atmosphere. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, преимущественная область использования - производство электроэнергии. The invention relates to the field of energy, the preferred area of use is the production of electricity.

Известно изобретение (авт. св. N 70147, от 12/Х-1944 г.), в котором предлагается использовать тепловой насос для получения механической работы и тепла, рассеянного в земной атмосфере. The invention is known (ed. St. N 70147, dated 12 / X-1944), in which it is proposed to use a heat pump to obtain mechanical work and heat dissipated in the earth's atmosphere.

Однако, как показывают расчеты, обеспечить конденсацию паров рабочего тела за счет холода, вырабатываемого тепловым насосом, как это указано в авт. св. N 70147, невозможно. Сущность изобретения заключается в том, что в полезную работу превращается тепло "низкого" качества, а именно тепло подземных горячих источников и солнечное тепло, рассеянное в земной атмосфере. However, as calculations show, to provide condensation of the vapor of the working fluid due to the cold generated by the heat pump, as indicated in ed. St. N 70147, impossible. The essence of the invention lies in the fact that heat of "low" quality, namely the heat of underground hot springs and solar heat dissipated in the earth's atmosphere, is converted into useful work.

Основные потери тепла имеют место при конденсации паров рабочего тела, а также при парообразовании рабочего тела. Рабочим телом является жидкий аммиак (NH3), молекулярный вес которого равен 17, молекулярный вес воды 18, таким образом, упругие свойства паров аммиака идентичны упругим свойствам паров воды. Кроме того, температура кипения аммиака при нормальных условиях равна 33oC, что позволяет утилизировать тепло "низкого" качества, например, тепло горячей воды с температурой 50 - 60oC.The main heat losses occur during condensation of the vapor of the working fluid, as well as during the vaporization of the working fluid. The working fluid is liquid ammonia (NH 3 ), the molecular weight of which is 17, the molecular weight of water is 18, so the elastic properties of ammonia vapor are identical to the elastic properties of water vapor. In addition, the boiling point of ammonia under normal conditions is 33 o C, which allows you to utilize the heat of "low" quality, for example, the heat of hot water with a temperature of 50 - 60 o C.

Возможно использование в качестве рабочего тела и других низкокипящих жидкостей, например фреона - 19. It is possible to use other low-boiling liquids as a working fluid, for example, Freon - 19.

В изобретении в качестве холодильника используется речная вода. In the invention, river water is used as a refrigerator.

Для перегрева паров аммиака используется горячий теплообменник теплового насоса. For overheating of ammonia vapors, a hot heat pump heat exchanger is used.

Для повышения эффективности АДАТ охлажденный воздух теплового насоса используется для бытовых нужд. To increase the efficiency of ADAT, the cooled air of the heat pump is used for domestic purposes.

АДАТ работает в режиме, при котором коэффициент полезного действия теплового насоса - максимальный. ADAT operates in a mode in which the efficiency of the heat pump is maximum.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема аммиачного двигателя атмосферного тепла (АДАТ) где: 1 - воздушный компрессор теплового насоса (ТН); 2 - воздушная турбина ТН; 3 - горячий теплообменник ТН; 4 - холодильная камера ТН; 5 - аммиачная турбина; 6 - конденсатор аммиачных паров; 7 - аммиачный жидкостный насос; 8 - теплообменник кипения аммиака; 9 - генератор электрического тока. In FIG. 1 shows a kinematic diagram of an ammonia engine of atmospheric heat (ADAT) where: 1 - air compressor of a heat pump (VT); 2 - VT air turbine; 3 - hot heat exchanger TH; 4 - refrigerating chamber TN; 5 - ammonia turbine; 6 - ammonia vapor condenser; 7 - ammonia liquid pump; 8 - heat exchanger boiling ammonia; 9 - electric current generator.

На фиг. 2 в координатах T - S изображен периодический цикл АДАТ, где
линия a-b - линия начала кипения аммиака, b - критическая точка аммиака (Tкр = 405,4 K; Pкр = 112,9 бар; γ = 235 кг/м3;
линия b-c - линия конца кипения аммиака.In FIG. 2 in coordinates T - S shows a periodic cycle of ADAT, where
line ab is the beginning line of boiling ammonia, b is the critical point of ammonia (T cr = 405.4 K; P cr = 112.9 bar; γ = 235 kg / m 3 ;
line bc is the end boiling line of ammonia.

Точка 1' - точка начала сжатия жидкого аммиака с параметрами

Figure 00000002

Точка 2' - точка конца сжатия жидкого аммиака с параметрами
Figure 00000003

Линия 2' - 3' - линия подвода тепла к аммиаку при постоянном давлении в теплообменнике кипения аммиака и горячем теплообменнике TH, линия 3' - 4' - линия адиабатического расширения упругих паров аммиака от параметров
Figure 00000004
до параметров
Figure 00000005
.Point 1 '- the start point of compression of liquid ammonia with parameters
Figure 00000002

Point 2 '- the end point of compression of liquid ammonia with parameters
Figure 00000003

Line 2 '- 3' - line for supplying heat to ammonia at constant pressure in the boiling ammonia heat exchanger and hot heat exchanger TH, line 3 '- 4' - line for the adiabatic expansion of elastic ammonia vapor from the parameters
Figure 00000004
to parameters
Figure 00000005
.

Линия 4' - 1' - линия конденсации паров аммиака. Line 4 '- 1' - line of condensation of ammonia vapor.

Воздушный компрессор 1 теплового насоса, воздушная турбина 2 TH, аммиачная турбина 5, а также генератор электрического тока 9 установлены на одном валу. The air compressor 1 of the heat pump, the air turbine 2 TH, the ammonia turbine 5, as well as the electric current generator 9 are mounted on one shaft.

Технико-экономическая эффективность АДАТ
Принимаем:
Tн = 288 K; Pн = 1 кг/см2;
ηc - КПД сжатия воздуха в ТН;
ηp - КПД расширения воздуха в ТН;
ηc = 0,85; ηp = 0,95;
T3 - температура воздуха после горячего теплообменника TН; T3 = 335 K
Qтн - тепло, эквивалентное энергии привода теплового насоса,

Figure 00000006

где CP кк/кгo - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;
ηm - КПД трения ТН; ηm = 0,98; l = 1,35; CP = 0,24 кк/кгo; ηo = 0,85
Figure 00000007

Qат - тепло, эквивалентное полезной работе аммиачной турбины
Figure 00000008
= 290 K;
Figure 00000009

где CPa - удельная теплоемкость паров аммиака при постоянном давлении CPa = 0,512 кк/кгo;
ηo = 0,85;
Figure 00000010

ηo - внутренний КПД АТ;
T2 - температура воздуха после сжатия в воздушном компрессоре TН;
Тв - температура речной воды, Тв=280 К;
Figure 00000011
= 323 K;
Figure 00000012

Разность температур T2 -
Figure 00000013
= 408 - 393 = 15o
Qат = 0,512(393-290)0,85•0,98 = 43,7 кк;
Gв - количество воздуха, поступающее в TН за 1 с.Technical and economic efficiency of ADAT
Accept:
T n = 288 K; P n = 1 kg / cm 2 ;
η c - efficiency of air compression in the VT;
η p - the efficiency of expansion of air in the VT;
η c = 0.85; η p = 0.95;
T 3 - air temperature after a hot heat exchanger TH; T 3 = 335 K
Q tn - heat equivalent to the energy of the heat pump drive,
Figure 00000006

where C P kk / kg o is the specific heat of air at constant pressure;
η m is the friction efficiency of the VT; η m = 0.98; l = 1.35; C P = 0.24 kk / kg o ; η o = 0.85
Figure 00000007

Q at - heat equivalent to the useful work of an ammonia turbine
Figure 00000008
= 290 K;
Figure 00000009

where C Pa is the specific heat of ammonia vapor at a constant pressure C Pa = 0.512 kk / kg o ;
η o = 0.85;
Figure 00000010

η o - internal efficiency of the AT;
T 2 - air temperature after compression in the air compressor TH;
T in - the temperature of river water, T in = 280 K;
Figure 00000011
= 323 K;
Figure 00000012

The temperature difference T 2 -
Figure 00000013
= 408 - 393 = 15 o
Q at = 0.512 (393-290) 0.85 • 0.98 = 43.7 kk;
G in - the amount of air entering the TH for 1 s.

Figure 00000014

Qэ - тепло, эквивалентное вырабатываемой электроэнергии;
Qэ = Qат - 2,13 Qтн = 43,7 - 2,13•8,6 = 25 кк.
Figure 00000014

Q e - heat equivalent to the generated electricity;
Q e = Q at - 2.13 Q tn = 43.7 - 2.13 • 8.6 = 25 kk.

При этом температура горячей воды (горячего источника) Tв2 = 335 K; tв = 52oC.The temperature of hot water (hot spring) T B2 = 335 K; t in = 52 o C.

Без теплового насоса Qат = 0,512 (320-290)0,85 • 0,98 = 12,8 кк.Without heat pump Q atm = 0,512 (320-290) 0,85 • 0,98 = 12,8 kk.

То есть эффективность АДАТ повышается в

Figure 00000015
аThat is, the effectiveness of ADAT increases in
Figure 00000015
a

Claims (2)

1. Аммиачный двигатель атмосферного тепла, состоящий из теплового насоса, включающего воздушный компрессор, горячий теплообменник и воздушную турбину, аммиачную турбину, выходной патрубок которой связан с конденсатором, выходной патрубок которого связан с входом жидкостного насоса, а входной патрубок турбины связан с выходным патрубком горячего теплообменника теплового насоса, отличающийся тем, что содержит теплообменник кипения аммиака и генератор электрического тока, причем аммиачная турбина, тепловой насос и генератор электрического тока установлены на одном валу, а теплообменник кипения аммиака подключен к выходному патрубку жидкостного насоса и к входному патрубка горячего теплообменника теплового насоса. 1. An ammonia engine of atmospheric heat, consisting of a heat pump, including an air compressor, a hot heat exchanger and an air turbine, an ammonia turbine, the outlet pipe of which is connected to a condenser, the outlet pipe of which is connected to the inlet of the liquid pump, and the turbine inlet pipe is connected to the hot outlet pipe a heat pump heat exchanger, characterized in that it comprises a boiling ammonia heat exchanger and an electric current generator, the ammonia turbine, a heat pump and an electric generator The current flow is installed on one shaft, and the ammonia boiling heat exchanger is connected to the outlet pipe of the liquid pump and to the inlet pipe of the hot heat pump heat exchanger. 2. Способ работы аммиачного двигателя атмосферного тепла путем использования тепла горячего теплообменника аммиачной турбиной, отличающийся тем, что при заданных КПД сжатия воздуха ηc= 0,85, КПД расширения воздуха ηp= 0,95 и температуре воздуха на выходе из горячего теплообменника Т3 = 335K, при повышении давления воздуха l = 1,35 является максимальным и составляет
Figure 00000016

где T2 - температура воздуха после сжатия в компрессоре теплового насоса, равная 408K;
ηm - механический КПД теплового насоса, равной 0,98;
Tн - стандартная температура атмосферного воздуха, равная 288K;
Cр - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении.2. The method of operation of the ammonia engine of atmospheric heat by using the heat of a hot heat exchanger with an ammonia turbine, characterized in that for given air compression efficiency η c = 0.85, air expansion efficiency η p = 0.95 and air temperature at the outlet of the hot heat exchanger T 3 = 335K, with increasing air pressure l = 1.35 is maximum and is
Figure 00000016

where T 2 is the air temperature after compression in the compressor of the heat pump, equal to 408K;
η m is the mechanical efficiency of the heat pump, equal to 0.98;
T n - standard ambient air temperature equal to 288K;
C p - specific heat of air at constant pressure.
RU96110592A 1996-05-28 1996-05-28 Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process RU2117165C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96110592A RU2117165C1 (en) 1996-05-28 1996-05-28 Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96110592A RU2117165C1 (en) 1996-05-28 1996-05-28 Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2117165C1 true RU2117165C1 (en) 1998-08-10
RU96110592A RU96110592A (en) 1998-08-20

Family

ID=20181102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96110592A RU2117165C1 (en) 1996-05-28 1996-05-28 Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2117165C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605864C1 (en) * 2015-06-01 2016-12-27 Денис Олегович Фролов Device for obtaining electric energy from ambient heat

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605864C1 (en) * 2015-06-01 2016-12-27 Денис Олегович Фролов Device for obtaining electric energy from ambient heat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2434145C2 (en) Method and system for energy generation from heat source
EP1760275B1 (en) Heat cycle method
CN100425925C (en) Electricity generating, air conditioning and heating apparatus utilizing natural medium and solar energy or waste heat
US2548508A (en) Thermal system
Ibrahim et al. A Kalina cycle application for power generation
KR20100097148A (en) Vapor compression and expansion air conditioner
US4030301A (en) Pump starting system for sea thermal power plant
KR101399428B1 (en) Safety system of orc generation system
US4224796A (en) Method for converting heat energy to mechanical energy with 1,2-dichloro-1,1-difluoroethane
CN101201007A (en) Generating system driven by heat pump
US4387576A (en) Two-phase thermal energy conversion system
Ray et al. Fluorochemicals as working fluids for small Rankine cycle power units
RU2117165C1 (en) Ammonia atmospheric-heat engine and its operating process
US4047386A (en) Process for heating condensate
CN202851278U (en) Single-cycle low-temperature TR geothermal power generation device
AU2007202622A1 (en) Method of generating power from naturally occurring heat without fuels and motors using the same
Shokouhmand et al. Performance improvement of a single, flashing, binary, combined cycle for geothermal powerplants
RU2099653C1 (en) Efficient thermal power station and method of its operation
Yusha et al. The analysis of the recuperative Rankine cycle boiling pressure impact on the efficiency of the mobile compressor unit with the heat losses recovery system
RU2799694C1 (en) Combined power plant with waste heat recovery
KR102074711B1 (en) a steam generator using air compressing cooling heat
RU2228447C1 (en) Device and method for electrical energy generation from water heat
RU56959U1 (en) STEAM INSTALLATION
WO1999022189A1 (en) Temperature difference heat engine
RU2063520C1 (en) Steam-turbine power plant