RU213839U1 - Узел генерации пара для органического цикла Ренкина - Google Patents
Узел генерации пара для органического цикла Ренкина Download PDFInfo
- Publication number
- RU213839U1 RU213839U1 RU2022115813U RU2022115813U RU213839U1 RU 213839 U1 RU213839 U1 RU 213839U1 RU 2022115813 U RU2022115813 U RU 2022115813U RU 2022115813 U RU2022115813 U RU 2022115813U RU 213839 U1 RU213839 U1 RU 213839U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- working fluid
- vapor
- separator
- increase
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области систем регенерации теплоты и может быть использована в установках утилизации тепловой энергии на базе органического цикла Ренкина для преобразования отходящей теплоты от ее источника в механическую энергию. Для повышения надежности и эффективности испарителя узла генерации пара в него добавлены датчик паросодержания выходящего рабочего тела, связанного с системой управления расходом рабочего тела через испаритель и обеспечивающего его работу на режимах докризисного кипения рабочего тела. Кроме того, на выходе рабочего тела из испарителя установлен сепаратор пара вихревого типа, а внутренняя поверхность крышки испарителя для повышения аэродинамической эффективности подачи парожидкостной смеси в сепаратор спрофилирована по лемнискате.
Description
Область техники
Полезная модель относится к области систем регенерации теплоты, отходящей от низкотемпературного стороннего источника, и может быть использована в установках утилизации тепловой энергии на базе органического цикла Ренкина (ОЦР) для преобразования отходящей теплоты от ее источника в механическую энергию МПК F01K 25/00; F01K 25/02, F01K 25/04.
Уровень техники
Известные установки, работающие по циклу ОЦР, представляют собой замкнутый контур с двухфазным органическим текучим рабочим телом, содержащий жидкостный насос для обеспечения циркуляции рабочего тела в контуре последовательно через узел генерации пара, включающий по меньшей мере один испаритель, находящийся в тепловом контакте с источником теплоты для испарения жидкого рабочего тела, через расширитель, например турбину, в котором тепловая энергия, переданная рабочему телу в испарителе, преобразуется в полезную механическую энергию, и, наконец, через узел охлаждения пара, включающий, по меньшей мере, один конденсатор, находящийся в тепловом контакте с охлаждающей средой, например водой или окружающим воздухом, для преобразования газообразного рабочего тела в жидкое рабочее тело, которое подается насосом в испаритель для следующего рабочего цикла. В указанных установках рабочее тело на выходе из испарителя узла генерации пара обычно представляет собой слабо перегретый или насыщенный пар. В случае ОЦР с выходом из испарителя влажного пара со степенью сухости, близкой к 1, известны установки (Features Design of Organic Rankine Cycle Journal of Siberian Federal University. Engineering &Technologies, 2019, 12(6), 733-745 DenisI. Karabarin and Sergei A. Mihailenko), в которых после испарителя добавляется сепаратор для отделения пара от жидкой фазы и последующей подачей пара в расширитель. Цикл испаритель-сепаратор-ресивер-питательный насос является пусковым, как только температура рабочего тела становится равной расчетной, рабочее тело поступает на расширитель, минуя сепаратор.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система органического цикла Ренкина, аппаратура управления и метод для нее, патент WO 2014171623A1 МПК F01K 25/00; F01K 25/02; F01K 7/00 опубл. 23.10.2014, в котором система органического цикла Ренкина, управляющая аппаратура и способ для нее включают: паровой/жидкостный сепаратор, предусмотренный между испарителем и турбиной; датчик уровня, предусмотренный в сепараторе паров/жидкостей для контроля уровня насыщенной жидкости в сепараторе паров/жидкости; и управляющая часть для управления условиями эксплуатации испарителя по уровню датчика уровня, тем самым непрерывно снабжая турбину органической рабочей жидкостью насыщенного парового состояния.
К недостаткам данной системы относятся ее пониженная тепловая эффективность и отсутствие возможности управления (регулирования) работой испарителя на режимах докризисного кипения рабочего тела.
Раскрытие изобретения
Известно, что в процессе парообразования жидкости в испарителе у известных ОЦР наблюдается явление кризиса кипения, связанное с переходом от пузырькового режима кипения к пленочному. При этом происходит резкое падение теплоотдачи и рост температуры теплоотдающей поверхности, что может привести к ее разрушению (Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1975. - 488 с). Следовательно, для надежной и эффективной работы испарителя целесообразно осуществлять его эксплуатацию в докризисных режимах кипения. Для дальнейшей подачи в расширитель органического цикла Ренкина насыщенного пара рабочего тела требуется его сепарация из парожидкостной смеси, выходящей из испарителя.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является изменение конструкции узла генерации пара с целью увеличения надежности эксплуатации и повышение тепловой эффективности его испарителя.
Указанный технический результат достигается установкой в узел генерации пара непосредственно за испарителем сепаратора пара вихревого типа для постоянного разделения паровой и жидкой фаз. Для повышения аэродинамической эффективности подачи парожидкостной смеси в сепаратор внутренняя поверхность крышки испарителя на выходе парожидкостной смеси спрофилирована по лемнискате Бернулли. В крышке устанавливается контролирующий уровень паросодержания датчик паросодержания, связанный с регулятором расхода рабочего тела и управляемого регулятором регулирующего клапанного элемента на входе в испаритель. Указанные устройства обеспечивают возможность управления (регулирования) работой испарителя на режимах докризисного кипения рабочего тела и подачу в расширитель сухого насыщенного пара рабочего тела.
Узел генерации пара для органического цикла Ренкина, включающий испаритель поверхностного типа, впускной трубопровод с регулирующим клапанным элементом и системой его управления, выпускной трубопровод. Для повышения надежности эксплуатации и эффективности испарителя на выходе рабочего тела из испарителя дополнительно установлен датчик паросодержания, связанный с регулятором расхода осуществляющим управление расположенным на входе в испаритель по ходу движения рабочего тела регулирующим клапанным элементом, и тем самым обеспечивающим управление работой испарителя без выхода рабочего тела за пределы режима докризисного кипения. Кроме того, на выходе рабочего тела из испарителя установлен сепаратор пара вихревого типа, а внутренняя поверхность крышки испарителя для повышения аэродинамической эффективности подачи парожидкостной смеси в сепаратор спрофилирована по лемнискате.
Краткое описание чертежа
На фиг. 1 представлена принципиальная схема узла генерации пара.
1 - испаритель;
2 - сепаратор;
3 - крышка испарителя
4 - датчик паросодержания;
5 - регулятор расхода;
6 - клапанный элемент;
Осуществление полезной модели
Циркулирующее в контуре установки рабочее тело нагревается от отходящей теплоты стороннего низкотемпературного источника в испарителе 1, закипает и выходит из него в состоянии влажного пара требуемого паросодержания. Далее пар поступает в сепаратор 2, где происходит отделение паровой фазы от жидкой. Насыщенный пар из сепаратора направляется в расширитель, а жидкая фаза рабочего тела возвращается в испаритель. Датчик паросодержания 4, регулятор расхода 5 и регулирующий клапанный элемент 6 предназначены для поддержания в испарителе паросодержания рабочего тела, соответствующего докризисному неразвитому пузырьковому режиму кипения. При повышении в испарителе паросодержания рабочего тела, во избежание кризиса кипения регулятор расхода 5, получает сигнал от датчика 4 и увеличивает расход рабочего тела в испарителе через регулирующий клапанный элемент 6. При снижении паросодержания регулятор расхода 5 уменьшает расход газа через регулирующий клапанный элемент 6. Внутренняя поверхность крышки 3 испарителя для повышения аэродинамической эффективности подачи парожидкостной смеси в сепаратор спрофилирована по лемнискате.
Claims (1)
- Узел генерации пара для органического цикла Ренкина, включающий испаритель поверхностного типа, впускной трубопровод с регулирующим клапанным элементом и системой его управления, выпускной трубопровод, отличающийся тем, что для повышения надежности эксплуатации и эффективности испарителя на выходе рабочего тела из испарителя дополнительно установлен датчик паросодержания, связанный с регулятором расхода, осуществляющим управление расположенным на входе в испаритель по ходу движения рабочего тела регулирующим клапанным элементом, и тем самым обеспечивающим управление работой испарителя без выхода рабочего тела за пределы режима докризисного кипения, кроме того, на выходе рабочего тела из испарителя установлен сепаратор пара вихревого типа, а внутренняя поверхность крышки испарителя для повышения аэродинамической эффективности подачи парожидкостной смеси в сепаратор спрофилирована по лемнискате.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU213839U1 true RU213839U1 (ru) | 2022-09-30 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2251055C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Устройство для нагрева теплоносителя |
| RU2307981C1 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени акад. А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Парогенерирующее устройство |
| WO2014171623A1 (ko) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | 한국에너지기술연구원 | 유기 랭킨 사이클 시스템과 그 제어 장치 및 제어 방법 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2251055C1 (ru) * | 2003-09-15 | 2005-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов" | Устройство для нагрева теплоносителя |
| RU2307981C1 (ru) * | 2006-01-10 | 2007-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт имени акад. А.Н. Крылова" (ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова") | Парогенерирующее устройство |
| WO2014171623A1 (ko) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | 한국에너지기술연구원 | 유기 랭킨 사이클 시스템과 그 제어 장치 및 제어 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4676284B2 (ja) | 蒸気タービンプラントの廃熱回収設備 | |
| US8590307B2 (en) | Auto optimizing control system for organic rankine cycle plants | |
| US5483797A (en) | Method of and apparatus for controlling the operation of a valve that regulates the flow of geothermal fluid | |
| US4306416A (en) | Closed cycle, hydraulic-turbine heat engine | |
| JP4875546B2 (ja) | 排熱発電装置、排熱発電装置の作動媒体蒸気過熱度制御方法 | |
| EP2930319B1 (en) | Rankine cycle device operation method | |
| JP2016121665A (ja) | 熱発電装置 | |
| CN103925024A (zh) | 一种回收海水淡化浓海水余热的水电联产系统及其方法 | |
| US20210167724A1 (en) | System and method for solar panel heat energy recovery, heat energy storage and generation from the stored heat energy | |
| CN105202509A (zh) | 蒸发器、朗肯循环装置以及热电联供系统 | |
| BR0209712B1 (pt) | dispositivo para a refrigeração de agente de refrigeração de uma turbina a gás. | |
| RU213839U1 (ru) | Узел генерации пара для органического цикла Ренкина | |
| Novotny et al. | Analysis and design of novel absorption power cycle plants | |
| Dambly et al. | The Organic Rankine Cycle for Geothermal Power Generation | |
| US9540961B2 (en) | Heat sources for thermal cycles | |
| JPH1136818A (ja) | 排熱利用複合発電プラントの制御装置 | |
| CN205297667U (zh) | 一种气液混合回收的低品质余热发电系统 | |
| RU2266414C2 (ru) | Теплоэнергетическая установка для утилизации теплоты выхлопных газов газотурбинного двигателя | |
| RU2810845C1 (ru) | Двухфазный гравитационный двигатель | |
| RU2804173C1 (ru) | Комбинированная тепло- и электрогенерирующая установка | |
| RU2745470C1 (ru) | Теплофикационная парогазовая установка | |
| CN207989091U (zh) | 一种可控制膨胀机入口工质体温度过热的orc发电系统 | |
| JP2019023432A (ja) | ランキンサイクル装置 | |
| Wang et al. | Experimental investigation on start-up performance of a 315 kw organic rankine cycle system | |
| RU2701973C1 (ru) | Органический цикл рэнкина для преобразования сбросного тепла источника тепла в механическую энергию и система охлаждения, использующая такой цикл |