RU2161759C2 - Способ и устройство для трансформации тепловой энергии - Google Patents
Способ и устройство для трансформации тепловой энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161759C2 RU2161759C2 RU98110598A RU98110598A RU2161759C2 RU 2161759 C2 RU2161759 C2 RU 2161759C2 RU 98110598 A RU98110598 A RU 98110598A RU 98110598 A RU98110598 A RU 98110598A RU 2161759 C2 RU2161759 C2 RU 2161759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working medium
- thermal energy
- parts
- cooler
- jet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
Abstract
Рабочая среда пониженного давления испаряется в испарителе при поглощении тепловой энергии низкотемпературного источника. Далее рабочая среда сжимается в компрессоре и подается в струйный аппарат, где смешивается с жидким потоком, поступающим из сепаратора, установленного после конденсатора. В конденсатор направляется поток рабочей среды из струйного аппарата, где он охлаждается при передаче тепла высокотемпературному приемнику. Использование изобретения позволит повысить энергетическую эффективность термотрасформации за счет снижения удельного потребления энергии. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к процессам преобразования тепловой энергии сравнительно низкого температурного уровня в тепловую энергию повышенного температурного уровня, и может быть использовано для тепло- и холодоснабжения.
Широко известны парокомпрессионные способы термотрансформации [1] , 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.
Известен пароструйный способ термотрансформации [2], выбранный в качестве аналога, наиболее близкого к предлагаемому изобретению по совокупности признаков (прототип), заключающийся в испарении части рабочей среды пониженного давления за счет поглощения тепловой энергии низкотемпературного источника, сжатие этой части рабочей среды в струйном аппарате смешением ее с другой частью рабочей среды, имеющей более высокое давление, охлаждение и конденсацию рабочей среды после струйного аппарата с передачей выделяющейся при этом тепловой энергии более высокотемпературному приемнику, разделение рабочей среды на части, понижение давления одной из частей рабочей среды (дросселированием или детандированием) и ее испарение при контакте с низкотемпературным источником, повышение давления другой части рабочей среды насосом и ее испарение с помощью высокотемпературного источника энергии. В этом способе в струйный аппарат подают два потока пара с различным давлением.
Известно устройство 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. Струйный аппарат известного устройства является пароструйным эжектором, в котором смешиваются две струи пара разного давления [2].
Известный способ характеризуется рядом преимуществ, таких как простота реализации, надежность эксплуатации и сравнительно небольшая стоимость. Однако его энергетическая эффективность сравнительно мала и уступает эффективности парокомпрессионных способов.
Целью предлагаемого изобретения является повышение энергетической эффективности термотрансформации за счет снижения удельного потребления в процессе механической работы или теплоты высокотемпературного источника.
Указанная цель достигается тем, что в способе трансформации тепловой энергии, включающем испарение части рабочей среды пониженного давления с поглощением тепловой энергии низкотемпературного источника, смешение потоков частей рабочей среды в струйном аппарате, охлаждение потока рабочей среды с передачей тепловой энергии высокотемпературному приемнику, разделение рабочей среды на части и понижение давления одной из частей рабочей среды, в струйном аппарате смешивают потоки жидкой и парообразной частей рабочей среды, причем последнюю подают в струйный аппарат компрессором.
Кроме того, особенностями предлагаемого способа, приводящими к получению технического результата, являются:
- подача в струйный аппарат части жидкой рабочей среды после ее охлаждения;
- подача в струйный аппарат дополнительно части нагретой жидкой рабочей среды;
- снижение давления одной из частей рабочей среды путем дросселирования;
- дополнительное охлаждение одной из частей рабочей среды перед ее дросселированием;
- использование в качестве рабочей среды смесей жидкостей с различными температурами кипения;
- дополнительное сжатие жидкой части рабочей среды перед ее подачей в струйный аппарат.
- подача в струйный аппарат части жидкой рабочей среды после ее охлаждения;
- подача в струйный аппарат дополнительно части нагретой жидкой рабочей среды;
- снижение давления одной из частей рабочей среды путем дросселирования;
- дополнительное охлаждение одной из частей рабочей среды перед ее дросселированием;
- использование в качестве рабочей среды смесей жидкостей с различными температурами кипения;
- дополнительное сжатие жидкой части рабочей среды перед ее подачей в струйный аппарат.
В устройстве для трансформации тепловой энергии, включающем циркуляционный контур с установленными в нем последовательно испарителем, струйным аппаратом, подключенным с возможностью подачи в него потока пара, охладителем, дросселем или детандером и коммуникациями для подачи в струйный аппарат дополнительных потоков, коммуникации подключают струйный аппарат к циркуляционному контуру на участке между охладителем и дросселем (детандером) с возможностью подачи жидкости, а в циркуляционном контуре на участке между струйным аппаратом и испарителем установлен компрессор.
Другими отличительными особенностями предлагаемого устройства являются:
- дополнительное подключение струйного аппарата к циркуляционному контуру на участке между струйным аппаратом и охладителем;
- включение в коммуникации насоса для перекачки жидкости;
- установка между охладителем и дросселем разделительной емкости;
- установка перед дросселем (детандером) дополнительного охладителя.
- дополнительное подключение струйного аппарата к циркуляционному контуру на участке между струйным аппаратом и охладителем;
- включение в коммуникации насоса для перекачки жидкости;
- установка между охладителем и дросселем разделительной емкости;
- установка перед дросселем (детандером) дополнительного охладителя.
Таким образом, в предлагаемом способе в отличие от известного процесс сжатия рабочей среды в пароструйном аппарате заменяется сжатием парообразной части рабочей среды первоначально компрессором, а затем в парожидкостном струйном аппарате.
В струйном аппарате парожидкостная смесь достигает сверхзвуковых скоростей, при которых происходит скачок давления с одновременной конденсацией пара и повышением температуры.
В предлагаемом способе в отличие от известного не требуется высокотемпературный источник энергии для получения пара повышенного давления, а возможные затраты механической энергии для промежуточного сжатия пара в первой ступени или сжатия жидкости, подаваемой в струйный аппарат, намного меньше, чем аналогичные затраты в парокомпрессионном способе при одинаковой степени сжатия. Поэтому энергетическая эффективность (или коэффициент термотрансформации) предлагаемого способа значительно выше не только по сравнению со способом прототипа, но также по сравнению и с парокомпрессионным способом.
Сущность предлагаемого способа поясняется принципиальной схемой установки для его осуществления, представленной на фиг. 1, и условным изображением характерных процессов этого способа в координатах абсолютная температура T - классическая энтропия S на фиг. 2.
Устройство на фиг. 1 включает циркуляционный контур 1, содержащий испаритель 2, компрессор 3, струйный аппарат 4, охладитель 5, разделительную емкость 6, дополнительный охладитель 7 и дроссельный вентиль 8. Для циркуляции жидкой составляющей рабочей среды имеется насос 9 и коммуникации 10, 11. Испаритель 2 подключен к низкотемпературному источнику теплоты 12, а охладитель 5 - к высокотемпературному приемнику теплоты 13. Дополнительный охладитель 7 также имеет внешнее охлаждение (показано стрелками).
На фиг. 2 представлены следующие процессы изменения состояния рабочей среды:
1-2 - испарение части рабочей среды с поглощением тепловой энергии низкотемпературного теплового источника;
2-3 - сжатие пара рабочей среды до промежуточного давления с применением механического компрессора;
3-4-8-7 - смешение парообразной и жидкой частей рабочей среды в струйном аппарате;
4-5 - сжатие рабочей среды в струйном аппарате в результате скачков уплотнения;
5-6 - возврат части нагретой жидкой рабочей среды в струйный аппарат с увеличением ее скорости движения;
5-7 - изобарное охлаждение части жидкой рабочей среды с передачей тепловой энергии внешнему потребителю;
7-8 - истечение части охлажденной жидкой рабочей среды в струйный аппарат;
7-9 - дополнительное охлаждение оставшейся части рабочей среды;
9-1 - дросселирование испаряемой части рабочей среды.
1-2 - испарение части рабочей среды с поглощением тепловой энергии низкотемпературного теплового источника;
2-3 - сжатие пара рабочей среды до промежуточного давления с применением механического компрессора;
3-4-8-7 - смешение парообразной и жидкой частей рабочей среды в струйном аппарате;
4-5 - сжатие рабочей среды в струйном аппарате в результате скачков уплотнения;
5-6 - возврат части нагретой жидкой рабочей среды в струйный аппарат с увеличением ее скорости движения;
5-7 - изобарное охлаждение части жидкой рабочей среды с передачей тепловой энергии внешнему потребителю;
7-8 - истечение части охлажденной жидкой рабочей среды в струйный аппарат;
7-9 - дополнительное охлаждение оставшейся части рабочей среды;
9-1 - дросселирование испаряемой части рабочей среды.
Изображение процессов предлагаемого способа на фиг. 2 является условным и служит для целей иллюстрации, т.к. достаточно точное изображение этих процессов весьма затруднительно из-за их нестационарности и переменной массы рабочей среды.
Энергетический баланс предлагаемого способа, как обычно, отражает тот факт, что количество энергии, полученное в цикле рабочей средой, равно количеству энергии, отдаваемой внешнему приемнику тепловой энергии. В частности, сумма энергии, получаемая рабочей средой при испарении Q1-2 и сжатия Q2-3 (а возможно, и от других источников), равна сумме тепловой энергии Q5-7 и Q7-9, передаваемой различными составляющими рабочей среды внешнему потребителю.
Эффективность предлагаемого способа термотрансформации обусловлена применением в качестве одной из ступеней сжатия в тепловом насосе или холодильном устройстве парожидкостного струйного аппарата.
Предлагаемый способ может быть реализован с использованием традиционных для тепловых насосов и бытовых холодильников низкокипящих жидкостей, например R 12, R 22, R 134a и т.д., или их смесей между собой или другими жидкостями (минеральными или синтетическими маслами, водой и т.д.).
Предлагаемый способ позволяет значительно улучшить достигнутые ранее технико-экономические показатели процессов термотрансформации.
Использованные источники
1. Соколов Е. Я. , Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 14-66.
1. Соколов Е. Я. , Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 14-66.
2. Теплофизические основы получения искусственного холода. Справочник. - М.: Пищевая промышленность, 1980, с. 50-51.
Claims (12)
1. Способ трансформации тепловой энергии, включающий испарение части рабочей среды пониженного давления, сопровождаемое поглощением тепловой энергии низкотемпературного источника, смешение потоков частей рабочей среды в струйном аппарате, охлаждение потока рабочей среды с передачей тепловой энергии высокотемпературному приемнику, разделение рабочей среды на части, понижение давления одной из частей рабочей среды, отличающийся тем, что в струйном аппарате смешивают потоки жидкой и парообразной частей рабочей среды, причем последнюю подают в струйный аппарат компрессором.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в струйный аппарат возвращают часть жидкой рабочей среды после ее охлаждения.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в струйный аппарат подают часть нагретой жидкой рабочей среды.
4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что снижение давления одной из частей рабочей среды проводят дросселированием.
5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что перед дросселированием одной из частей рабочей среды ее дополнительно охлаждают.
6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды используют смеси жидкостей с различными температурами кипения.
7. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что жидкую часть рабочей среды перед подачей в струйный аппарат дополнительно сжимают.
8. Устройство для трансформации тепловой энергии, включающее циркуляционный контур с установленными в нем последовательно испарителем, струйным аппаратом, подключенным с возможностью подачи в него потока пара, охладителем, дросселем или детандером, и коммуникации для подачи в струйный аппарат дополнительных потоков, отличающееся тем, что коммуникации подключают струйный аппарат в циркуляционному контуру на участке между охладителем и дросселем (детандером) с возможностью подачи жидкости, а в циркуляционном контуре на участке между струйным аппаратом и испарителем установлен компрессор.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что струйный аппарат имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между струйным аппаратом и охладителем.
10. Устройство по пп.8 и 9, отличающееся тем, что коммуникации содержат насос для перекачки жидкости.
11. Устройство по пп.8 - 10, отличающееся тем, что между охладителем и дросселем установлена разделительная емкость.
12. Устройство по пп. 8 - 11, отличающееся тем, что перед дросселем (детандером) установлен дополнительный охладитель.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110598A RU2161759C2 (ru) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Способ и устройство для трансформации тепловой энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98110598A RU2161759C2 (ru) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Способ и устройство для трансформации тепловой энергии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98110598A RU98110598A (ru) | 2000-03-20 |
RU2161759C2 true RU2161759C2 (ru) | 2001-01-10 |
Family
ID=20206813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98110598A RU2161759C2 (ru) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Способ и устройство для трансформации тепловой энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2161759C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012053937A1 (ru) | 2010-10-19 | 2012-04-26 | Petin Yury Markovich | Способ горячего водоснабжения и способ отопления с его использованием |
CN102506512A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-06-20 | 上海交通大学 | 一种具有喷射器的制冷系统及其制冷方法 |
RU2659839C1 (ru) * | 2017-04-27 | 2018-07-04 | Артем Фролович Порутчиков | Низкотемпературная холодильная машина на диоксиде углерода |
-
1998
- 1998-06-04 RU RU98110598A patent/RU2161759C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.. Энергия, 1968, с. 185 - 212. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012053937A1 (ru) | 2010-10-19 | 2012-04-26 | Petin Yury Markovich | Способ горячего водоснабжения и способ отопления с его использованием |
CN102506512A (zh) * | 2011-11-08 | 2012-06-20 | 上海交通大学 | 一种具有喷射器的制冷系统及其制冷方法 |
RU2659839C1 (ru) * | 2017-04-27 | 2018-07-04 | Артем Фролович Порутчиков | Низкотемпературная холодильная машина на диоксиде углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2013680C (en) | Absorption refrigeration method and apparatus | |
US4674297A (en) | Chemically assisted mechanical refrigeration process | |
US4379734A (en) | Multistage evaporator | |
US4707996A (en) | Chemically assisted mechanical refrigeration process | |
US20070234750A1 (en) | System an apparatus for complete condensation of multi-component working fluids | |
KR101968517B1 (ko) | 이젝터 결합형 증기압축식 냉방 온도차발전 듀얼시스템 | |
CN103502582A (zh) | 混合嵌入式组合循环 | |
RU2529917C2 (ru) | Способ и устройство для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод | |
CN104019579B (zh) | 利用余热驱动引射器的混合工质低温制冷循环系统 | |
US4345440A (en) | Refrigeration apparatus and method | |
US4481783A (en) | Hybrid heat pump | |
CN109133236A (zh) | 一种工业余热驱动喷射式制冷的海水淡化装置及应用方法 | |
US4324983A (en) | Binary vapor cycle method of electrical power generation | |
CN101464070A (zh) | 一种喷射式低温制冷机 | |
RU2161759C2 (ru) | Способ и устройство для трансформации тепловой энергии | |
CN102384604A (zh) | 双温热源喷射式制冷系统 | |
CN110081628A (zh) | 带分离器的跨临界co2混合工质背压喷射式冷电联供系统 | |
SU1486614A1 (ru) | Способ использования тепла абсорбционной энергетической установкой для производства механической или электрической энергии . | |
Pourreza-Djourshari et al. | Calculation of the performance of vapour compression heat pumps with solution circuits using the mixture R22-DEGDME | |
CN107364564B (zh) | 吸收式与热电制冷协同辅助过冷的co2船用制冷系统 | |
CN105091401A (zh) | 一种具有深冷效果的喷射吸收制冷装置 | |
Wang et al. | An improved absorption refrigeration cycle driven by unsteady thermal sources below 100° C | |
EP0138041A2 (en) | Chemically assisted mechanical refrigeration process | |
CN103994599A (zh) | 一种基于气液喷射泵的跨临界喷射制冷系统 | |
CN201340140Y (zh) | 一种低温热源驱动的低温制冷机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050605 |