RU2172844C2 - Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases - Google Patents

Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases Download PDF

Info

Publication number
RU2172844C2
RU2172844C2 RU2000115678/06A RU2000115678A RU2172844C2 RU 2172844 C2 RU2172844 C2 RU 2172844C2 RU 2000115678/06 A RU2000115678/06 A RU 2000115678/06A RU 2000115678 A RU2000115678 A RU 2000115678A RU 2172844 C2 RU2172844 C2 RU 2172844C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working fluid
heat
steam
cycle
mixed
Prior art date
Application number
RU2000115678/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000115678A (en
Inventor
С.В. Калинайчев
Original Assignee
Калинайчев Сергей Викторович
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 Калинайчев Сергей Викторович filed Critical Калинайчев Сергей Викторович
Priority to RU2000115678/06A priority Critical patent/RU2172844C2/en
Publication of RU2000115678A publication Critical patent/RU2000115678A/en
Priority to AU2002215489A priority patent/AU2002215489A1/en
Priority to PCT/RU2001/000238 priority patent/WO2001098635A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172844C2 publication Critical patent/RU2172844C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K19/00—Regenerating or otherwise treating steam exhausted from steam engine plant
    • F01K19/02—Regenerating by compression
    • F01K19/08—Regenerating by compression compression done by injection apparatus, jet blower, or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering, mechanical engineering, engines. SUBSTANCE: during steam cycle of steam power plant part of steam expanding in heat machine is directed into steam superheater where heat is supplied to steam in cycle and steam is directed into jet device where its pressure is raised to initial value before heat machine at mixing of steam part and working medium condensate from pump converted into active flows at acceleration in nozzles. Compressed mixed steam flow, thus formed, is expanded in heat machine, and heat in cycle is removed from wastes steam part remaining in heat machine. At steam-gas cycle of steam-gas plant, combustion products formed at combustion of fuel in combustion chamber are directed into jet device where their pressure is raised to value equal to that before heat machine at mixing of combustion products and working medium liquid component flow from pump converted into active flows at acceleration in nozzles, and compressed steam-gas mixture, thus formed, is expanded in heat machine. EFFECT: simplified design of plant and increased economy of heat power plant at provision of low losses at mixing in jet device. 10 cl, 19 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению, двигателестроению и предназначено для использования в паросиловых установках (ПСУ), парогазовых установках (ПГУ), в силовых агрегатах транспортных средств. The invention relates to thermal power engineering, engine building and is intended for use in steam power plants (CCP), combined cycle plants (CCGT), in the power units of vehicles.

Известен способ осуществления парового цикла ПСУ, при котором к воде в парогенераторе подводят теплоту в цикле до образования перегретого пара, который расширяют в турбине, при этом часть пара после расширения в ней до промежуточного значения проходит через систему регенеративного подогрева питательной воды, конденсируясь при этом, остальную часть пара, отработанную в турбине, подают в конденсатор, где отводят теплоту в цикле с конденсацией пара, а образующийся водяной конденсат обеих частей совместно подают в насос, в котором повышают его давление и подают в парогенератор (см. Крутов В. И. , Исаев С. И. Кожинов И.А. и др. Техническая термодинамика.- М.: Высшая школа, 1991 г., с. 313). A known method of implementing a steam cycle of CCP, in which heat is supplied to the water in the steam generator in a cycle until superheated steam is formed, which is expanded in the turbine, while part of the steam, after expanding to an intermediate value, passes through the regenerative heating water supply system, condensing at the same time, the rest of the steam spent in the turbine is fed to a condenser, where heat is removed in a cycle with steam condensation, and the resulting water condensate of both parts is fed together to a pump in which of pressure and is supplied to the steam generator (see. Kroot VI, SI Isayev Kozhinov IA et al. Technical termodinamika.- M .: Higher School, 1991, p. 313).

Недостатком данного способа является достаточно большая сложность осуществления цикла, когда для получения относительно высокого коэффициента полезного действия (КПД) цикла используется громоздкая и сложная система регенеративного подогрева питательной воды, применяется пар с высоким начальным давлением перед турбиной, которая в этом случае имеет большое количество ступеней. The disadvantage of this method is the rather large complexity of the cycle, when a bulky and complex system of regenerative heating of feed water is used to obtain a relatively high efficiency (cycle), steam is used with a high initial pressure in front of the turbine, which in this case has a large number of stages.

Известен способ осуществления парогазового цикла ПГУ, при котором сжатый компрессором воздух подают в камеру сгорания, из которой после сжигания топлива полученные продукты сгорания расширяют в турбине привода компрессора, подают и дожигают в дополнительной камере сгорания, затем подают в парогазовый эжектор, в котором при их смешении с перегретым паром, образующимся в парогенераторе при подводе к воде теплоты и преобразуемым в активный поток ускорением в паровом сопле эжектора до достижения высокой скорости истечения, происходит увеличение скорости продуктов сгорания за счет передачи им кинетической энергии пара с последующим повышением давления продуктов сгорания в составе парогазовой смеси, которую расширяют в силовой турбине и через систему регенеративного подогрева эжекторной воды удаляют из установки (см. патент РФ N 2076929, кл. F 01 К 21/04, 1997 г.). A known method for the implementation of a combined cycle gas turbine cycle, in which compressed air is supplied to the combustion chamber from the compressor, from which, after burning fuel, the resulting combustion products are expanded in the compressor drive turbine, fed and burned in an additional combustion chamber, then fed to the combined cycle gas ejector, in which when mixed with superheated steam generated in the steam generator when heat is supplied to the water and converted into an active stream by acceleration in the steam nozzle of the ejector until a high flow rate is reached, the calculation of the speed of the combustion products due to the transfer of kinetic energy of steam to them, followed by an increase in the pressure of the combustion products in the gas mixture, which is expanded in the power turbine and removed from the installation through the regenerative heating system of ejector water (see RF patent N 2076929, class F 01 K 21/04, 1997).

Недостатком данного способа являются большие затраты теплоты на получение перегретого пара, использование громоздкой системы регенеративного подогрева эжекторной воды и в совокупности со значительными потерями смешения в эжекторе недостаточно высокий КПД всего цикла. The disadvantage of this method is the high cost of heat for obtaining superheated steam, the use of a bulky system of regenerative heating of ejector water and, together with significant mixing losses in the ejector, the efficiency of the entire cycle is not high enough.

Технический результат - повышение экономичности и упрощение теплосиловой установки. EFFECT: increased efficiency and simplification of a heat power plant.

Указанный технический результат достигается тем, что в паровом цикле ПСУ часть пара из тепловой машины отводят в пароперегреватель, где к ней подводят теплоту в цикле и подают в струйный аппарат, в котором повышается ее давление до начального перед тепловой машиной при смешении этой части пара и поступающего из насоса конденсата рабочего тела, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а образующийся сжатый смешанный поток пара расширяют в тепловой машине, от оставшейся части пара, отработанной в тепловой машине, в конденсаторе отводят теплоту в цикле, повышают давление конденсата рабочего тела в насосе, а также тем, что часть потока пара из тепловой машины подают в дополнительный вход струйного аппарата, а также тем, что пар из места его отбора в пароперегреватель подают в последовательно чередующиеся пароперегреватели и струйные аппараты, а затем на вход тепловой машины, а также тем, что оставшуюся часть пара, отработанную в тепловой машине, подают в струйный аппарат, в котором повышается ее давление, при смешении этой части пара и поступающей из циркуляционного насоса жидкости, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а от образующейся жидкой фазы смешанного потока в теплообменнике отводят теплоту в цикле, а в парогазовом цикле ПГУ тем, что сжигая топливо в камере сгорания с образованием продуктов сгорания к рабочему телу подводят теплоту в цикле, продукты сгорания подают в струйный аппарат, в котором повышается их давление до начального перед тепловой машиной при смешении продуктов сгорания и поступающего из насоса жидкого потока-компонента рабочего тела, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а образующуюся сжатую парогазовую смесь расширяют в тепловой машине, повышают давление жидкого потока-компонента рабочего тела в насосе, а также тем, что часть парогазовой смеси из тепловой машины подают в дополнительный вход струйного аппарата, а также тем, что газообразная среда поступает в последовательно чередующиеся камеры сгорания и струйные аппараты, а затем на вход тепловой машины, а также тем, что отработанную в тепловой машине парогазовую смесь подают в струйный аппарат, в котором повышается ее давление при смешении этой смеси и поступающей из циркуляционного насоса жидкости, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а от образующейся газожидкостной смеси в сепараторе отделяют жидкость, от которой в теплообменнике отводят теплоту, а в циклах ПСУ и ПГУ тем, что в случае использования турбины в качестве тепловой машины в ее ступенях осуществляется подача части потока рабочего тела с выхода ступени (группы ступеней) на ее же вход, что позволяет при такой организации циклов уменьшить отношение Qотв/Qподв в цикле, где Qотв - теплота, отводимая в цикле; Qподв - теплота, подводимая в цикле, упростить ПСУ исключением системы регенеративного подогрева рабочего тела, а ПГУ - исключением компрессора, обеспечивающего начальное давление парогазовой смеси перед тепловой машиной, уменьшить падение КПД установки на переменном режиме.The specified technical result is achieved by the fact that in the steam cycle of the CCP, part of the steam from the heat engine is taken to the superheater, where heat is supplied to it in the cycle and fed to the jet apparatus, in which its pressure rises to the initial one in front of the heat engine by mixing this part of the steam and the incoming from the condensate pump of the working fluid, converted into active flows by acceleration in nozzles, and the resulting compressed mixed steam stream is expanded in the heat engine, from the remaining part of the steam spent in the heat engine, in the condensate heat is removed in the cycle, the pressure of the condensate of the working fluid in the pump is increased, as well as the fact that part of the steam flow from the heat engine is supplied to the auxiliary inlet of the jet apparatus, as well as the fact that steam is taken from the place of its selection to the superheater to successively alternating superheaters and jet devices, and then to the input of the heat engine, and also by the fact that the remaining part of the steam spent in the heat engine is fed into the jet device, in which its pressure increases, when this part of the steam is mixed with heat pump, converted into active flows by acceleration in nozzles, and heat is removed from the resulting mixed-phase liquid stream in the heat exchanger in a cycle, and in a combined cycle gas turbine cycle, by burning fuel in the combustion chamber with the formation of combustion products, heat is supplied to the working fluid in the cycle , the combustion products are fed into the jet apparatus, in which their pressure rises to the initial one in front of the heat engine when the combustion products are mixed and the liquid flow component of the working fluid coming from the pump is converted into accelerated flows in the nozzles, and the resulting compressed vapor-gas mixture is expanded in a heat engine, the pressure of the liquid flow component of the working fluid in the pump is increased, and part of the steam-gas mixture from the heat engine is supplied to the additional input of the jet apparatus, and also because the gaseous medium enters the sequentially alternating combustion chambers and jet apparatuses, and then to the inlet of the heat engine, and also by the fact that the gas-vapor mixture worked out in the heat engine is fed into the jet apparatus, in which e is the pressure when mixing this mixture and the liquid coming from the circulation pump, converted into active flows by acceleration in the nozzles, and the liquid is separated from the resulting gas-liquid mixture in the separator, from which heat is removed in the heat exchanger, and in the case of CCP and CCGT of the turbine as a heat engine in its steps the infeed part of the working medium flow from the output stage (stage group) is at its entrance, which allows for a looping of holes to reduce the ratio of Q / Q Mob in the cycle, where Q otv - heat removed in the cycle; Q sub - heat supplied in the cycle, simplify the CCP by eliminating the regenerative heating system of the working fluid, and CCP by excluding the compressor providing the initial pressure of the gas-vapor mixture in front of the heat engine, reduce the drop in the efficiency of the installation in alternating mode.

В изложенном материале струйные аппараты, учитывая сущность происходящих в них процессов, выполняют функцию сумматора экстенсивных параметров термодинамических состояний смешиваемых потоков, в которых кроме исполнения законов сохранения (энергии, массы, импульсов), выполняется условие равенства или близости скоростей истечения смешиваемых потоков, которые характеризуются как активные, т.е. не преследуется цель изменения кинетической энергии одного потока за счет другого. Ввиду отсутствия в классификации струйных аппаратов названия применяемых типов струйных аппаратов, в описании принята следующая терминология: струйный аппарат, в котором образующийся смешанный поток находится в газообразной фазе, именуется струйным газовым сумматором (СГС), а струйный аппарат, в котором образующийся смешанный поток находится в жидкой фазе, именуется струйным жидкостным сумматором (СЖС), а в общем случае - струйным параметрическим сумматором (СПС). In the material presented, the inkjet apparatus, taking into account the essence of the processes occurring in them, performs the function of the adder of the extensive parameters of the thermodynamic states of the mixed flows, in which, in addition to the conservation laws (energy, mass, momenta), the condition of equality or closeness of the outflow velocities of the mixed flows, which are characterized as active, i.e. the goal is not to change the kinetic energy of one stream at the expense of another. Due to the absence of the name of the types of inkjet devices used in the classification of inkjet apparatuses, the following terminology is accepted in the description: an inkjet apparatus in which the resulting mixed stream is in the gaseous phase is called a jet gas adder (GHS), and the inkjet apparatus in which the formed mixed stream is in the liquid phase, is called the liquid-liquid adder (SGS), and in the general case - the parametric jet adder (SPS).

На чертежах представлено:
на фиг. 1 - термодинамический цикл ПСУ в конденсационном режиме в hS-координатах; на фиг. 2 - принципиальная схема ПСУ в конденсационном режиме; на фиг. 3 - цикл ПСУ в теплофикационном режиме в hS-координатах; на фиг. 4 - принципиальная схема ПСУ в теплофикационном режиме; на фиг. 5 - разомкнутый цикл ПГУ в TS-координатах, а S1, S2 - удельные энтропии компонентов рабочего тела; на фиг. 6 - принципиальная схема ПГУ с разомкнутым циклом; на фиг. 7 - цикл ПГУ в теплофикационном режиме в TS-координатах; на фиг. 8 - принципиальная схема ПГУ в теплофикационном режиме; на фиг. 9 - цикл теплосиловой установки со сниженным начальным давлением рабочего тела перед турбиной в hS-координатах; на фиг. 10 - цикл теплосиловой установки со ступенчатым подводом теплоты в цикле в hS-координатах; на фиг. 11 схематически показан СПС; на фиг. 12 - сечение А-А на фиг. 11; на фиг. 13, 14, 15, 16 схематически показаны варианты исполнения СПС; на фиг. 17, 18, 19 - варианты сечения Б-Б на фиг. 16.The drawings show:
in FIG. 1 - thermodynamic cycle of CCP in condensation mode in hS-coordinates; in FIG. 2 - schematic diagram of the CCP in condensation mode; in FIG. 3 - CCP cycle in the heating mode in hS-coordinates; in FIG. 4 - schematic diagram of the CCP in the heating mode; in FIG. 5 - open cycle of CCGT in TS-coordinates, and S 1 , S 2 - specific entropies of the components of the working fluid; in FIG. 6 is a schematic diagram of an open cycle CCGT; in FIG. 7 - cycle CCGT in the heating mode in TS-coordinates; in FIG. 8 is a schematic diagram of a CCGT unit in a heating mode; in FIG. 9 - cycle power plant with a reduced initial pressure of the working fluid in front of the turbine in hS-coordinates; in FIG. 10 - cycle power plant with a step-by-step supply of heat in the cycle in hS-coordinates; in FIG. 11 schematically shows an ATP; in FIG. 12 is a section AA in FIG. eleven; in FIG. 13, 14, 15, 16 schematically show embodiments of the ATP; in FIG. 17, 18, 19 - sectional views of BB in FIG. 16.

Термодинамические циклы с фазовыми переходами, основанные на использовании в них СПС, можно представить на примере цикла ПСУ, показанного на фиг. 3, в виде цикла, состоящего из трех контуров:
1) верхнего контура 1-2-3, в котором циркулируется газообразный поток рабочего тела, осуществляется изобарный подвод теплоты Qподв в цикле на участке 1-3 при небольшом давлении P1 до температуры со значением в точке 1, повышение давления с одновременным понижением температуры на участке 1-2 до их значений в точке 2 при смешении в СГС с жидким потоком рабочего тела среднего контура, расширение в тепловой машине на участке 2-3 в составе смешанного потока рабочего тела до значений давления и температуры в точке 3;
2) среднего контура 2-4-8-5-6, в котором циркулируется часть рабочего тела, имеющая фазовые переходы в рабочем процессе, осуществляется отвод теплоты Qотв в цикле на участке 4-8-5 с повышением давления и температуры на участке 4-8 до их значений в точке 8 и фазовым переходом пара в жидкость при смешении в СЖС с жидким потоком рабочего тела нижнего контура и понижением температуры на участке 5-8 в составе смешанного потока рабочего тела до значения в точке 5, повышение давления жидкости в насосе на участке 5-6 до значения в точке 6, понижение давления с одновременным повышением температуры на участке 2-6 до их значений в точке 2 и фазовым переходом жидкости в пар при смешении в СГС с газообразным потоком рабочего тела верхнего контура, расширение в тепловой машине на участке 2-4 до значений давления и температуры в точке 4, при этом на участке 2-3 в составе смешанного потока рабочего тела;
3) нижнего контура 5-7-8, в котором циркулируется жидкий поток рабочего тела, осуществляется отвод части теплоты Qотв в цикле на участке 5-8 в составе смешанного потока рабочего тела, повышение давления жидкого потока рабочего тела в циркуляционном насосе на участке 5-7 до значений давления и температуры в точке 7, повышение температуры с одновременным понижением давления на участке 7-8 до их значений в точке 8 при смешении в СЖС с отработанным в тепловой машине потоком рабочего тела среднего контура 2-4-8-5-6.Thermodynamic cycles with phase transitions, based on the use of ATP in them, can be represented by the example of a CCP cycle shown in FIG. 3, in the form of a cycle consisting of three circuits:
1) of the upper circuit 1-2-3, in which a gaseous flow of the working fluid is circulated, isobaric heat supply Q sub is carried out in a cycle in section 1-3 at a small pressure P 1 to a temperature with a value at point 1, pressure increase with a simultaneous decrease in temperature in section 1-2 to their values at point 2 when mixed in a GHS with a medium flow medium fluid flow, expansion in a heat engine in section 2-3 in the mixed working fluid flow to pressure and temperature values at point 3;
2) the average loop 2-4-8-5-6, in which part of the working fluid circulates, having phase transitions in the working process, heat Q is retracted in the cycle of holes in the area 4-8-5 with increasing pressure and temperature in the area 4 -8 to their values at point 8 and a phase transition of steam into a liquid when mixed in a liquid coolant with a liquid flow of the lower working fluid and lowering the temperature in section 5-8 in the mixed flow of the working fluid to a value at point 5, increasing the pressure of the liquid in the pump in section 5-6 to the value at point 6, pressure decrease from one a temporary increase in temperature in section 2-6 to their values at point 2 and a phase transition of the liquid into steam when mixed in a GHS with a gaseous flow of the upper circuit working fluid, expansion in a heat engine in section 2-4 to pressure and temperature values at point 4, at the same time in the area 2-3 as part of a mixed flow of the working fluid;
3) the lower circuit 5-7-8, in which the liquid flow of the working fluid is circulated, part of the heat Q is removed in the cycle in section 5-8 as part of the mixed flow of the working fluid, the pressure of the working fluid is increased in the circulation pump in section 5 -7 to the values of pressure and temperature at point 7, a temperature increase with a simultaneous decrease in pressure in section 7-8 to their values at point 8 when mixed in the liquid coolant with the medium flow working medium flow 2-4-8-5- worked out in a heat engine 6.

Количественное соотношение рабочего тела в верхнем и среднем контурах цикла определяется выражением
m/n=(h2-h6)/(h1-h2),
где m - количество рабочего тела в верхнем контуре цикла;
n - количество рабочего тела в среднем контуре цикла;
h1 - удельная энтальпия рабочего тела перед газовым соплом СГС;
h2 - удельная энтальпия рабочего тела на входе в тепловую машину;
h6 - удельная энтальпия рабочего тела перед жидкостным соплом СГС,
а в среднем и нижнем контурах цикла определяется выражением, аналогичным вышеприведенному.The quantitative ratio of the working fluid in the upper and middle contours of the cycle is determined by the expression
m / n = (h 2 -h 6 ) / (h 1 -h 2 ),
where m is the amount of working fluid in the upper loop loop;
n is the number of working fluid in the middle loop;
h 1 is the specific enthalpy of the working fluid in front of the GHS gas nozzle;
h 2 - specific enthalpy of the working fluid at the entrance to the heat engine;
h 6 - specific enthalpy of the working fluid in front of the liquid nozzle GHS,
and in the middle and lower contours of the cycle is determined by an expression similar to the above.

Применение в цикле в качестве смешиваемого с газообразным потоком рабочего тела в СГС жидкости, учитывая большую удельную теплоту фазового перехода, позволяет значительно, по сравнению с применением перегретого пара, снизить количество рабочего тела в среднем контуре, от которого непосредственно или через нижний контур отводится теплота в цикле, и тем самым уменьшить количество теплоты, отводимой в цикле, а применить влажный пар не позволяет низкий коэффициент скорости при истечении из сопла. The use of a fluid as a fluid mixed with a gaseous flow in a GHS, taking into account the high specific heat of a phase transition, significantly reduces the amount of a working fluid in the middle circuit compared to the use of superheated steam, from which heat is removed directly or through a lower circuit the cycle, and thereby reduce the amount of heat removed in the cycle, and the use of wet steam does not allow a low speed coefficient when flowing from the nozzle.

Из ряда циклов с фазовыми переходами, основанных на использовании в них СПС, ниже приведены циклы, представляющие практический интерес. Of the series of cycles with phase transitions based on the use of ATP in them, the following are cycles of practical interest.

При работе ПСУ в теплофикационном режиме используются верхний, средний и нижний контуры цикла, а при работе в конденсационном режиме нижний контур отсутствует, а отвод теплоты в цикле осуществляется изотермически на участке 4-5, показанном на фиг. 1. When the CCP is operating in the heating mode, the upper, middle and lower circuits of the cycle are used, while when operating in the condensation mode, the lower circuit is absent, and heat is removed in the cycle isothermally in section 4-5 shown in FIG. 1.

Работа ПСУ в конденсационном режиме по циклу, показанному на фиг. 1, осуществляется по приведенной на фиг. 2 принципиальной схеме установки, а работа в теплофикационном режиме по циклу, показанному на фиг. 3, осуществляется по приведенной на фиг. 4 принципиальной схеме установки. The operation of the CCP in condensation mode according to the cycle shown in FIG. 1 is carried out according to FIG. 2, a schematic diagram of the installation, and operation in the heating mode according to the cycle shown in FIG. 3 is carried out as shown in FIG. 4 installation concept.

Перегретый пар после подведения к нему теплоты в пароперегревателе (ПП) 1 подают в струйный газовый сумматор (СГС) 2, где при его смешении с конденсатом рабочего тела, поступающим из насоса (Н) 3, достигаются начальные давление и температура перегретого пара перед турбиной (Т) 4, в которую его подают и срабатывают с получением полезной работы потребителем (П) 5. Часть пара из турбины (Т) 4, расширенную в ней, исходя из оптимальных условий режима, до промежуточного значения или полностью подают в пароперегреватель (ПП) 1, а другую часть пара подают либо в конденсатор (К) 6 при работе ПСУ в конденсационном режиме, где от нее отводят теплоту в цикле, а конденсат рабочего тела подают в насос (Н) 3, либо при работе ПСУ в теплофикационном режиме в струйный жидкостный сумматор (СЖС) 7, в котором повышается давление этой части пара при ее смешении с жидкостью, поступающей из циркуляционного насоса (ЦН) 8, а образующуюся жидкую фазу смешанного потока подают в теплообменник (ТО) 9, где от нее отводят теплоту в цикле, а затем разделяют на две части, одну из которых подают в насос (Н) 3, а другую - в циркуляционный насос (ЦН) 8. Superheated steam after supplying heat to it in a superheater (PP) 1 is fed into a jet gas adder (GHS) 2, where when it is mixed with the condensate of the working fluid coming from the pump (H) 3, the initial pressure and temperature of the superheated steam in front of the turbine are reached ( T) 4, into which it is fed and activated to obtain useful work by the consumer (P) 5. Part of the steam from the turbine (T) 4, expanded in it, based on the optimal conditions of the regime, to an intermediate value or completely fed to the superheater (PP) 1, and the other part of the steam serves lib o to the condenser (K) 6 when the CCP is in condensation mode, where heat is removed from it in the cycle, and the condensate of the working fluid is fed to the pump (H) 3, or when the CCP is in the heating mode to the jet liquid adder (SGS) 7, in which the pressure of this part of the steam increases when it is mixed with the liquid coming from the circulation pump (TsN) 8, and the resulting liquid phase of the mixed stream is fed to a heat exchanger (TO) 9, where heat is removed from it in a cycle, and then divided into two parts , one of which is fed to the pump (H) 3, and the other to the circulation second pump (CN) 8.

При работе ПСУ на переменном режиме часть потока пара с выхода турбины (Т) 4 или той ее части, которая работает на переменном режиме, подают в дополнительный вход струйного газового сумматора (СГС) 2, в который с увеличением отклонения режима ПСУ от расчетного увеличивается подача, при этом уменьшается подача потока пара в струйный газовый сумматор (СГС) 2 из пароперегревателя (ПП) 1 и соответственно подвод теплоты Qподв в цикле.When the CCP operates in alternating mode, part of the steam flow from the turbine (T) 4 output or that part of it that is operating in alternating mode is fed to an additional input of the jet gas adder (GHS) 2, into which, with an increase in the deviation of the CCP mode from the calculated one, the flow increases , while reducing the flow of steam into the jet gas adder (GHS) 2 from the superheater (PP) 1 and, accordingly, the supply of heat Q sub in the cycle.

При использовании, например, водяного пара в качестве рабочего тела и истечении его из парового сопла в смесительную камеру СГС с критической скоростью Wкр= 700-800 м/с для обеспечения скорости истечения воды Wв= 650-750 м/с из жидкостного сопла насос должен создать давление воды Pв=250-300 МПа, при этом затрачивается удельная работа насоса Iуд=300-400 кДж/кг, а при температуре пара перед турбиной Т2=713-823К (440-550oC) и давлении P2=3-7,5 МПа температура пара на выходе из пароперегревателя может достигать T1= 1073-1300K (800-1027oC), при этом давление греющего газа, подводимого теплоту Qподв в цикле, и пара в пароперегревателе находится в пределах P1=0,3-0,5 МПа, а температура начала подвода теплоты Qподв в пароперегреватель - в пределах Т3=423-523К (150-250oC).When using, for example, steam as the working medium and after its steam from the nozzle into the mixing chamber GHS critical velocity cr W = 700-800 m / s for the expiration of the water W in the speed = 650-750 m / s from the liquid nozzle the pump must create a water pressure P in = 250-300 MPa, while the specific work of the pump is spent I beats = 300-400 kJ / kg, and at a steam temperature in front of the turbine T 2 = 713-823K (440-550 o C) and pressure P = 2 MPa 3-7,5 steam temperature at the outlet of the superheater can reach T 1 = 1073-1300K (800-1027 o C), the pressure of the heating gas, Mob dimogo heat Q Mob in the cycle, and steam in the superheater is in the range P 1 = 0.3-0.5 MPa, and the temperature of the start of the heat supply in the superheater Q Mob - within T 3 = 423-523K (150-250 o C )

При работе ПГУ в условиях, требующих сохранения компонента рабочего тела, имеющего фазовые переходы в цикле, используются верхний, средний и нижний контуры цикла, показанного на фиг. 7, при этом верхний контур является разомкнутым, а нижний обеспечивает замкнутость среднего контура. В цикле создается такое начальное давление перед турбиной, при котором обеспечивается низкая температура уходящих газов, а рабочим телом может служить, например, смесь водяного пара и продуктов сгорания. Вода как компонент рабочего тела пополняется из продуктов сгорания. When a CCGT unit is operating under conditions requiring the conservation of a component of the working fluid having phase transitions in a cycle, the upper, middle, and lower contours of the cycle shown in FIG. 7, while the upper circuit is open, and the lower circuit provides a closed middle circuit. In the cycle, such an initial pressure is created in front of the turbine, at which a low temperature of the exhaust gases is ensured, and, for example, a mixture of water vapor and combustion products can serve as a working fluid. Water as a component of the working fluid is replenished from the products of combustion.

Работа ПГУ по разомкнутому циклу, показанному на фиг. 5, осуществляется по приведенной на фиг. 6 принципиальной схеме установки, а работа в теплофикационном режиме по циклу, показанному на фиг. 7, осуществляется по приведенной на фиг. 8 принципиальной схеме установки. The CCGT operation in the open loop shown in FIG. 5 is carried out according to FIG. 6, a schematic diagram of the installation, and operation in the heating mode according to the cycle shown in FIG. 7 is carried out according to FIG. 8 installation concept.

Воздух, сжатый компрессором (К) 1 до небольшого давления либо без сжатия поступает в камеру сгорания (КС) 2, из которой после сжигания топлива полученные продукты сгорания подают в струйный газовый сумматор (CГC) 3, где при их смешении с жидким потоком-компонентом рабочего тела, поступающим из насоса (Н) 4, образуется парогазовая смесь, достигающая начальные давление и температуру перед турбиной (Т) 5, в которую ее подают и срабатывают с получением полезной работы потребителем (П) 6 и либо удаляют из установки при работе ПГУ по разомкнутому циклу, либо при работе ПГУ в теплофикационном режиме подают в струйный жидкостный сумматор (СЖС) 7, где повышается давление парогазовой смеси при ее смешении с жидкостью, поступающей из циркуляционного насоса (ЦН) 8, а образующуюся при этом газожидкостную смесь подают в сепаратор (СП) 9, где неконденсирующиеся компоненты продуктов сгорания отделяют от жидкости и либо удаляют из установки, либо срабатывают в газовой турбине (ГТ) 10, если давление этих компонентов больше атмосферного, а жидкость подают в теплообменник (ТО) 11, где от нее отводят теплоту, затем разделяют на две части, одну из которых подают в насос (Н) 4, а другую часть - в циркуляционный насос (ЦН) 8. The air compressed by the compressor (K) 1 to a small pressure or without compression enters the combustion chamber (KS) 2, from which, after burning the fuel, the resulting combustion products are fed into the jet gas adder (CGC) 3, where, when mixed with the liquid component stream the working fluid coming from the pump (H) 4, a vapor-gas mixture is formed, reaching the initial pressure and temperature in front of the turbine (T) 5, into which it is fed and activated to obtain useful work by the consumer (P) 6 and either removed from the installation during operation of the CCGT unit open loop, l During operation of the CCGT unit in the heating mode, it is fed to the jet liquid adder (SGS) 7, where the pressure of the vapor-gas mixture increases when it is mixed with the liquid coming from the circulation pump (CN) 8, and the gas-liquid mixture formed in this case is fed to the separator (SP) 9 where the non-condensable components of the combustion products are separated from the liquid and either removed from the installation or activated in a gas turbine (GT) 10 if the pressure of these components is higher than atmospheric and the liquid is supplied to a heat exchanger (TO) 11, where heat is removed from it, for they are divided into two parts, one of which is fed to the pump (H) 4, and the other part to the circulation pump (TsN) 8.

Для уменьшения работы сжатия воздуха в компрессоре (К) 1 и температуры продуктов сгорания в камере сгорания часть жидкости из теплообменника (ТО) 11 или из циркуляционного насоса (ЦН) 8, если давление жидкости после теплообменника (ТО) 11 недостаточно, подают вместе с воздухом на вход компрессора (К) 1. To reduce the work of air compression in the compressor (K) 1 and the temperature of the combustion products in the combustion chamber, part of the liquid from the heat exchanger (TO) 11 or from the circulation pump (TsN) 8, if the liquid pressure after the heat exchanger (TO) 11 is insufficient, is supplied with air compressor input (K) 1.

При работе ПГУ на переменном режиме часть парогазовой смеси с выхода турбины (Т) 5 или той ее части, которая работает на переменном режиме, подают в дополнительный вход струйного газового сумматора (СГС) 3, в который с увеличением отклонения режима ПГУ от расчетного увеличивается подача, при этом уменьшается подача продуктов сгорания в струйный газовый сумматор (СГС) 3 и соответственно подвод теплоты Qподв в цикле.When the CCGT unit is operating in alternating mode, part of the gas-vapor mixture from the turbine (T) 5 output or that part of it that is operating in alternating mode is fed to an additional input of the jet gas adder (GHS) 3, into which the flow increases , while reducing the flow of combustion products into the jet gas adder (GHS) 3 and, accordingly, the supply of heat Q sub in the cycle.

Для снижения начального давления рабочего тела перед турбиной осуществляется показанное на фиг. 9 промежуточное повышение давления расширяющегося в турбине газообразного рабочего тела, когда отработанное в первой ступени (группе ступеней) до промежуточного давления рабочее тело подают в последующий СГС, где при его смешении с жидким потоком (потоком-компонентом) рабочего тела, поступающим из насоса, повышается давление рабочего тела до первоначального или близкого к нему значения, затем рабочее тело расширяют в последующей ступени (группе ступеней) до того же или близкого к нему значения давления, что и после первой ступени (группы ступеней) и т.д. Для увеличения средней температуры подвода теплоты в цикле ПСУ при температуре пара на выходе из пароперегревателя, не превышающей предельно допустимой, осуществляется ступенчатый подвод теплоты, показанный на фиг. 10, когда пар после подведения к нему теплоты Qподв1 в первом пароперегревателе до допустимой температуры на его выходе и сжатии в первом СГС поступает в последующий пароперегреватель, где к пару подводят теплоту Qподв2 до допустимой температуры на его выходе, а затем подают в последующий СГС и т.д., а затем на вход турбины, а в цикле ПГУ - чередованием камер сгорания и струйных аппаратов, но для снижения температуры продуктов сгорания в камерах сгорания до предельно допустимой.To reduce the initial pressure of the working fluid in front of the turbine, the one shown in FIG. 9 intermediate pressure increase of the gaseous working fluid expanding in the turbine, when the working fluid worked up in the first stage (group of stages) to intermediate pressure is supplied to the subsequent GHS, where when it is mixed with the liquid flow (component stream) of the working fluid coming from the pump, the pressure of the working fluid to the initial value or close to it, then the working fluid is expanded in the next step (group of steps) to the same or close to it pressure value as after the first step (group tupeney), etc. To increase the average temperature of heat supply in the CCP cycle at a steam temperature at the outlet of the superheater not exceeding the maximum allowable, a step-by-step heat supply is performed, shown in FIG. 10, when the steam after supplying heat Q sub1 to it in the first superheater to an allowable temperature at its outlet and compression in the first GHS enters the subsequent superheater, where heat Q sub2 is supplied to the steam to an allowable temperature at its outlet, and then it is supplied to the subsequent GHS etc., and then to the turbine inlet, and in the CCGT cycle, by alternating combustion chambers and jet devices, but to reduce the temperature of the combustion products in the combustion chambers to the maximum permissible.

Для уменьшения диссипации кинетической энергии потока рабочего тела в турбине при работе ПСУ и ПГУ на переменном режиме в ступенях турбины осуществляется подача части потока рабочего тела с выхода ступени (группы ступеней) на ее же вход через обратный канал в количестве, определяемом степенью отклонения режима теплосиловой установки от расчетного. Для этого наиболее пригодна ступень скорости, в которой обеспечивается выход потока рабочего тела под необходимым острым углом, образованным вектором абсолютной скорости выхода потока рабочего тела из ступени и вектором, направленным противоположно вектору окружной скорости ступени. Образующаяся разделительная перегородка при ответвлении от выходного канала ступени обратного канала играет роль регулирующего элемента, который позволяет изменяться количеству отводимого в обратный канал потока рабочего тела при изменении угла выхода потока рабочего тела из ступени с отклонением режима установки от расчетного, когда, например, при увеличении входной скорости потока в ступень или уменьшении окружной скорости ступени уменьшается угол выхода потока из ступени, что влечет за собой увеличение количества рабочего тела, поступающего в обратный канал, а по нему - на вход этой же ступени (группы ступеней), что позволяет избежать значительных потерь кинетической энергии выходящего из ступени турбины потока рабочего тела и соответственно уменьшить падение КПД установки на переменном режиме. To reduce the dissipation of the kinetic energy of the flow of the working fluid in the turbine when the CCP and CCGT are operating in alternating mode in the steps of the turbine, part of the flow of the working fluid is fed from the output of the stage (group of stages) to its entrance through the return channel in an amount determined by the degree of deviation of the heat power plant mode from estimated. The speed step is most suitable for this, in which the flow of the working fluid is provided at the necessary acute angle formed by the vector of the absolute velocity of the flow of the working fluid from the step and the vector directed opposite to the circumferential speed vector of the step. The resulting dividing wall at the branch from the output channel of the stage of the return channel plays the role of a regulating element, which allows you to change the amount of flow of the working fluid discharged into the return channel when the angle of the output of the working fluid from the stage changes with the deviation of the installation mode from the calculated one, when, for example, when the input the flow velocity into the step or a decrease in the peripheral speed of the step, the angle of exit of the flow from the step decreases, which entails an increase in the number of working fluid, stumbles on the return channel, and through it - to the input of the same stage (stage group) that prevents significant loss of the kinetic energy of exiting stage turbine working fluid flow and thus reduce the incidence efficiency of the plant to alternating mode.

Работа теплового двигателя объемного вытеснения осуществляется по циклам ПСУ и ПГУ, показанным на фиг. 1, 3, 5, 7, 10, с той разницей, что вместо турбины применяется двигатель объемного вытеснения, при работе которого газообразное рабочее тело, сжатое в СГС, подают в цилиндр, где воздействуя на поршень, оно расширяется, совершая полезную работу, а рабочий процесс состоит из двух тактов: такта расширения и такта выпуска. The operation of the volumetric displacement heat engine is carried out according to the CCP and CCP cycles shown in FIG. 1, 3, 5, 7, 10, with the difference that instead of a turbine, a volume displacement engine is used, during which a gaseous working fluid compressed in the GHS is fed into the cylinder, where it acts on the piston and expands, doing useful work, and a workflow consists of two measures: an expansion cycle and a release cycle.

Процесс повышения давления газообразного потока рабочего тела в термодинамическом цикле с фазовыми переходами осуществляется в СПС при равенстве или близости скоростей истечения из сопл смешиваемых потоков в результате теплового взаимодействия при смешении в нем активных жидкого ускоренного путем преобразования в жидкостном сопле потенциальной энергии жидкости в кинетическую энергию струи и разогнанного в газовом сопле газообразного потоков рабочего тела, между которыми идут обменные процессы в сложном комплексе термогидрогазодинамических явлений, при которых происходит фазовый переход в одном из смешиваемых потоков, отвод теплоты от газообразного потока, что приводит к уменьшению работы по его сжатию, подвод теплоты к жидкому потоку, что в случае фазового перехода жидкости в пар приводит к получению работы расширения, которая используется для сжатия газообразного смешанного потока, а кинетическая энергия жидкого потока рабочего тела, передаваемая сжимаемой среде, и соответственно скорость истечения определяется работой, затрачиваемой на сжатие жидкости в насосе и является средством регулирования количеством этой работы, а уравнивание при этом скоростей смешиваемых потоков может осуществляться регулированием скорости газообразного потока. The process of increasing the pressure of the gaseous flow of the working fluid in a thermodynamic cycle with phase transitions is carried out in the SPS with the equality or closeness of the velocities of the outflows from the nozzles of the mixed flows as a result of thermal interaction when the active accelerated liquid is mixed in it by converting the potential energy of the liquid into the kinetic energy of the jet and accelerated in the gas nozzle gaseous flows of the working fluid, between which there are metabolic processes in a complex complex of the phenomena under which a phase transition occurs in one of the mixed streams, heat removal from the gaseous stream, which leads to a decrease in the work of compressing it, supply of heat to the liquid stream, which in the case of a phase transition of the liquid into steam results in an expansion work, which is used to compress the gaseous mixed flow, and the kinetic energy of the fluid flow of the working fluid transferred to the compressible medium, and accordingly, the flow rate is determined by the work spent on compressing the liquid in SOSE is a means of controlling the amount of this work, and the equalization of the speeds of the mixed flows can be carried out by controlling the speed of the gaseous stream.

Однако следует отметить, что различные значения скорости истечения из сопл смешиваемых потоков при равенстве или близости их скоростей дают различные значения эффективности цикла, связанные с тем, что максимальная степень восстановления полного давления газообразного потока достигается при критической скорости истечения, а затраты работы в цикле уменьшаются с уменьшением скорости истечения жидкого потока, а учитывая, что потери на удар уменьшаются с уменьшением скольжения фаз смешиваемых потоков, что в совокупности с рядом других факторов, проявляющихся при взаимодействии смешиваемых потоков, и предопределяет компромиссный выбор скорости истечения, оптимальной для каждого из смешиваемых потоков, а критерием выбора скорости истечения является эффективность цикла, которая в зависимости от назначения теплосиловой установки, используемого режима и других факторов может определяться по эффективному, приведенному эффективному, термическому, эксергетическому КПД цикла и другим. Следует также отметить, что в парогазовом цикле смешиваемые в СГС потоки являются потоками-компонентами рабочего тела. However, it should be noted that different values of the flow rate from the nozzles of the mixed flows with equal or similar velocities give different values of the efficiency of the cycle, due to the fact that the maximum degree of recovery of the total pressure of the gaseous stream is achieved at a critical flow rate, and the cost of work in the cycle decreases with a decrease in the flow rate of the liquid flow, and given that the impact loss decreases with a decrease in the slip of the phases of the mixed flows, which in combination with a number of other tori, manifested in the interaction of the mixed flows, and determines the compromise choice of the flow rate, optimal for each of the mixed flows, and the criterion for choosing the flow rate is the cycle efficiency, which depending on the purpose of the heat power plant, the mode used and other factors can be determined by the effective effective, thermal, exergy cycle efficiency and others. It should also be noted that in the combined cycle gas flows mixed in the GHS are component flows of the working fluid.

Для реализации процесса повышения давления газообразного потока (потока-компонента) рабочего тела в термодинамическом цикле с фазовыми переходами используется СПС, в котором смешиваемые разнофазные потоки являются активными с большим градиентом температуры, поэтому его конструкция в используемом качестве имеет ряд особенностей, связанных с принятием мер по обеспечению малой диссипации кинетической энергии смешиваемых потоков, малого падения КПД теплосиловой установки на переменном режиме. Эти меры предусматривают, учитывая большую разницу в плотностях разнофазных потоков, получение возможно большего отношения периметра выходного сечения жидкостного сопла к площади поперечного сечения газового сопла на уровне среза жидкостного сопла, возможно более равномерного распределения выходного сечения жидкостного сопла по площади поперечного сечения газового сопла, получение малого угла раскрытия струи жидкого потока, то есть малой поперечной составляющей вектора скорости жидкого потока при его расширении в смесительной камере под воздействием большого градиента давления внутри жидкого потока при переходе в пар из-за большого градиента температуры между смешиваемыми потоками в случае образования газообразного смешанного потока рабочего тела путем выполнения выходного сечения жидкостного сопла щелевым, а для малых расходов жидкости - перфорированным, когда часть щели закрыта поперечными перегородками, а меры для работы теплосиловой установки на переменном режиме предусматривают изменение площади выходного сечения газового сопла для обеспечения требуемого количества газообразного рабочего тела, поступающего в тепловую машину, и уравнивания скоростей смешиваемых потоков, а также применения дополнительного газового сопла с изменяемой площадью выходного сечения для подачи в смесительную камеру различного количества газообразного рабочего тела из тепловой машины. To implement the process of increasing the pressure of the gaseous stream (component stream) of the working fluid in a thermodynamic cycle with phase transitions, an SPS is used, in which the mixed different-phase flows are active with a large temperature gradient, therefore, its design as used has a number of features associated with taking measures to ensuring small dissipation of the kinetic energy of the mixed flows, a small drop in the efficiency of the heat power plant in an alternating mode. These measures include, taking into account the large difference in the densities of different-phase flows, obtaining the largest possible ratio of the perimeter of the outlet section of the liquid nozzle to the cross-sectional area of the gas nozzle at the cut-off level of the liquid nozzle, possibly more uniformly distributing the outlet section of the liquid nozzle over the cross-sectional area of the gas nozzle, the opening angle of the liquid stream jet, i.e., the small transverse component of the velocity vector of the liquid stream when it expands in the mixing chamber due to a large temperature gradient between the mixed streams in the case of the formation of a gaseous mixed stream of the working fluid by making the outlet section of the liquid nozzle slit, and for small liquid flow rates, perforated when part of the gap is closed transverse partitions, and measures for the operation of a heat power plant in an alternating mode provide for a change in the area of the outlet cross section of the gas nozzle to ensure the required direct quantity of gaseous working medium supplied to the heat engine, and equalizing the velocity of the mixed flow, and to use additional gas nozzle of variable outlet section area to feed the mixing chamber of different amounts of gaseous working fluid of the heat engine.

Струйный параметрический сумматор, показанный на фиг. 11, содержит смесительную камеру 1, суживающееся активное газовое внешнее сопло 2, соосно расположенное в этом сопле суживающееся активное жидкостное внутреннее сопло 3, выходное сечение 4 которого, показанное на фиг. 12 сечения по А-А на фиг. 11 на уровне среза внутреннего сопла 3, выполнено щелевым, а разновидности выходного сечения внутреннего сопла 3 СПС, показанного на фиг. 13, 14, 15, 16, выполнены многощелевыми, щели выходного сечения внутреннего сопла 3 на примере СПС, показанного на фиг. 16, могут быть расположены радиально относительно продольной оси СПС и показаны на фиг. 17 сечения Б-Б на фиг. 16 на уровне среза внутреннего сопла 3, на прямой линии и показаны на фиг. 18 того же сечения, в виде изогнутых линий и показаны на фиг. 19 того же сечения. В СПС, показанном на фиг. 14, на внутренней поверхности внешнего сопла 2 расположена периферийная оконечность выходной части внутреннего сопла 3, а в показанном на фиг. 15 - на внутренней поверхности внешнего сопла 2 расположено внутреннее сопло 3, а в показанном на фиг. 16 - внутри внешнего сопла 2 и смесительной камеры 1 соосно с ними расположено профилированное тело 5, поперечное сечение которого в зависимости от конфигурации выходного сечения внутреннего сопла 3 показано на фиг. 17, 18, 19 сечения Б-Б на фиг. 16 на уровне среза внутреннего сопла 3. В СПС, показанном на фиг. 11, 13, 14, между внешним соплом 2 и внутренним соплом 3, а в показанном на фиг. 16 - между внешним соплом 2 и профилированным телом 5 соосно с ними может быть установлено газовое среднее сопло 6. Внешнее сопло 2 и смесительная камера 1, показанные на фиг. 11, 13, 14, 15, 16, выполнены, обеспечивая оптимальную эффективность смешения, профилированными, а выходное сечение 4 внутреннего сопла 3 может быть также выполнено перфорированным. The ink jet parametric adder shown in FIG. 11 comprises a mixing chamber 1, a tapering active gas external nozzle 2, a tapering active liquid inner nozzle 3 coaxially located in this nozzle, the output section 4 of which shown in FIG. 12 a section along AA in FIG. 11 at the cut-off level of the inner nozzle 3, is made slotted, and a variation of the output section of the inner nozzle 3 of the ATP shown in FIG. 13, 14, 15, 16, are made multi-slit, the output section slits of the inner nozzle 3 are exemplified by the ATP shown in FIG. 16 can be arranged radially relative to the longitudinal axis of the ATP and shown in FIG. 17, section BB in FIG. 16 at the cut-off level of the inner nozzle 3, in a straight line and shown in FIG. 18 of the same section, in the form of curved lines and shown in FIG. 19 of the same section. In the ATP shown in FIG. 14, on the inner surface of the outer nozzle 2, there is a peripheral tip of the outlet portion of the inner nozzle 3, and in the one shown in FIG. 15 - the inner nozzle 3 is located on the inner surface of the outer nozzle 2, and in the one shown in FIG. 16 - inside the outer nozzle 2 and the mixing chamber 1, a profiled body 5 is arranged coaxially with them, the cross section of which, depending on the configuration of the output section of the inner nozzle 3, is shown in FIG. 17, 18, 19 of section BB in FIG. 16 at the cut-off level of the inner nozzle 3. In the ATP shown in FIG. 11, 13, 14, between the outer nozzle 2 and the inner nozzle 3, and in the one shown in FIG. 16 - between the external nozzle 2 and the profiled body 5, a gas middle nozzle 6 can be installed coaxially with them. The external nozzle 2 and the mixing chamber 1 shown in FIG. 11, 13, 14, 15, 16, are made, providing optimal mixing efficiency, profiled, and the output section 4 of the inner nozzle 3 can also be perforated.

Работает СПС следующим образом. ATP works as follows.

Жидкий поток подают под большим давлением в сопло 3, а газообразный - в сопло 2, затем потоки, истекая из сопл, смешиваются в смесительной камере 1 СПС, откуда смешанный поток поступает в соответствующие узлы теплосиловой установки. При работе теплосиловой установки на переменном режиме продольным перемещением жидкостного сопла 3, показанного на фиг. 11, 13, или профилированного тела 5, показанного на фиг. 16, изменяют выходное сечение газового сопла 2, в результате чего изменяется количество газообразного потока, поступающего в СПС, а изменение количества жидкого потока осуществляется изменением скорости истечения жидкого потока из сопла 3 путем изменения его давления на входе в сопло, а уравнивание скорости газообразного потока с жидким производят путем соответствующего профилирования газового сопла 2 и тела 5. Для изменения количественного соотношения между газообразным потоком, к которому подводят теплоту, и газообразным потоком, который подают в СПС из тепловой машины, служит среднее газовое сопло 6, которое при продольном перемещении изменяет свое выходное сечение и выходное сечение внешнего газового сопла 2, а перемещаясь совместно с внутренним жидкостным соплом 3 либо в попутном, либо в противоположных направлениях, позволяет получить различное суммарное сечение газовых сопл 2 и 6. The liquid stream is supplied under high pressure to the nozzle 3, and the gaseous stream to the nozzle 2, then the flows flowing out of the nozzles are mixed in the mixing chamber 1 of the ATP, from where the mixed stream enters the corresponding nodes of the heat power plant. When the heat power plant is operating in alternating mode by longitudinal movement of the liquid nozzle 3 shown in FIG. 11, 13, or the profiled body 5 shown in FIG. 16, the output section of the gas nozzle 2 is changed, as a result of which the amount of the gaseous stream entering the ATP is changed, and the change in the amount of the liquid stream is carried out by changing the rate of flow of the liquid stream from the nozzle 3 by changing its pressure at the inlet to the nozzle, and equalizing the speed of the gaseous stream with liquid is produced by appropriate profiling of the gas nozzle 2 and body 5. To change the quantitative ratio between the gaseous stream to which heat is supplied and the gaseous stream, which the second one is fed into the ATP from the heat engine, the middle gas nozzle 6 is used, which, with longitudinal movement, changes its output section and the output section of the external gas nozzle 2, and moving together with the internal liquid nozzle 3 either in the associated or opposite directions, it allows to obtain different total cross section of gas nozzles 2 and 6.

По сравнению с известными теплосиловыми установками, работающими по циклам с фазовыми переходами, организация циклов с помощью СПС позволяет в ПСУ уменьшить начальное давление перед турбиной, а значит, и количество ступеней турбины, увеличить единичную мощность ПСУ за счет уменьшения количества пара, проходящего через последние ступени турбины, увеличить среднюю температуру подвода теплоты в цикле, не превышая предельно допустимой перед турбиной, пароперегревателю работать на низком давлении и с малым перепадом давлений между рабочим паром и греющим газом, исключить систему регенеративного подогрева питательной воды, промежуточного перегрева пара, зону парообразования, при работе в теплофикационном режиме отводить теплоту в цикле в жидкостном теплообменнике, имеющем малые габариты, а в ПГУ - увеличить начальное давление перед турбиной и соответственно снизить температуру уходящих газов и в итоге увеличить, как показывают расчеты, выполненные графоаналитическим методом, КПД циклов ПСУ и ПГУ на 10-15% и превысить значение 0,5 с учетом потерь. Compared to the well-known heat-power plants operating in cycles with phase transitions, the organization of cycles using SPS allows the CCP to reduce the initial pressure in front of the turbine, and hence the number of stages of the turbine, to increase the unit power of the CCP by reducing the amount of steam passing through the last stages turbines, increase the average temperature of heat input in the cycle, not exceeding the maximum permissible temperature in front of the turbine, to operate the superheater at low pressure and with a small pressure drop between the working steam and heating gas, to exclude the system of regenerative heating of feed water, intermediate steam overheating, the zone of vaporization, when working in the heating mode, to remove heat in a cycle in a liquid heat exchanger having small dimensions, and in CCGT to increase the initial pressure in front of the turbine and, accordingly, reduce the temperature of the outgoing gases and ultimately increase, as shown by calculations performed by the graphoanalytical method, the efficiency of the CCP and CCP cycles by 10-15% and exceed the value of 0.5, taking into account losses.

Использование предлагаемых циклов позволяет расположить ввиду компактности теплосиловые установки непосредственно у потребителей тепловой и электрической энергии - на предприятиях, в котельных, обеспечивающих теплоснабжение жилых зданий и служебных помещений, когда при сжигании топлива не утрачивается энергетическая ценность высокопотенциального состояния продуктов сгорания, а используется для выработки электроэнергии. А значительное упрощение теплосиловых установок позволяет повысить надежность силовых агрегатов на транспортных средствах, имеющих ядерные реакторы в качестве энергетических установок, а также появляется возможность использования теплосиловых установок на транспортных средствах взамен двигателей внутреннего сгорания. Using the proposed cycles, due to their compactness, it is possible to arrange heat power plants directly at consumers of thermal and electric energy - at enterprises, in boiler houses providing heat supply to residential buildings and office premises, when the fuel value does not lose the high potential state of the combustion products, but is used to generate electricity. A significant simplification of heat power plants allows you to increase the reliability of power units on vehicles with nuclear reactors as power plants, and it also becomes possible to use heat power plants on vehicles instead of internal combustion engines.

Claims (10)

1. Способ осуществления парового цикла паросиловой установки, при котором к рабочему телу подводят теплоту в цикле, повышают давление газообразной части рабочего тела в струйном аппарате при ее смешении с активной частью рабочего тела, сжатый смешанный газообразный поток рабочего тела расширяют в тепловой машине, повышают давление жидкой части рабочего тела в насосе, от рабочего тела отводится теплота в цикле, отличающийся тем, что газообразную часть рабочего тела отводят из тепловой машины в струйный аппарат через пароперегреватель, преобразуют ее в активный поток в струйном аппарате, а взаимодействующую с ней активную часть рабочего тела подают в струйный аппарат в жидкой фазе. 1. A method of implementing a steam cycle of a steam-powered installation, in which heat is supplied to the working fluid in a cycle, the pressure of the gaseous part of the working fluid in the jet apparatus is increased when it is mixed with the active part of the working fluid, the compressed mixed gaseous flow of the working fluid is expanded in the heat engine, the pressure is increased the liquid part of the working fluid in the pump, heat is removed from the working fluid in a cycle, characterized in that the gaseous part of the working fluid is removed from the heat engine to the jet apparatus through a superheater, etc. they form it into an active stream in a jet apparatus, and the active part of the working fluid interacting with it is fed into the jet apparatus in a liquid phase. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть смешанного газообразного потока рабочего тела подают из тепловой машины в дополнительный вход струйного аппарата. 2. The method according to claim 1, characterized in that part of the mixed gaseous flow of the working fluid is supplied from the heat engine to an additional input of the jet apparatus. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что газообразный поток рабочего тела из места его отбора в пароперегреватель подают в последовательно чередующиеся пароперегреватели и струйные аппараты, а затем на вход тепловой машины. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the gaseous flow of the working fluid from the place of its selection in the superheater is fed to sequentially alternating superheaters and jet devices, and then to the input of the heat engine. 4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что оставшуюся часть смешанного газообразного потока рабочего тела, отработанную в тепловой машине, подают в струйный аппарат, в котором повышается ее давление при смешении этой части рабочего тела и поступающей из циркуляционного насоса жидкости, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а от образующейся жидкой фазы смешанного потока в теплообменнике отводят теплоту в цикле. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the remaining part of the mixed gaseous flow of the working fluid, worked out in a heat engine, is fed into a jet apparatus, in which its pressure increases when this part of the working fluid is mixed with the liquid coming from the circulation pump, converted into active streams by acceleration in nozzles, and heat is removed from the resulting mixed phase stream in the heat exchanger in a cycle. 5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что в случае использования турбины в качестве тепловой машины в ее ступенях осуществляется подача части потока рабочего тела с выхода ступени (группы ступеней) на ее же вход. 5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that in the case of using a turbine as a heat engine in its stages, part of the flow of the working fluid is supplied from the output of the stage (group of stages) to its entrance. 6. Способ осуществления парогазового цикла парогазовой установки, при котором газообразная среда поступает в камеру сгорания, к рабочему телу подводят в цикле теплоту, полученную при сжигании топлива с образованием продуктов сгорания, повышают давление продуктов сгорания в струйном аппарате при их смешении с активным потоком-компонентом рабочего тела, сжатую парогазовую смесь расширяют в тепловой машине, повышают давление жидкого потока-компонента рабочего тела в насосе, от рабочего тела отводится теплота в цикле, отличающийся тем, что продукты сгорания преобразуют в активный поток в струйном аппарате, а взаимодействующий с ними активный поток-компонент рабочего тела подают в струйный аппарат в жидкой фазе. 6. A method of implementing a steam-gas cycle of a combined-cycle plant, in which a gaseous medium enters the combustion chamber, the heat obtained by burning fuel to form combustion products is supplied to the working fluid in the cycle, the pressure of the combustion products in the jet apparatus is increased when they are mixed with the active component stream the working fluid, the compressed vapor-gas mixture is expanded in a heat engine, the pressure of the liquid flow component of the working fluid in the pump is increased, heat in the cycle is removed from the working fluid, characterized in that the combustion products are converted into an active stream in a jet apparatus, and the active component component of the working fluid interacting with them is fed into the jet apparatus in a liquid phase. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что часть парогазовой смеси подают из тепловой машины в дополнительный вход струйного аппарата. 7. The method according to claim 6, characterized in that part of the gas-vapor mixture is supplied from the heat engine to an additional input of the jet apparatus. 8. Способ по пп.6 и 7, отличающийся тем, что газообразная среда поступает в последовательно чередующиеся камеры сгорания и струйные аппараты, а затем на вход тепловой машины. 8. The method according to PP.6 and 7, characterized in that the gaseous medium enters the sequentially alternating combustion chambers and jet devices, and then to the input of the heat engine. 9. Способ по пп. 6 - 8, отличающийся тем, что отработанную в тепловой машине парогазовую смесь подают в струйный аппарат, в котором повышается ее давление при смешении этой смеси и поступающей из циркуляционного насоса жидкости, преобразованных в активные потоки ускорением в соплах, а от образующейся газожидкостной смеси в сепараторе отделяют жидкость, от которой в теплообменнике отводят теплоту. 9. The method according to PP. 6 - 8, characterized in that the steam-gas mixture worked out in the heat engine is fed into the jet apparatus, in which its pressure increases when this mixture is mixed and the liquid coming from the circulation pump is converted into active flows by acceleration in nozzles, and from the resulting gas-liquid mixture in the separator the liquid is separated, from which heat is removed in the heat exchanger. 10. Способ по пп.6 - 9, отличающийся тем, что в случае использования турбины в качестве тепловой машины в ее ступенях осуществляется подача части потока рабочего тела с выхода ступени (группы ступеней) на ее же вход. 10. The method according to PP.6 - 9, characterized in that in the case of using a turbine as a heat engine in its stages, part of the flow of the working fluid is supplied from the output of the stage (group of stages) to its entrance.
RU2000115678/06A 2000-06-20 2000-06-20 Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases RU2172844C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000115678/06A RU2172844C2 (en) 2000-06-20 2000-06-20 Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases
AU2002215489A AU2002215489A1 (en) 2000-06-20 2001-06-18 Methods for performing thermodynamic cycles with phase transfers
PCT/RU2001/000238 WO2001098635A1 (en) 2000-06-20 2001-06-18 Methods for performing thermodynamic cycles with phase transfers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000115678/06A RU2172844C2 (en) 2000-06-20 2000-06-20 Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000115678A RU2000115678A (en) 2001-01-10
RU2172844C2 true RU2172844C2 (en) 2001-08-27

Family

ID=20236350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000115678/06A RU2172844C2 (en) 2000-06-20 2000-06-20 Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002215489A1 (en)
RU (1) RU2172844C2 (en)
WO (1) WO2001098635A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013184041A3 (en) * 2012-06-09 2014-01-30 Шлюмберже Холдингс Лимитед Method for evaluating the thermodynamic equilibrium of a gas-liquid mixture when conducting filtration experiments

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU108553A1 (en) * 1956-01-02 1956-11-30 В.Л. Дехтярев Method of operation of a gas-turbine plant with a semi-closed cycle on solid fuel
CH520265A (en) * 1970-03-17 1972-03-15 Polska Akademia Nauk Inst Masz Process for increasing the efficiency of the steam cycle with a steam turbine for supercritical parameters
US4089177A (en) * 1975-01-21 1978-05-16 Gosta Olofsson Heat engine for transforming heat energy to work including ejector heat pump
US4393657A (en) * 1981-04-29 1983-07-19 Isao Takatama Method for recovering waste heat as motive power
RU2006597C1 (en) * 1990-04-17 1994-01-30 Евгений Борисович Глаголев Method of performing regenerative vapor-and-liquid cycle of thermal power device
RU2076929C1 (en) * 1992-01-22 1997-04-10 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Peak power generation process and combined-cycle plant for its implementation
US5372007A (en) * 1993-10-15 1994-12-13 Garbo; Paul W. Expanding high-pressure fuel gas and steam in a turbine to drive an electric generator before burning the gas to make steam
DE19524171A1 (en) * 1995-07-03 1997-01-09 Rauscher Georg Low temp thermal energy machine - has closed liquid gas circuit for extraction of heat energy from ambient air or working machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013184041A3 (en) * 2012-06-09 2014-01-30 Шлюмберже Холдингс Лимитед Method for evaluating the thermodynamic equilibrium of a gas-liquid mixture when conducting filtration experiments
US10078002B2 (en) 2012-06-09 2018-09-18 Schlumberger Technology Corporation Method for estimating thermodynamic equilibrium of a gas-liquid mixture during filtration experiments

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001098635A1 (en) 2001-12-27
AU2002215489A1 (en) 2002-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100341646B1 (en) Method of cooling thermally loaded components of a gas turbine group
US5428950A (en) Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
Ameri et al. Exergy analysis of a 420 MW combined cycle power plant
US5564269A (en) Steam injected gas turbine system with topping steam turbine
US5412937A (en) Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
US3971211A (en) Thermodynamic cycles with supercritical CO2 cycle topping
US5491971A (en) Closed circuit air cooled gas turbine combined cycle
KR101594323B1 (en) Power plant with integrated fuel gas preheating
EP1752617A2 (en) Combined cycle power plant
RU2516068C2 (en) Gas turbine plant, heat recovery steam generator and method to operate heat recovery steam generator
JPH02230925A (en) Gas turbine and method for cooling turbine portion thereof
KR20080038233A (en) Steam turbine cycle
JP2001271612A (en) Apparatus and method for reheating gas turbine cooling steam and high-pressure steam turbine exhaust steam in combined cycle power generating apparatus
JPH10169414A (en) Combined power plant with forced once-through steam generating device serving as gas turbine cooling air cooler
RU2062332C1 (en) Combined-cycle plant
US4702081A (en) Combined steam and gas turbine plant
CN109386325A (en) Nuclear power station heating power combined cycle system and method
EP0056813B1 (en) Steam output control system
US3557554A (en) Power conversion system operating on closed rankine cycle
US4896496A (en) Single pressure steam bottoming cycle for gas turbines combined cycle
JPH09203304A (en) Compound power generating system using waste as fuel
RU2172844C2 (en) Methods of execution of thermodynamic cycles with changes of phases
WO2010086897A1 (en) Steam utilizing plant, method for running the plant, steam feeding apparatus, and steam feeding method
Chi et al. Exergy analysis and thermal optimization of a double-turbine regeneration system in a ultra-supercritical double-reheat unit
KR20180056148A (en) Combined cycle power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060621