RU2542169C1 - Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла - Google Patents

Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла Download PDF

Info

Publication number
RU2542169C1
RU2542169C1 RU2013138163/06A RU2013138163A RU2542169C1 RU 2542169 C1 RU2542169 C1 RU 2542169C1 RU 2013138163/06 A RU2013138163/06 A RU 2013138163/06A RU 2013138163 A RU2013138163 A RU 2013138163A RU 2542169 C1 RU2542169 C1 RU 2542169C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
outlet
heat
gas
turbine engine
Prior art date
Application number
RU2013138163/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013138163A (ru
Inventor
Василий Иванович Мазий
Original Assignee
Василий Иванович Мазий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Иванович Мазий filed Critical Василий Иванович Мазий
Priority to RU2013138163/06A priority Critical patent/RU2542169C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2013138163A publication Critical patent/RU2013138163A/ru
Publication of RU2542169C1 publication Critical patent/RU2542169C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов. Выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1). Выход из поддувала связан с входом в топку котельной (9), выход газов из которой связан с воздушно-газовым радиатором (6), выход газов из которого связан с водогазовым радиатором (11), выход газов из которого связан с воздушно-газовым радиатором (4), выход газов из которого связан с воздушной атмосферой. Выход из водяного насоса (10) связан с входом в водогазовый радиатор (11), выход из которого связан с потребителями горячей воды (12), выход от которых связан с входом в водяной насос (10). Воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (7), воздушная турбина воздушно-турбинного двигателя (5), водяной насос (10), генератор электрического тока (13) - все установлены на одном валу. Достигается упрощение конструкции, удешевляется изготовление и эксплуатация, устройство может работать безлюдно в автоматическом режиме. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение «Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла» относится к области энергетики и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) для производства электроэнергии и тепла по сниженным тарифам.
Существующие тепловые электростанции (ТЭС), вырабатывающие электроэнергию и тепло, тепло от сгорания углеводородных топлив используют с КПД ηэ=0,85. Такие ТЭС сложны по конструкции, дороги в изготовлении и эксплуатации; по этой причине имеет место ежегодное повышение тарифов на электроэнергию и тепло.
Предлагаемая ТЭС проще по конструкции и дешевле в изготовлении и эксплуатации.
На фиг.1 представлена кинематическая схема «Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла», где:
1 - котельная
2 - устройство приготовления и подачи любого углеводородного топлива в топку котельной
3 - заборник атмосферного воздуха
4 - воздушно-газовый радиатор воздушного компрессора (ВК) воздушно-турбинного двигателя (ВТД)
5 - воздушный компрессор ВК ВТД
6 - воздушно-газовый радиатор воздушной турбины ВТД
7 - воздушная турбина ВТ ВТД
8 - трубопровод, соединяющий выход из воздушной турбины ВТД с входом в поддувало котельной
9 - топка котельной
10 - водяной насос
11 - водогазовый радиатор
12 - потребители горячей воды и электроэнергии
13 - генератор электрического тока
14 - вал, соединяющий воздушную турбину (5) воздушный компрессор (7) водяной насос (10) и генератор электрического тока (13).
На фиг.2 в координатах абсолютная температура (T0K) в функции энтропии ( S к к а л к г К )
Figure 00000001
изображен термодинамический цикл «Устройства и способа экономного производства электроэнергии и тепла», где:
Pн=P1 - изобара; давление воздуха на входе в воздушный компрессор ВТД;
P2 - изобара; давление воздуха на выходе из воздушного компрессора ВТД;
Точка H - температура и давление атмосферного воздуха;
Точка 1 - температура и давление воздуха на входе в воздушный компрессор ВТД;
Точка 2 - температура и давление воздуха на выходе из воздушного компрессора ВТД;
Точка 3 - температура и давление воздуха на входе в воздушную турбину ВТД;
Точка 4 - температура и давление воздуха на выходе из воздушной турбины ВТД.
На фиг.3 изображена циркуляция тепла воздуха (газа) (регенерация тепла) от воздушной турбины (7) Q4 до поддувала котельной и далее выхода тепла дымовых газов Q5 от топки котельной (9) до окончания омывания воздушно-газового радиатора (6) со значением Q6=Q5-(Q3-Q2).
«Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла» состоит из контура воздушно-газового, в котором заборник атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор ВК ВТД (4), выход из которого связан с входом в ВК ВТД (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор ВТ ВТД (6), выход из которого связан с входом в ВТ ВТД (7), выход из которой связан с входом в трубопровод, соединяющий выход из ВТ ВТД с входом в поддувало котельной; далее горячий воздух поступает в поддувало котельной (9), дымовые горячие газы омывают: воздушно-газовый радиатор (ВТ) воздушной турбины ВТД (6), водогазовый радиатор (11), воздушно-газовый радиатор ВК ВТД (4).
«Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла» состоит из контура водяного отопления, в котором выход из водяного насоса (10) связан с входом в водогазовый радиатор (11), выход из которого связан с потребителем горячей воды (12), выход от которого связан с входом в водяной насос (10).
Способ экономного производства электроэнергии и тепла состоит в постоянном режиме работы газотурбинного двигателя в условиях, когда тепло, поглощаемое воздушно-газовым радиатором воздушной турбины ВТД (6), равно теплу дымовых газов, покидающих воздушную турбину ВТД (7) (Q3-Q2=Q4); состоит в режиме регенерации тепла, когда тепло дымовых газов, покидающих воздушную турбину ВТД, с помощью трубопровода (8) подается в поддувало котельной (1); состоит в режиме регенерации тепла на входе атмосферного воздуха, когда тепло дымовых газов через воздушно-газовый радиатор (4) подается на подогрев атмосферного воздуха от температуры Tн°K до температуры T1°K.
Возможность изготовления изобретения подтверждается действующими котельными, радиаторами, газотурбинными двигателями.
Возможность изготовления и работы изобретения подтверждается также и элементарным термодинамическим расчетом.
Расчет производим по энтальпиям (теплосодержаниям), абсолютным температурам T°K в удельных параметрах с учетом изменения удельной теплоемкости воздуха (газа) при постоянном давлении C P = C v + A R ( к к а л к г К )
Figure 00000002
изменением температуры.
То есть CP=F(T°K).
Расчет производим на установившийся режим работы ВТД, когда Q3-Q2=Q4 (1).
Элементарный расчет «Устройства и способа экономного производства электроэнергии и тепла»
Принимаем:
Tн - температура атмосферного воздуха Tн=288°K (+15°C)
Pн - давление атмосферного воздуха P н = 1 , 0 к г с м 2
Figure 00000003
;
ηp - КПД расширения воздуха = 0,92;
ηc - КПД сжатия воздуха = 0,85;
m = C P 4 C p 2 1 , 034
Figure 00000004
; n = C P 3 C P 4 = 1 , 084
Figure 00000005
; T1=330°K; P1=Pн
Рассчитываем: e - степень повышения давления при условии режима работы ГТД, когда Q3-Q2=Q4 e = ( P 2 P 1 ) k 1 k
Figure 00000006
; k=1,4
C P 3 T 3 C P 2 T 2 = C P 4 T 4 ( 2 )
Figure 00000007
Из уравнения (2) при T 3 = T 1 e 2 × C P 2 η p η c C 4
Figure 00000008
; T 2 = T 1 ( 1 + e 1 η P )
Figure 00000009
; T 4 = T 3 ( 1 η P e 1 e )
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
T3; T2; T4 находим из уравнений
Figure 00000013
Figure 00000014
из графика C P к к а л к г К = F ( T K )
Figure 00000015
C P 3 = 0 , 282 к к а л к г К
Figure 00000016
Q 3 = C P 3 T 3 = 353 , 329 к к а л
Figure 00000017
T 2 = 330 ( 1 + 1 , 753 1 0 , 85 ) = 622 , 34 K
Figure 00000018
; C P 2 = 0 , 2515 к к а л к г К
Figure 00000019
Q2=156,518 кк; Q3-Q2=196,81 кк
T 4 = 1253 ( 1 0 , 92 1 , 753 1 1 , 753 ) = 757 , 83 K
Figure 00000020
; C P 4 = 0 , 26 к к а л к г К
Figure 00000021
;
Q H = C P H T н = 0 , 2398 × 288 = 69 к к а л
Figure 00000022
Q4=197,036 ккал; Q 1 = C P 1 T 1 = 0 , 24 × 330 = 79 , 2 к к а л
Figure 00000023
Qэ - тепло, эквивалентное мощности генератора электрического тока
Q3=Q3-Q4-(Q2-Q1)=353,329-197,036-(156,518-79,2)=156,293-77,318=78,975 ккал
Принимаем температурное напряжение у газовоздушных радиаторов Δt=10°C или ΔQ=2,5 ккал
В этом случае Q5=Q3+2,5=355,79 ккал; T5=1263°K (990°C);
Q6=Q2+2,5=156,518+2,5=159,018 ккал; T6=632°K (359°C).
Принимаем T8=298°K; Q 8 = C P 8 T 8
Figure 00000024
; Q8=0,24×298=71,58 ккал.
Согласно закону сохранения и превращения энергии
Q7-Q8=Q1-QH; Q7=Q8+Q1-QH;
Q7=71,58+79,2-69=81,78 ккал
Q H 2 O
Figure 00000025
- тепло отопления помещений
Q H 2 O = Q 6 Q 7 = 159 , 018 81 , 78 = 77 , 238 к к а л
Figure 00000026
Qсм - тепло от сгорания топливно-воздушной смеси
Qсм=Q5-Q4=355,79-197,036=158,754 ккал
Коэффициент полезного действия «Устройства и способа экономного производства электроэнергии и тепла»
Figure 00000027
Изобретение «Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла» состоит из устройства и способа:
- Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов, отличающееся тем, что: выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1), выход из поддувала связан с входом в топку котельной (9), выход газов из которой связан, наружно, с воздушно-газовым радиатором (6), выход газов из которого связан, наружно, с водогазовым радиатором (11), выход газов из которого связан, наружно, с воздушно-газовым радиатором (4), выход газов из которого связан с воздушной атмосферой, далее выход из водяного насоса (10) связан с входом в водогазовый радиатор (11), выход из которого связан с потребителями горячей воды (12), выход от которых связан с входом в водяной насос (10); воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (7), воздушная турбина воздушно-турбинного двигателя (5), водяной насос (10), генератор электрического тока (13) - все установлены на одном валу.
- Способ экономного производства электроэнергии и тепла состоит в том, что воздушно-турбинный двигатель работает в постоянном режиме при условии, что тепло, поступающее в воздушно-газовый радиатор (6), равно теплу дымовых газов, поступающих в поддувало котельной (1) (Q3-Q2=Q4); способ состоит в том, что осуществляется регенерация тепла воздуха после воздушной турбины (7); способ состоит в том, что осуществляется регенерация тепла дымовых газов после водогазового радиатора (11); такой способ экономного производства электроэнергии и тепла обеспечивает минимальные потери тепла с коэффициентом полезного действия ηэ=0,9839.

Claims (2)

1. Устройство экономного производства электроэнергии и тепла состоит из котельной, воздушно-турбинного двигателя, радиаторов, отличающееся тем, что: выход из заборника атмосферного воздуха (3) связан с входом в воздушно-газовый радиатор (4), выход из которого связан с входом в воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (5), выход из которого связан с входом в воздушно-газовый радиатор (6), выход из которого связан с входом в воздушную турбину воздушно-турбинного двигателя (7), выход из которой связан с входом в поддувало котельной (1), выход из поддувала связан с входом в топку котельной (9), выход газов из которой связан, наружно, с воздушно-газовым радиатором (6), выход газов из которого связан, наружно, с водогазовым радиатором (11), выход газов из которого связан, наружно, с воздушно-газовым радиатором (4), выход газов из которого связан с воздушной атмосферой, далее выход из водяного насоса (10) связан с входом в водогазовый радиатор (11), выход из которого связан с потребителями горячей воды (12), выход от которых связан с входом в водяной насос (10); воздушный компрессор воздушно-турбинного двигателя (7), воздушная турбина воздушно-турбинного двигателя (5), водяной насос (10), генератор электрического тока (13) - все установлены на одном валу.
2. Способ экономного производства электроэнергии и тепла состоит в том, что воздушно-турбинный двигатель работает в постоянном режиме при условии, что тепло, поступающее в воздушно-газовый радиатор (6), равно теплу дымовых газов, поступающих в поддувало котельной (1) (Q3-Q2=Q4); способ состоит в том, что осуществляется регенерация тепла воздуха после воздушной турбины (7); способ состоит в том, что осуществляется регенерация тепла дымовых газов после водогазового радиатора (11); такой способ экономного производства электроэнергии и тепла обеспечивает минимальные потери тепла с коэффициентом полезного действия ηэ=0,9839.
RU2013138163/06A 2013-08-15 2013-08-15 Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла RU2542169C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138163/06A RU2542169C1 (ru) 2013-08-15 2013-08-15 Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138163/06A RU2542169C1 (ru) 2013-08-15 2013-08-15 Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013138163A RU2013138163A (ru) 2015-02-20
RU2542169C1 true RU2542169C1 (ru) 2015-02-20

Family

ID=53282117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013138163/06A RU2542169C1 (ru) 2013-08-15 2013-08-15 Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542169C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660237C1 (ru) * 2017-08-07 2018-07-05 Анатолий Александрович Рыбаков Способ управления газораспределительным клапаном тепловой машины внешнего сгорания
RU2713785C1 (ru) * 2019-04-29 2020-02-07 Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB711271A (en) * 1950-08-18 1954-06-30 W H Allen Sons & Company Ltd Improvements in or relating to waste heat recovery installations
GB1165537A (en) * 1966-01-11 1969-10-01 Coal Industry Patents Ltd Improvements in Gas Turbine Systems
SU78649A1 (ru) * 1947-11-01 1975-05-05 Локомотив с воздушной турбиной
RU2099653C1 (ru) * 1994-07-22 1997-12-20 Василий Иванович Мазий Экономичная тепловая электростанция и способ ее работы

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU78649A1 (ru) * 1947-11-01 1975-05-05 Локомотив с воздушной турбиной
GB711271A (en) * 1950-08-18 1954-06-30 W H Allen Sons & Company Ltd Improvements in or relating to waste heat recovery installations
GB1165537A (en) * 1966-01-11 1969-10-01 Coal Industry Patents Ltd Improvements in Gas Turbine Systems
RU2099653C1 (ru) * 1994-07-22 1997-12-20 Василий Иванович Мазий Экономичная тепловая электростанция и способ ее работы

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660237C1 (ru) * 2017-08-07 2018-07-05 Анатолий Александрович Рыбаков Способ управления газораспределительным клапаном тепловой машины внешнего сгорания
RU2713785C1 (ru) * 2019-04-29 2020-02-07 Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" Газотурбинная установка для переработки попутного нефтяного и различных низконапорных газов в электроэнергию

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013138163A (ru) 2015-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ehyaei et al. Optimization of fog inlet air cooling system for combined cycle power plants using genetic algorithm
Bellos et al. Parametric analysis and optimization of a solar assisted gas turbine
Champier et al. Prototype combined heater/thermoelectric power generator for remote applications
RU2542169C1 (ru) Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла
RU162043U1 (ru) Теплоэлектрогенератор
RU2520214C1 (ru) Газотурбинная установка
Sharma et al. Energy and exergy investigations upon tri-generation based combined cooling, heating, and power (CCHP) system for community applications
RU133566U1 (ru) Парогазовая установка
RU2594279C1 (ru) Система тепло- и электроснабжения жилых домов
WO2015187064A3 (ru) Всережимная парогазовая установка
Mahdi et al. Thermoelectric combined heat and power generation system integrated with Liquid-fuel stove
Bruno et al. Power Quality and Air Emission Tests in a Micro Gas Turbine Cogeneration Plant.
RU121863U1 (ru) Парогазовая установка
RU2768438C2 (ru) Способ генерации тепловой и электроэнергии и теплоэлектрогенератор
US20100300099A1 (en) Air-medium power system
RU49582U1 (ru) Электрогенерирующее устройство для производства электроэнергии и тепла
Qalandarov TECHNICAL AND MATHEMATICAL SCIENCE
Tracy et al. First and second law thermodynamic analysis of a domestic scale trigeneration system
Pintácsi et al. Investigation of a low-grade industrial waste heat recovery system
RU183746U1 (ru) Устройство адаптации теплового насоса (ТН) с двигателем внутреннего сгорания (ДВС)
Caruso et al. A CHCP system constituted by a microturbine and an exhaust absorption chiller
RU99544U1 (ru) Газотурбинная установка
RU37544U1 (ru) Автономная система одновременного производства электроэнергии и тепла в газовой котельной
RU141127U1 (ru) Парогазовая установка
RU162433U1 (ru) Водогрейная котельная

Legal Events

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

Effective date: 20180816