RU2542169C1 - Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла - Google Patents
Устройство и способ экономного производства электроэнергии и тепла Download PDFInfo
- 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
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
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
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)
ηp - КПД расширения воздуха = 0,92;
ηc - КПД сжатия воздуха = 0,85;
T3; T2; T4 находим из уравнений
Q2=156,518 кк; Q3-Q2=196,81 кк
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).
Согласно закону сохранения и превращения энергии
Q7-Q8=Q1-QH; Q7=Q8+Q1-QH;
Q7=71,58+79,2-69=81,78 ккал
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»
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.
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)
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)
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 |
-
2013
- 2013-08-15 RU RU2013138163/06A patent/RU2542169C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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)
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 |