RU2618714C1 - Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество - Google Patents
Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618714C1 RU2618714C1 RU2016114979A RU2016114979A RU2618714C1 RU 2618714 C1 RU2618714 C1 RU 2618714C1 RU 2016114979 A RU2016114979 A RU 2016114979A RU 2016114979 A RU2016114979 A RU 2016114979A RU 2618714 C1 RU2618714 C1 RU 2618714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- base
- electricity
- tower
- distribution system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
- F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
- F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике. Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором. Снаружи башни на кольцевом основании расположены водораспределительная система и наклонные плоскости оросителя, сверху закрытые крышей, установленной над воздуховходными окнами. Водораспределительная система выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками, расположенными внизу у наклонных плоскостей, при этом на них установлены разбрызгиватели воды, направленные так, чтобы капли воды падали сверху на наклонные плоскости оросителя. Пространство между кольцевым основанием и крышей образует область теплообмена между развитой поверхностью теплой воды и потоком наружного воздуха. В установку вводятся соединенные горизонтальной перемычкой две скважины, при этом верхний конец одной из них через вспомогательный насос соединен с кольцевой трубой водораспределительной системы, а верхний конец другой скважины через вентиль соединен с водосборным бассейном, а через насос соединен с источником пресной воды. Введенные в установку элементы расширяют область ее применения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество.
Существует большое количество источников низкопотенциального тепла как природного, так и промышленного происхождения, однако преобразование его в электричество с помощью тепловых машин вызывает много сложностей из-за отсутствия подходящего рабочего тела для низких температур.
Известна установка для получения электричества, в которой был предложен альтернативный способ преобразования низкопотенциального тепла (Renewable Energy World, 2005, V. 8, №4,р. 172). Она содержит вытяжную башню, внутри которой находится ветровое колесо с вертикальной осью вращения, соединенное с электрогенератором. Вокруг основания башни расположен солнечный коллектор, выполненный в виде прозрачного перекрытия, находящегося на некотором расстоянии от земли.
Установка работает следующим образом. Днем солнечное излучение, проходя через прозрачное перекрытие солнечного коллектора, нагревает находящийся под ним воздух. Теплый воздух поступает в вытяжную башню и под действием архимедовой силы поднимается вверх, создавая воздушный поток внутри вытяжной башни. Этот поток вращает находящееся внутри башни ветровое колесо и соединенный с ним генератор, вырабатывающий электричество.
Недостатком установки является узкая область применения и временная зависимость от солнечного излучения.
Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка, построенная на базе испарительной градирни башенного типа, использующая для работы низкопотенциальное тепло оборотной воды, с помощью которой охлаждается тепловая машина (патент РФ №2582031, Бюл. №11, 2016 г.). Она содержит вытяжную башню, в основании которой находятся воздуховходные окна и водосборный бассейн. Внутри башни у ее основания находится ветровое колесо с вертикальной осью вращения, соединенное с электрогенератором. На кольцевом основании снаружи вытяжной башни установлена водораспределительная система, выполненная в виде кольцевой трубы с патрубками, на которых установлены разбрызгиватели воды. На кольцевом основании также находятся наклонные плоскости оросителя, которые сверху закрыты крышей, расположенной над воздуховходными окнами. Пространство между кольцевым основанием и крышей образует область интенсивного теплообмена оборотной воды и наружного воздуха.
Установка работает следующим образом. С помощью водораспределительной системы и оросителя создается развитая поверхность оборотной воды. Для этого теплая оборотная вода разбрызгивается на мелкие капли, которые попадают на наклонные плоскости оросителя и стекают в водосборный бассейн. Теплая вода в водосборном бассейне нагревает находящийся в вытяжной башне воздух, который под действием архимедовой силы поднимается вверх и выходит через верхний конец вытяжной башни, при этом наружный воздух начинает поступать в область интенсивного теплообмена, который в основном осуществляется за счет испарения с развитой поверхности оборотной воды. Пройдя через область теплообмена, теплый воздух через воздуховходные окна поступает внутрь вытяжной башни и, ударяясь в лопатки ветрового колеса, вращает его и соединенный с ним электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию.
Использование низкопотенциального тепла оборотной воды расширяет область применения установок для преобразования низкопотенциального тепла в электричество, устраняет временную зависимость от неравномерности поступления энергии, а создание развитой поверхности оборотной воды повышает интенсивность теплообмена.
Недостатком установки является узкая область применения, обусловленная тем, что ее создание определяется наличием крупного энергетического объекта, являющегося источником низкопотенциального тепла оборотной воды.
Задачей изобретения является расширение области применения установок для преобразования низкопотенциального тепла в электричество.
Техническим результатом является расширение области применения установок для преобразования низкопотенциального тепла в электричество.
Технический результат достигается тем, что в установку, содержащую вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором, водораспределительную систему и наклонные плоскости оросителя, установленные на кольцевом основании снаружи башни, а сверху закрытые крышей, установленной над воздуховходными окнами, при этом кольцевое основание выполнено с наклоном в сторону водосборного бассейна, а водораспределительная система выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками, расположенными внизу у наклонных плоскостей оросителя под углом к радиусу основания вытяжной башни, при этом на патрубках установлены разбрызгиватели воды, направленные так, чтобы капли воды падали на наклонные плоскости оросителя, вводятся соединенные горизонтальной перемычкой две скважины, при этом верхний конец одной из них через вспомогательный насос соединен с кольцевой трубой водораспределительной системы, а верхний конец другой скважины через вентиль соединен с водосборным бассейном, а через насос соединен с источником пресной воды.
Введенные в установку элементы расширяют область ее применения за счет использования низкопотенциального геотермального тепла для производства электричества.
Использование пресной воды для работы установки защищает окружающую среду от выбросов опасных химических веществ, содержащихся в геотермальной воде.
Использование сифонного соединения скважин для нагрева и подачи воды в установку позволяет осуществлять процесс без затрат энергии за счет разной плотности холодной и теплой воды в скважинах.
Изобретение поясняется схемой, представленной на фиг. 1. Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество содержит вытяжную башню 1, в основании которой находятся воздуховходные окна 2 и водосборный бассейн 3. Внутри башни 1 у ее основания находится ветровое колесо 4 с вертикальной осью вращения, соединенное с электрогенератором 5. На кольцевом основании 6, расположенном снаружи вытяжной башни 1, установлены водораспределительная система 7 и наклонные плоскости 8 оросителя, которые сверху закрыты крышей 9, расположенной над воздуховходными окнами 2. Кольцевое основание 6 выполнено с наклоном в сторону водосборного бассейна 3. Водораспределительная система 7 выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками 10, расположенными внизу у наклонных плоскостей 8 оросителя. Патрубки 10 расположены под углом порядка 45 угловых градусов к радиусу основания вытяжной башни, при этом на них установлены разбрызгиватели воды, направленные так, чтобы капли воды падали на наклонные плоскости 8 оросителя, расположенные у воздуховходных окон под тем же углом к радиусу основания вытяжной башни, что и патрубки 10 кольцевой водораспределительной системы 7. Установка содержит две вертикальные скважины 11 и 12, соединенные преремычкой 13. Верхний конец скважины 11 через вспомогательный насос 14 соединен с кольцевой трубой водораспределительной системы 7, а верхний конец скважины 12 через вентиль 15 соединен с водосборным бассейном 3, а через насос 16 соединен с источником пресной воды 17. В качестве источника пресной воды можно использовать любой водоем или протекающую реку.
Пространство между кольцевым основанием 6 и крышей 9 образует область теплообмена между развитой поверхностью теплой воды и потоком наружного воздуха. Схема водораспределительной системы 7 с патрубками 10 представлена на фиг. 2а, расположение патрубков 10 водораспределительной системы 7 и наклонных плоскостей 8 оросителя а также схема разбрызгивания теплой воды представлены на фиг. 2б.
Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество работает следующим образом. В исходном состоянии вентиль 15 закрыт. С помощью насоса 16, в период запуска установки работающего от внешнего источника электричества, пресная вода из источника пресной воды 17 подается в скважину 12. Проходя через перемычку 13, вода нагревается и через скважину 11 и вспомогательный насос 14 поступает в кольцевую трубу водораспределительной системы 7. С помощью разбрызгивателей, установленных на патрубках 10 распределительной системы 7, теплая вода разбрызгивается в виде мелких капель, которые падают на наклонные плоскости 8 оросителя и стекают по ним тонкой пленкой на кольцевое основание 6, а затем в водосборный бассейн 3. После достижения заданного верхнего уровня воды в бассейне 3 насос 16 отключается, а вентиль 15 открывается. После этого вода в скважину 12 поступает из водосборного бассейна 3. Теплая вода в бассейне 3 нагревает находящийся в вытяжной башне 1 воздух, который поднимается вверх и выходит через верхний конец вытяжной башни 1, при этом в область интенсивного теплообмена, расположенную между кольцевым основанием 6 и крышей 9, начинает поступать наружный воздух. В области теплообмена развитая поверхность теплой воды представлена в виде капель, создающихся с помощью разбрызгивателей воды, и тонкой пленки, стекающей с наклонных плоскостей 9 оросителя. Скорость стекания пленки воды зависит от угла наклона плоскостей оросителя, который определяется экспериментально.
Наклонные плоскости 9 оросителя, расположенные под углом к радиусу основания вытяжной башни, увеличивают путь пробега наружного воздуха в области теплообмена, а следовательно, время контакта потока наружного воздуха с развитой поверхностью оборотной воды. Пройдя через область теплообмена, поток наружного воздуха поступает внутрь башни 1 через воздуховходные окна 2 и, ударяясь в лопатки ветрового колеса 4, вращает его и соединенный с ним электрогенератор 5, вырабатывающий электричество, после чего нагретый наружный воздух поднимается вверх и выходит через верхний конец вытяжной башни 1.
После начала работы установки насос 16 отключается от внешнего источника питания и начинает работать от электричества, вырабатываемого установкой. В процессе работы установки в основном теплообмен между развитой поверхностью воды и потоком внешнего воздуха, поступающего в вытяжную башню, осуществляется за счет испарения теплой воды, в результате уровень воды в водосборном бассейне 3 опускается. При достижении предельной величины уровня воды в бассейне вентиль 15 автоматически закрывается и одновременно включается насос 16 и вода в скважину 12 поступает из источника пресной воды 17. При достижении заданного верхнего уровня воды в бассейне 3 насос 16 отключается, а вентиль 15 открывается, после чего вода в скважину 12 поступает из водосборного бассейна 3.
Был построен макет установки для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество. Проведенные эксперименты показали работоспособность и эффективность предложенной конструкции.
Claims (1)
- Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество, содержащая вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором, водораспределительную систему и наклонные плоскости оросителя, установленные на кольцевом основании снаружи башни, а сверху закрытые крышей, расположенной над воздуховходными окнами, при этом кольцевое основание выполнено с наклоном в сторону водосборного бассейна, а водораспределительная система выполнена в виде кольцевой трубы с патрубками, расположенными внизу у наклонных плоскостей оросителя под углом к радиусу основания вытяжной башни, при этом на патрубках установлены разбрызгиватели воды, направленные так, чтобы капли воды попадали на наклонные плоскости оросителя, отличающаяся тем, что в установку вводятся соединенные горизонтальной перемычкой две скважины, при этом верхний конец одной из них через вспомогательный насос соединен с кольцевой трубой водораспределительной системы, а верхний конец другой скважины через вентиль соединен с водосборным бассейном, а через насос соединен с источником пресной воды.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114979A RU2618714C1 (ru) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016114979A RU2618714C1 (ru) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618714C1 true RU2618714C1 (ru) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016114979A RU2618714C1 (ru) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618714C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109405626A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-01 | 西安诺普电气工程技术有限公司 | 用于管道改造排水的结构及其排水方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74095A1 (ru) * | 1946-08-30 | 1948-11-30 | М.М. Крылов | Холодильна установка с циркул цией хладоносител в замкнутом контуре |
US4397793A (en) * | 1978-06-08 | 1983-08-09 | Stillman Gerald I | Confined vortex cooling tower |
RU2314474C1 (ru) * | 2006-08-17 | 2008-01-10 | Александр Алексеевич Соловьев | Аэродинамическая градирня |
EP2671395A2 (en) * | 2011-02-03 | 2013-12-11 | T-Mobile USA, Inc. | Emergency call mode preference in wireless communication networks |
RU2516986C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Аэродинамическая градирня |
-
2016
- 2016-04-19 RU RU2016114979A patent/RU2618714C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU74095A1 (ru) * | 1946-08-30 | 1948-11-30 | М.М. Крылов | Холодильна установка с циркул цией хладоносител в замкнутом контуре |
US4397793A (en) * | 1978-06-08 | 1983-08-09 | Stillman Gerald I | Confined vortex cooling tower |
RU2314474C1 (ru) * | 2006-08-17 | 2008-01-10 | Александр Алексеевич Соловьев | Аэродинамическая градирня |
EP2671395A2 (en) * | 2011-02-03 | 2013-12-11 | T-Mobile USA, Inc. | Emergency call mode preference in wireless communication networks |
RU2516986C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Аэродинамическая градирня |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109405626A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-01 | 西安诺普电气工程技术有限公司 | 用于管道改造排水的结构及其排水方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120138447A1 (en) | Solar desalination system with solar-initiated wind power pumps | |
JP5578767B2 (ja) | 蒸発装置 | |
US10378519B1 (en) | Method for generating electrical power using a solar chimney having an inflatable fresnel lens | |
RU2415297C1 (ru) | Аэродинамическая установка | |
RU2582031C1 (ru) | Аэродинамическая градирня с внешним теплообменом | |
RU2007110570A (ru) | Тепловая электрическая станция | |
RU2618714C1 (ru) | Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество | |
RU2527799C1 (ru) | Башенная испарительная градирня с внешним теплообменом | |
US9969626B2 (en) | Techniques for increasing the evaporation rate in evaporation ponds | |
CN104652531A (zh) | 一种基于珀尔帖效应的沙漠取水灌溉系统 | |
IL121950A (en) | Method and system for power generation from humid air | |
US9897076B1 (en) | Solar power tower with spray nozzle and rotating receiver | |
RU2672541C1 (ru) | Башенная испарительная градирня с разнесенными областями теплообмена и аэродинамики | |
JP4648370B2 (ja) | 外気冷却装置 | |
CN209196826U (zh) | 一种锅炉定排疏水回收系统 | |
KR20130043303A (ko) | 태양열과 연돌 효과를 이용한 풍력발전 | |
CN207849806U (zh) | 一种地热加热气流推升抗逆温层消霾系统 | |
RU2517981C1 (ru) | Аэродинамическая установка с тепловым насосом | |
RU2648057C1 (ru) | Вакуумная опреснительная установка с генерацией электроэнергии | |
CN104165425A (zh) | 一种风光互补强制通风系统的温室夏季降温方法及装置 | |
RU2635727C1 (ru) | Водоохлаждающий блок системы оборотного водоснабжения | |
RU121354U1 (ru) | Охладитель оборотной воды промышленного предприятия | |
CN204963601U (zh) | 一种高效的火电厂冷却水塔 | |
CN203116201U (zh) | 风能发电的节能降温喷洒器 | |
RU2773790C2 (ru) | Способ повышения эффективности работы ветроэнергетических установок в условиях высокогорья |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180420 |