RU2661418C1 - Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery - Google Patents
Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661418C1 RU2661418C1 RU2017102299A RU2017102299A RU2661418C1 RU 2661418 C1 RU2661418 C1 RU 2661418C1 RU 2017102299 A RU2017102299 A RU 2017102299A RU 2017102299 A RU2017102299 A RU 2017102299A RU 2661418 C1 RU2661418 C1 RU 2661418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- heat recovery
- impellers
- hollow spaces
- thermodynamic cycle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
- F02C3/045—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having compressor and turbine passages in a single rotor-module
- F02C3/05—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having compressor and turbine passages in a single rotor-module the compressor and the turbine being of the radial flow type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в тепловых электростанциях, автомобилях, холодильных машинах, тепловых насосах и других процессах для преобразования тепловой энергии в механическую и обратно как «тепловой насос».The invention relates to engine building and can be used in thermal power plants, automobiles, refrigerators, heat pumps and other processes for converting thermal energy into mechanical energy and vice versa as a “heat pump”.
Известна схема газотурбинной установки замкнутого цикла, Моисеев Г.И., Мееров Л.З. Конструкция стационарных газотурбинных установок. - М.: Госэнергоиздат, 1962.The known scheme of a closed cycle gas turbine installation, Moiseev G.I., Meerov L.Z. The design of stationary gas turbine units. - M.: Gosenergoizdat, 1962.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является Газотурбинная установка замкнутого цикла фирмы Эшер Висc (стр. 94). Описанное устройство принято за прототип изобретения.The closest to the claimed technical solution in terms of technical nature and the technical result achieved is the Escher Visc Closed Circuit Gas Turbine Unit (p. 94). The described device is taken as a prototype of the invention.
Недостатки прототипа:The disadvantages of the prototype:
Передача тепла отработавшего газа осуществляется после расширения в турбине и после сжатия в компрессоре в рекуперационном теплообменнике. В связи с чем уменьшается конечная температура подогрева газами после турбины и увеличивается начальная температура подогрева газов после компрессора из за расширения и сжатия газа в рабочих колесах. В связи с чем уменьшается возможность использования тепла при его рекуперации.The heat of the exhaust gas is transferred after expansion in the turbine and after compression in the compressor in the recovery heat exchanger. In this connection, the final temperature of gas heating after the turbine decreases and the initial temperature of gas heating after the compressor increases due to expansion and compression of gas in the impellers. In this connection, the possibility of using heat during its recovery decreases.
Технической задачей изобретения является:An object of the invention is:
1. Расширение температурного диапазона при рекуперации тепла в течении всего рабочего термодинамического цикла.1. The expansion of the temperature range during heat recovery during the entire working thermodynamic cycle.
2. Повышение КПД тепловой машины.2. Improving the efficiency of the heat engine.
Поставленная задача решена следующим образом:The problem is solved as follows:
Рекуперационный теплообменник тепловой машины реализован внутри компрессора и турбины. Конструктивно выполнен в виде поочередно установленных рабочих колес и полых пространств, через которые встречно текут греющий и подогреваемый газы. Вал, на который установлены колеса, имеет каналы, через которые подводятся и отводятся газы.The heat recovery heat exchanger of the heat engine is implemented inside the compressor and turbine. Structurally made in the form of alternately mounted impellers and hollow spaces through which heating and heated gases flow in opposite directions. The shaft on which the wheels are mounted has channels through which gases are supplied and discharged.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
На фиг. 1 изображена турбокомпрессорная тепловая машина, работающая по замкнутому термодинамическому циклу с внутренней регенерацией тепла в продольном разрезе и состоит из радиальных компрессора 1 и турбины 2. Внутри компрессора 1 и турбины 2 поочередно располагаются подвижные рабочие колеса 6 и полые пространства 3 для встречного течения газообразного рабочего тела по отношению к потоку в рабочих колесах. Валы блоков имеют каналы 4 и отверстия 5 для прохода газа между полостями вала и рабочим колесам 6, полыми пространствами 3. Каналы 4 вала компрессора подсоединены к охлаждающему теплообменнику 8. Выход полых пространств 3 между рабочими колесами турбины и вход турбины подсоединены к нагревающему теплообменнику 9. Регенерация тепла происходит через стенки рабочих колес по принципу рекуперативного теплообменника. Тепло перетекает между потоком газа полого пространства 3 и потоком газа, протекающего через рабочие колеса 6, при этом рост температурных градиентов в компрессоре и турбине направлен от центра к наружной окружности рабочих колес по радиусу. При нагревании газа, проходящего через компрессор, и охлаждении газа в турбине процесс идет приближенно изохорно, соответственно работа на его сжатие и расширение почти не расходуется.In FIG. 1 shows a turbocompressor heat engine operating in a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery in longitudinal section and consists of
Из-за замкнутости цикла кинетическая энергия потока, выходящего из турбины, не теряется и возвращается обратно в цикл.Due to the closure of the cycle, the kinetic energy of the stream exiting the turbine is not lost and returns back to the cycle.
При вращении рабочих колес и прохождении газа через полые пространства между рабочими колесами и внутри рабочих колес увеличиваются коэффициенты теплопередачи между потоками и стенками колес.When the impellers rotate and gas passes through the hollow spaces between the impellers and inside the impellers, the heat transfer coefficients between the flows and the walls of the wheels increase.
На фиг. 2 изображена диаграмма термодинамического цикла, проходящего в турбокомпрессорной тепловой машине, работающей по замкнутому термодинамическому циклу с внутренней регенерацией тепла. Подвод тепла Q1 в цикл осуществляется в нагревающем теплообменнике в конце изобары 2-3 при давлении газа Р2. Рекуперация тепла Qr1 в турбине осуществляется между изохорой 3-4 и изобарой 2-3. Рекуперация тепла Qr2 в компрессоре осуществляется между изохорой 1-2 и изобарой 4-1. Отвод тепла Q2 от цикла осуществляется в охлаждающем теплообменнике в конце изобары 4-1 при давлении Р1.In FIG. 2 is a diagram of a thermodynamic cycle taking place in a turbocompressor heat engine operating in a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery. The supply of heat Q1 to the cycle is carried out in a heating heat exchanger at the end of the isobar 2-3 at a gas pressure of P2. Heat recovery Qr1 in the turbine is carried out between isochore 3-4 and isobar 2-3. Heat recovery Qr2 in the compressor is carried out between isochore 1-2 and isobar 4-1. Heat removal Q2 from the cycle is carried out in a cooling heat exchanger at the end of isobar 4-1 at a pressure P1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102299A RU2661418C1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017102299A RU2661418C1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2661418C1 true RU2661418C1 (en) | 2018-07-16 |
Family
ID=62917171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017102299A RU2661418C1 (en) | 2017-01-24 | 2017-01-24 | Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2661418C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2184255C2 (en) * | 2000-09-07 | 2002-06-27 | Косарев Александр Владимирович | Gas turbine plant |
RU2009111881A (en) * | 2006-09-01 | 2010-10-10 | Е.И.Дюпон де Немур энд Компани (US) | METHOD FOR CIRCULATING SELECTED LIQUID HEAT CARRIERS THROUGH A CLOSED CYCLE |
US20160298496A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-13 | Luis Carlos Sepulveda Montilla | Thermic machine with thermodynamic cycle and the operation thereof |
-
2017
- 2017-01-24 RU RU2017102299A patent/RU2661418C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2184255C2 (en) * | 2000-09-07 | 2002-06-27 | Косарев Александр Владимирович | Gas turbine plant |
RU2009111881A (en) * | 2006-09-01 | 2010-10-10 | Е.И.Дюпон де Немур энд Компани (US) | METHOD FOR CIRCULATING SELECTED LIQUID HEAT CARRIERS THROUGH A CLOSED CYCLE |
US20160298496A1 (en) * | 2015-04-10 | 2016-10-13 | Luis Carlos Sepulveda Montilla | Thermic machine with thermodynamic cycle and the operation thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10358975B2 (en) | Compressed air energy storage and power generation device | |
US2799253A (en) | Elastic fluid actuated power systems | |
EP1492940B1 (en) | Scroll-type expander having heating structure and steam engine employing the expander | |
RU2406876C2 (en) | Improved multi-stage compressor | |
CA2937831C (en) | A drive unit with its drive transmission system and connected operating heat cycles and functional configurations | |
WO2011099891A1 (en) | Turbocompressor power plant | |
US9797339B2 (en) | Hot-air engine | |
CN106989066A (en) | A kind of indirect-cooling multi stage axial flow compressor and its method of work | |
US20180258799A1 (en) | A multistage evaporation organic rankine cycle | |
RU2661418C1 (en) | Turbocharger thermal machine operating on a closed thermodynamic cycle with internal heat recovery | |
JP6607960B2 (en) | Gas compressor | |
US10718346B2 (en) | Apparatus for pressurizing a fluid within a turbomachine and method of operating the same | |
KR0147912B1 (en) | Power saving refrigerating apparatus using gas motor | |
CN203822467U (en) | Indirect cooling cycle gas turbine using waste heat of low-pressure compressor for power generation | |
US9574446B2 (en) | Expander for recovery of thermal energy from a fluid | |
Shah et al. | Energy and exergy analysis of Regenerative organic Rankine cycle with different organic working fluids | |
Aparna et al. | A review on mechanical losses and non-uniform expansion of fluid in a Scroll expander | |
RU2582373C2 (en) | Turbo machine with flow section heating | |
EP4198291A1 (en) | A method of the flow of a working agent in a heat machine based on the stirling cycle, and a heat machine based on the stirling cycle | |
RU2688050C1 (en) | Rotary engine | |
CN103953447A (en) | Intercooled cycle gas turbine capable of generating electricity by utilizing waste heat of low-pressure gas compressor | |
RU117509U1 (en) | HEAT ENGINE | |
Anderson et al. | Analysis of a FAME/MLL Screw Multi-Stage Compressor for High Temperature, High Pressure Vapor Compression Refrigeration Cycle | |
CN102996192A (en) | Efficient internal recycle engine | |
CN110953744A (en) | Second-class thermally-driven compression heat pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190125 |