RU99116330A - Способ и устройство для преобразования тепла в полезную энергию - Google Patents

Claims (24)

1. Способ осуществления термодинамического цикла, содержащий следующие стадии: нагревание рабочего потока, включающего в себя компонент с низкой точкой кипения и компонент с более высокой точкой кипения, при помощи источника внешнего тепла для создания нагретого газообразного рабочего потока, разделение упомянутого нагретого газообразного рабочего потока на первом сепараторе для создания нагретого газообразного обогащенного потока, имеющего относительно более высокое содержание компонента с низкой точкой кипения, и обедненного потока, имеющего относительно более низкое содержание компонента с низкой точкой кипения, расширение нагретого газообразного обогащенного потока с целью преобразования энергии потока в используемую форму и для создания расширенного, отработанного обогащенного потока, и объединение обедненного потока с расширенным, отработанным обогащенным потом для создания упомянутого рабочего потока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после объединения и перед нагреванием с помощью источника внешнего тепла, осуществляют конденсацию рабочего потока посредством переноса тепла к низкотемпературному источнику в первом теплообменнике, после чего рабочий поток накачивают до более высокого давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширение осуществляют на первом этапе расширения и на втором этапе расширения, причем на первом этапе расширения нагретый газообразный обогащенный поток частично расширяют для создания частично расширенного обогащенного потока, дополнительно содержащий деление упомянутого частично расширенного обогащенного потока на первую часть и вторую часть, в котором, на втором этапе расширения первую часть расширяют для создания расширенного, отработанного обогащенного потока, и дополнительно содержащий объединение второй части с обедненным потоком до объединения обедненного потока с расширенным, отработанным обогащенным потоком.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит перенос, осуществляемый на втором теплообменнике, тепла от рабочего потока, до того, как рабочий поток сконденсируется, к рабочему потоку после того, как рабочий поток был накачан до более высокого давления, и до нагревания с помощью источника внешнего тепла.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит перенос, осуществляемый на третьем теплообменнике, тепла от обедненного потока к рабочему потоку после того, как рабочий поток был накачан до более высокого давления, и до нагревания с помощью источника внешнего тепла.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит перенос, осуществляемый на третьем теплообменнике, тепла от обедненного потока к рабочему потоку после того, как рабочий поток принял тепло на втором теплообменнике и до упомянутого нагревания с помощью источника внешнего тепла.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно содержит разделение рабочего потока, осуществляемое после накачки и до нагревания с помощью источника внешнего тепла, на первый рабочий подпоток и второй рабочий подпоток, и согласно которому, упомянутое нагревание с помощью источника внешнего тепла предполагает нагревание первого рабочего подпотока с помощью источника внешнего тепла для создания нагретого первого рабочего подпотока с последующим объединением нагретого первого рабочего подпотока со вторым рабочим подпотоком для создания нагретого газообразного рабочего потока.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит перенос, осуществляемый на четвертом теплообменнике, тепла от обедненного потока ко второму рабочему подпотоку.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревание с помощью источника внешнего тепла происходит на пятом теплообменнике.

10. Способ по п.3, отличающийся тем, что упомянутое деление включает в себя сепарацию частично расширенного обогащенного потока на паровую часть и жидкостную часть, причем первая часть включает в себя, по меньшей мере, некоторую долю паровой части, и вторая часть включает в себя жидкостную часть.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит объединение некоторой доли паровой части с жидкостной частью для создания второй части.

12. Способ по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит перенос, осуществляемый на теплообменнике, тепла от обедненного потока в совокупности со второй частью к рабочему потоку перед тем, как рабочий поток нагревают с помощью источника внешнего тепла.

13. Устройство для осуществления термодинамического цикла, заключающее в себе: нагреватель, который нагревает рабочий поток, включающий в себя компонент с низкой точкой кипения и компонент с более высокой точкой кипения, при помощи источника внешнего тепла для создания нагретого газообразного рабочего потока, первый сепаратор, подключенный для приема упомянутого нагретого газообразного рабочего потока и для вывода нагретого газообразного обогащенного потока, имеющего относительно более высокое содержание компонента с низкой точкой кипения, и обедненного потока, имеющего относительно более низкое содержание компонента с низкой точкой кипения, расширитель, который подключен для приема нагретого газообразного рабочего потока для преобразования энергии потока в используемую форму и для вывода расширенного, отработанного обогащенного потока, и первый смеситель потоков, который подключен для объединения обедненного потока и расширенного, отработанного обогащенного потока, причем выход смесителя потока потоков соединен со входом упомянутого нагревателя.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что дополнительно содержит первый теплообменник и насос, которые подсоединены между первым смесителем потока и нагревателем, причем первый теплообменник конденсирует рабочий поток путем переноса тепла к низкотемпературному источнику, после чего нанос накачивает рабочий поток до более высокого давления.

15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что расширитель включает в себя первую ступень расширения и вторую ступень расширения, причем упомянутая первая ступень расширения подключена для приема нагретого газообразного обогащенного потока и для вывода частично расширенного обогащенного потока, дополнительно содержащее делитель потока, который подключен для приема частично расширенного обогащенного потока и деления его на первую часть и вторую часть, в котором вторая ступень подключена для приема первой части и расширяет первую часть для создания расширенного, отработанного обогащенного потока, и дополнительно содержащее второй смеситель потоков, который подключен для объединения второй части с обедненным потоком перед тем, как обедненный поток объединится с расширенным, отработанным обогащенным потоком на первом смесителе потоков.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй теплообменник, подключенный для переноса тепла от рабочего потока до того, как рабочий поток будет сконденсирован, и к рабочему потоку после того, как рабочий поток будет накачан до более высокого давления на насосе, и до нагревания с помощью источника внешнего тепла на нагревателе.

17. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что дополнительно содержит третий теплообменник, подключенный для переноса тепла от обедненного потока к рабочему потоку после того, как рабочий поток был накачан до более высокого давления на насосе, и до нагревания с помощью источника внешнего тепла на нагревателе.

18. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что дополнительно содержит третий теплообменник, подключенный для переноса тепла от обедненного потока к рабочему потоку после того, как рабочий поток получил тепло на втором теплообменнике и до нагревания с помощью источника внешнего тепла на нагревателе.

19. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что дополнительно содержит разделитель потока, подключенный для разделения рабочего потока после накачки на насосе и до нагревания с помощью источника внешнего тепла на нагревателе, на первый рабочий подпоток и второй рабочий подпоток, причем нагреватель нагревает первый рабочий подпоток для создания нагретого первого рабочего подпотока, и третий смеситель потоков, подключенный для объединения первого рабочего подпотока со вторым рабочим подпотоком для создания нагретого газообразного рабочего потока.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что дополнительно содержит четвертый теплообменник, подключенный для переноса тепла от обедненного потока ко второму рабочему подпотоку.

21. Устройство по п.13, отличающееся тем, что нагреватель является пятым теплообменником.

22. Устройство по п.15, отличающееся тем, что делитель потока включает в себя второй сепаратор, который подключен для приема частично расширенного обогащенного потока и для его разделения на паровую часть и жидкостную часть, причем первая часть включает в себя, по меньшей мере, некоторую долю паровой части, а вторая часть включает в себя жидкостную часть.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что делитель потока включает в себя четвертый смеситель потоков, подключенный для объединения некоторой доли паровой части из второго сепаратора с жидкостной частью из второго сепаратора для создания упомянутой второй части.

24. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что дополнительно содержит теплообменник, подключенный для переноса тепла от обедненного потока со второй частью к рабочему потоку перед тем, как рабочий поток будет нагрет с помощью источника внешнего тепла на нагревателе.