SU1795128A1 - Энергетическая установка - Google Patents

Description

Изобретение относится к энергетическим установкам.

Известна энергетическая установка бинарного термодинамического цикла, включающая контуры низкокипящего и высококипящего теплоносителей, содержащие насосы, нагреватели (котлы), турбины с электрогенераторами, конденсаторы.

Прототипом изобретения можно считать бинарную ^электростанцию, содержащукуконтурвысёкокипящего теплоносителя с котлом, турбогенератором, конденсаторами, конденсатным насосом и контур нйзкокипящего теплоносителя с нагревателями, которыми служат конденсаторы контура высококипящего теплоносителя, турбогенератором, конденсватором, конденсатным насосом и подогревателем.

Недостатком известной бинарной электростанции является небольшой диапазон рабочих температур и как следствие - невысокий. КПД.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемая энергетическая установка, содержащая по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкок'ипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбогенератор, конденсатор, насос и нагреватель, содержит дополнительный замкнутый контур с криогенным теплоносителем, включающий последовательно размещённые детандер с электрогенератором, теплообменник-регенератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с низкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с· отводом пара криогенного рабочего тела.

На чертеже изображена схема устройства энергетической установки.

Контур высококипящего теплоносителя 1 включает котел 2, турбогенератор 3, конденсатор-нагреватель 4 и конденсатный насос 5. В контур низкокипящего теплоносителя 6 входят: также конденсатор-нагреватель 4, турбогенератор 7, конденсатор-перегреватель 8 конденсатный насос 9. Контур криогенного теплоносителя 10 включает конденсатор-перегреватель 8, детандер с электрогенератором 11, теплообменник-регенератор 12,дроссель 13,теплоизолированную емкость 14, насос 15.

Энергетическая установка работает следующим образом. Высококипящий теплоноситель нагревается в котле 2 до испарения за счет подвода теплоты от высокотемпературного источника тепла. Парообразный,высококипящий теплоноси-. тель расширяется на турбине турбогенератора 3 с получением электроэнергии, конденсируется в конденсаторе-нагревателе 4 и поступает в котел 2 с помощью конденсатного насос 5. Конденсация высококипящего теплоносителя осуществляется за счет нагрева и испарения низкокипящего . теплоносителя в конденсаторе-нагревателе 4. Пар низкокипящего теплоносителя расширяется на турбине турбогенератора- 7 с получением электроэнергии, конденсируется в конденсаторе-перегревателе 8, а конденсат перекачивают конденсатным насосом 9. Конденсация низкокипящего теплоносителя осуществляется за счет перегрева пара криогенного теплоносителя, который нагревается и испаряется в теплообменнике-регенераторе 12; Пар расширяется в детандере 11 с получением электроэнергии, охлаждается втеплообменнике-регенератрре 12, ожижается в дросселе 13 и собирается в теплоизолированной емкости 14, из которой подается в регенератор 12 для нагрева и испарения, насос 15.

Повышение эффективности энергетической установки тройного термодинамического цикла определяется аналитическим»¹ выражением для ее термического КПД.

Общее выражение для термического КПД цикла:

>7t =1ц/Ц1, .

где 1_ц - удельная работа цикла, Дж/кг;

щ - удельная теплота, подведенная от высокотемпературного источника тепла, Дж/кг. ,

Удельную работу цикла представим в виде:

1ц⁼1нЕКв1в+Кк1к, где 1н ~ удельная работа цикла низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;

K_B=m_B/m_H - массовый коэффициент высококипящего теплоносителя, равный отношению масс высококипящего и низкокипящего теплоносителей;

1_В - удельная работа цикла высококипящего теплоносителя, Дж/кг;

Кк = Шк/шн- массовый коэффициент криогенного теплоносителя, равный отношению масс криогенного и низкокипящего теплоносителей;

Ik-удельная работа цикла криогенного теплоносителя, Дж/кг.

Удельная подведенная теплота:

qi=qisK_e, где Ц1_В - удельная подведенная теплота в цикле высококипящего теплоносителя,

Дж/кг;

Теперь КПД

Ί]\ “(1н⁺Кв1в⁺Кц1н)/р 1вКв.

По закону сохранения энергии: Ч2вКв=Р1н> где q2B=qiB-le - удельная отведенная теплота в цикле высококипящего теплоносителя, Дж/кг;

qiH - удельная подведенная теплота в цикле низкокипящего теплоносителя, Дж/кг;

Значит,

Кв=Ц1н/Ц2в·

Аналогично, q2H=qiKK_KИ Кк=Ц2н/Ц1к, где Ц2н=Ц1н-1н - удельная отведенная теплота в цикле низкокипящего теплоносителя,

Дж/кг;

qu - удельная подведенная теплота в цикле криогенного теплоносителя. Дж/кг.

С учетом полученных выражений для массовых коэффициентов после почленного деления числителя на знаменатель в выражении для КПД и некоторых преобразова10 ний получаем выражение для общего· термического КПД установки:

7t = ηικ + ηΐΗ + ηιβ + ηΐκ /Ди >Дв — 1/tH 1/tB — 7/tK tyte ⁺ где η^, ηΐΗ, 7te - термические КПД циклов 15 криогенного, низкокипящего и высококипящего теплоносителей соответственно.

Claims (1)

1. Ф о рмула изобретения

   Энергетическая установка, содержащая. по крайней мере два замкнутых контура с высоко- и низкокипящим рабочими телами соответственно, каждый из которых содержит последовательно установленные турбогенератор, конденсатор, насос и нагреватель, отличающаяся тем, что, с ц£лью.повышения КПД в режиме кратковременного действия, она содержит дополнитёльный замкнутый кнтур.с криогенным теплоносителем, включающий последовательно размещенные детандер с электрогенератором. теплообменник-регенератор, дроссель, теплоизолированную емкость с запасом жидкого криогенного теплоносителя и высоконапорный насос, при этом дополнительный контур перед детандером подключен к конденсатору контура с низкокипящим рабочим телом, а емкость выполнена с отводом паре криогенного рабочего тела.