UA105058U - Спосіб зниження тиску газоподібних робочих тіл - Google Patents

Abstract

Спосіб зниження тиску газоподібного робочого тіла (150, 150') засобами (120, 120') розрядки середовища, розташованими паралельно засобам (110, 110') зниження тиску, причому частину (121, 121') газоподібного робочого тіла (150, 150') пропускають через засоби (101, 101') розрядки, причому засоби (120, 120') призначені для перетворення принаймні частини вивільненої при зниженні тиску шляхом розрядки газоподібного робочого тіла енергії в механічну енергію і для перетворення принаймні частини вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію засобами (120, 120') розрядки середовища в процесі розрядки частини (121, 121') газоподібного робочого тіла (150, 150'), що пропускається через засоби (120, 120') розрядки середовища.

Description

Область техніки, до якої відноситься корисна модель

Корисна модель стосується способу для зниження тиску газоподібних робочих тіл при відповідному процесі виробництва механічної енергії.

Рівень техніки

Прийнята в 2011 році урядом ФРН програма переходу на альтернативні джерела енергії включає два найважливіші завдання: з одного боку, заміна енергії, що отримується з органічного палива, поновлюваною енергією і, з іншого боку, підвищення енергоефективності процесів перетворення.

Для підвищення енергоефективності був прийнятий, зокрема, Закон про когенерацію (Закон

КМУК-АКгтай-Ууаптпе-Корріїпуд - об'єднання вироблення теплової і електричної енергії). Закон

КМУК передбачає, зокрема, мінімальний ККД використовуваної первинної енергії як когенерованої мережі теплової і електричної енергії.

Розкриття корисної моделі

Виходячи з цього, завданням корисної моделі є забезпечення підвищеної енергоефективності мереж з газоподібними робочими тілами, наприклад, паровою мережею.

Цю задачу згідно об'єкту корисної моделі вирішують ознаками способу, що включає зниження тиску газоподібного робочого тіла застосуванням, одночасно із засобами зниження тиску, необхідних засобів розрядки середовища, влаштування яких призначене для перетворення, принаймні, частини енергії, що вивільняється при зниженні тиску за рахунок розрядки газоподібного робочого середовища, в механічну енергію, і перетворення, принаймні, частини енергії, що вивільняється при зниженні тиску, в механічну енергію за рахунок засобів розрядки середовища при розрядці частини газоподібного робочого тіла, що пропускається через засоби розрядки.

При цьому всі ці засоби можуть бути об'єднані в систему, що включає мережу розподілу газоподібного робочого тіла, засоби підготовки робочого тіла, підключені до мережі і влаштування яких призначене для живлення мережі робочим тілом при певному тиску, і пристрій підключений до мережі таким чином, що, принаймні, частина газоподібного робочого тіла, що подається в мережу засобами підготовки робочого тіла, подають в пристрій з боку входу, при цьому пристрій призначений для виведення газоподібного робочого тіла, що подається, з боку виходу з пониженим тиском.

Пристрій для реалізації способу згідно корисної моделі може включати, наприклад, засоби розподілу газоподібного робочого тіла, сполучені із засобами розрядки середовища і засобами зниження тиску. Влаштування засобів розподілу газоподібного робочого тіла призначене для спрямування частини газоподібного робочого тіла до засобів розрядки середовища та для його розрядки. Ця частина може складати 100 95 газоподібного робочого тіла, що спрямовується до засобів розподілу газоподібного робочого тіла, в цьому випадку засоби розподілу газоподібного робочого тіла не подають його до засобів зниження тиску і газоподібне робоче тіло в повному об'ємі надходить до засобів розрядки середовища. В цьому випадку засоби розрядки середовища можна розглядати як байпас для засобів зниження тиску, причому засоби розрядки середовища розташовані паралельно засобам зниження тиску таким чином, що газоподібне робоче тіло можна спрямовувати цілюом, минувши засоби зниження тиску, через засоби розрядки середовища. Таким чином, наприклад, в працюючому устаткуванні можна повністю обійти наявний засіб зниження тиску, наприклад редукційний клапан, через засіб розрядки середовища, який можна, наприклад, підключити, і, таким чином, засоби розрядки середовища зможуть вирішувати, наприклад, ту ж саму або аналогічну засобам зниження тиску завдання.

Проте завданням засобів зниження тиску залишається зниження тиску. Таким чином, засоби зниження тиску можна підключити, наприклад, у разі відмови засоби розрядки середовища і забезпечити цим необхідне зниження тиску, причому в цьому випадку несправності засобу розподілу газоподібного робочого тіла можна перемкнути, наприклад, таким чином, що газоподібне робоче тіло буде спрямоване, наприклад, повністю або переважно через засоби зниження тиску.

Згідно одному з переважних варіантів корисної моделі запропоновано пропускати додаткову частину газоподібного робочого тіла через засоби зниження тиску. Засоби розподілу газоподібного робочого тіла можуть бути призначені, наприклад, для подачі частини газоподібного робочого тіла до засобів розрядки середовища, яка може складати від більше 095 до менше 100 95 загальної частки газоподібного робочого тіла, що подається до засобів розподілу, таким чином, ця частина газоподібного робочого тіла є тією часткою робочого тіла, яку направляють через засоби розрядки середовища, а влаштування засобів розподілу призначене одночасно для спрямування решти частини газоподібного робочого тіла через 60 засоби зниження тиску. В цьому випадку засоби розрядки середовища можна розглядати як байпас, підключений паралельно засобам зворотного зниження тиску, причому спрямована через засоби розрядки середовища частина газоподібного робочого тіла є меншою частиною газоподібного робочого тіла, що подається до засобу розподілу. Таким чином, в цьому випадку засоби зниження тиску і засоби розрядки середовища сприяють пониженню тиску газоподібного робочого тіла.

Засоби розподілу газоподібного робочого тіла можуть, наприклад, виділяти з газоподібного робочого тіла разом з часткою, що проводиться через засоби розрядки середовища, і подальшою часткою також одну або дещо інших часток газоподібного робочого тіла.

Засоби підготовки робочих середовищ пристосовані до типу відповідного газоподібного робочого тіла. Якщо газоподібне робоче тіло є парою, то засіб підготовки робочих середовищ може бути парогенератором, наприклад, паровим котлом. Засіб підготовки робочих середовищ може бути також, наприклад, газогенератором на біомасі або компресором, або ж будь-яким іншим засобом підготовки робочих середовищ для підготовки газоподібного робочого тіла.

Газоподібне робоче тіло може бути, наприклад, пароподібним робочим тілом для паророзподільної мережі або газоподібним робочим тілом для вуглекислої мережі, або робочим тілом, що складається головним чином з повітря, для пневмомереж, або, наприклад, робочим тілом, що містить природний газ, для газорозподільних мереж, або, наприклад, азотом для азотних мереж.

Окрім цього тиск газоподібного робочого тіла може знаходитися в діапазоні низького тиску, наприклад від 1 до 10 бар, зокрема, до 5 бар або до З атм. Проте тиск газоподібного робочого тіла може відхилятися від цих параметрів.

Засоби зниження тиску призначені для зниження тиску решти частини газоподібного робочого тіла, що подається з боку входу, і для подачі з боку виходу першої частки газоподібного робочого тіла із зниженим тиском у випадку, якщо засобу пониження тиску не вдалося повністю обійти через засоби розрядки середовища.

Засоби розрядки середовища призначені для пониження тиску частини газоподібного робочого тіла, входу, що подається з боку, і для подачі з боку виходу відповідної частки газоподібного робочого тіла із зниженим тиском.

Окрім цього засобу розрядки середовища призначені для перетворення, по меншій частині,

Зо долі енергії, що вивільняється при зниженні тиску, за рахунок розрядки газоподібного робочого тіла в механічну енергію. Таку розрядку можна забезпечити розширенням газоподібного робочого тіла, наприклад, за рахунок інверсного режиму роботи компресора. Перетворену енергію можна виводити, наприклад, на виході, наприклад, через вал або ланцюг і тому подібне.

Засоби розрядки середовища призначені для виробництва механічної енергії при зниженні тиску. Таким чином, влаштування засобів розрядки середовища призначене, наприклад, для перетворення, принаймні, частини ексергії першої частки газоподібного робочого тіла, що подається з боку входу в енергію, за рахунок чого відбувається розрядка з подальшим виробництвом потужності. Таке перетворення ексергії в енергію можливе, наприклад, шляхом зниження температури другої частки газоподібного робочого тіла при розрядці засобами розрядки середовища, при цьому теплову енергію перетворюють в механічну енергію.

Відповідно температура частки газоподібного робочого тіла з боку виходу може бути нижчою за температуру частки газоподібного робочого тіла з боку входу. Таким чином, засоби розрядки середовища можна розглядати як КМ/УК-засоби когенерації (Кгап-Ууаптпе-Коррінпд - об'єднання вироблення теплової і електричної енергії).

Тим самим за допомогою засобів розрядки середовища пристрою можна перетворити, принаймні, частину ексергії газоподібного робочого тіла в механічну енергію.

Згідно одному з переважних варіантів корисної моделі влаштування засобів зниження тиску не припускає вироблення механічної енергії.

Засоби зниження тиску можуть бути влаштовані, наприклад, таким чином, що температура подаваної за необхідності з боку входу додаткової частки газоподібного робочого тіла залишається, в процесі зниження тиску засобами зниження тиску, головним чином незмінною, за рахунок чого температура подаваної засобами зниження тиску наступної частки газоподібного робочого тіла із зниженим тиском з боку виходу головним чином рівна або близька до температури подаваної з боку входу подальшої частки газоподібного робочого тіла.

Таким чином, влаштування засобів зниження тиску призначене для зниження тиску без виробництва потужності.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - засобом зниження тиску є, принаймні, клапан пониження тиску.

Згідно іншому переважному варіанту виконання корисної моделі - засоби розрядки середовища перетворюють механічну енергію в електричну енергію.

Засоби розрядки середовища можуть також включати засоби перетворення енергії, влаштування яких призначене для перетворення перетвореної засобами розрядки середовища механічної енергії в електричну енергію. У даному варіанті альтернативним виходом може бути вихід для виведення перетвореної електричної енергії. Таким засобом перетворення енергії може бути генератор, що приводиться в дію механічною енергією і перетворює механічну енергію в електричну енергію.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - виконуваний засобами розрядки середовища процес розрядки частки робочого тіла, яка подається через засоби розрядки середовища, здійснюють за лінійно направленим процесом розрядки.

Подаваний з боку виходу засобами розрядки середовища частка газоподібного робочого тіла з пониженим тиском надходить в даному лінійно направленому процесі на вхід засобів розрядки середовища не в якійсь довільній формі, як це має місце при циклічному процесі.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - засобом розрядки середовища служить пристрій протитиску.

У пристрої протитиску тиск на виході, наприклад, вищий за атмосферний тиск пристрою, наприклад, за розрахунковий тиск, тобто вищий, ніж приблизно 1013,25 мбар.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі газоподібним робочим тілом служить пароподібне робоче тіло, а перетворення засобами розрядки середовища, принаймні, частини вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію включає перетворення, принаймні, частини ексергії пари частки газоподібного робочого тіла, що проводиться через засоби розрядки середовища, в енергію пари.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі перетворення засобами розрядки середовища, принаймні, частини енергії що вивільняється при зниженні тиску, відбувається шляхом перетворення теплової енергії в механічну енергію.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі в енергію пари перетворюють тільки частину ексергії пари, яку пропускають через засіб розрядки середовища і якої достатньо для використання температури розрядженої засобами розрядки середовища частини робочого тіла для подальшого нагрівання.

Засоби розрядки середовища можуть бути, наприклад, розраховані таким чином, що в енергію перетворюють тільки частку частини пароподібного робочого тіла, яку пропускають через засоби розрядки, достатню для того, щоб температура розрядженої засобами розрядки середовища частини робочого тіла була достатня для виконання завдання подальшого нагрівання в пов'язаному з пристроєм поглиначі.

Для цього поглинача необхідна, наприклад, певна мінімальна температура для забезпечення функціональності поглинача. Якщо температура газоподібних робочих тіл, що подаються в пристрій, перевищує цю мінімальну температуру поглинача, то засоби розрядки середовища можуть бути розраховані таким чином, що температуру газоподібної частини робочого тіла з пониженим тиском на виході засобу розрядки середовища знижують в порівнянні з температурою, що подається на вході частини газоподібного робочого тіла, щоб температура зведених газоподібних робочих тіл з пониженим тиском, головним чином, дорівнювала мінімальній температурі поглинача або перевищувала мінімальну температуру поглинача.

Це, з одного боку, може забезпечити постачання поглинача газоподібним робочим тілом з достатньою мінімальною температурою з одночасним зниженням тиску газоподібного робочого тіла, що пропускається через пристрій, до необхідного в поглиначі рівня тиску ії, з іншого боку, перетворення, принаймні, частини середовища пристрою теплової енергії робочого тіла, яка не потрібна для забезпечення функціонування поглинача, що пропускається через засоби розрядки, в механічну енергію.

За рахунок цього можна отримати механічну енергію з газоподібного робочого тіла, що подається в пристрій, без втрати функціональності поглинача і без використання додаткового палива.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - додаткова частина робочого тіла з тиском, пониженим засобами пониження тиску, і частина робочого тіла з тиском, пониженим засобами розрядки середовища, зводять в робоче тіло з пониженим тиском. Це можливо, зокрема, коли частину газоподібного робочого тіла пропускають через засоби пониження тиску для зведення після зниження тиску засобами розрядки середовища і засобами пониження тиску відповідних доль газоподібного робочого тіла перед їх подачею, наприклад, в (516) поглинач.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - засоби розрядки середовища включають, принаймні, наступні пристрої: паровий поршневий двигун, паровий двигун з гвинтовим поршнем, двигун з поршнем, що обертається, ротаційну повітродувку та спіральний двигун.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - газоподібне робоче тіло є частиною системи низького тиску.

Згідно одному з переважних варіантів виконання корисної моделі - спосіб застосовують в одній з наступних мереж: паровій мережі, вуглекислотній мережі, пневмомережі, азотній мережі і газорозподільній мережі.

Мережа може включати, наприклад, труби для подачі газоподібного робочого тіла і, принаймні, засіб розділення газоподібного робочого тала на, принаймні, дві частини.

Принаймні, кожен з поглиначів, повинен мати певну мінімальну температуру газоподібного робочого тіла, що подається від відповідного пристрою, для забезпечення способу згідно корисної моделі.

Якщо система включає декілька поглиначів, то кожен з пристроїв може бути підключений до одного 3, принаймні, двох поглиначів з числа поглиначів таким чином, що відповідний пристрій подає надане робочими засобами підготовки газоподібне робоче тіло з пониженим тиском на поглинач відповідного пристрою.

Так, наприклад, підготовлені засобами підготовки робочих тіл газоподібні робочі тіла можуть мати такий рівень вихідного тиску та/або вихідної температури, що після подачі через мережу у відповідний поглинач з найвищим рівнем мінімального тиску та/або найвищим рівнем мінімальної температури з, принаймні одного поглинача, є вхідним робочим тілом з мінімальним рівнем тиску та/або температури для цього поглинача.

Рівень мінімальної температури першого поглинача може бути, наприклад, нижчим за вихідну температуру проведених засобами підготовки робочих тіл газоподібних робочих тіл.

Окрім цього заданий рівень тиску першого поглинача нижчий за рівень вихідного тиску проведених засобами підготовки робочих тіл газоподібних робочих тіл.

Система включає перший пристрій розташований між першим поглиначем і засобами підготовки робочих тіл, що забезпечує спрямування, принаймні, частини подаваної засобами

Зо підготовки робочих тіл в мережу газоподібного робочого тіла в перший пристрій з боку входу, причому перший пристрій призначений для виведення з боку виходу поданого з боку входу газоподібного робочого тіла, але з пониженим тиском, яке потім подають в перший поглинач.

Тиск цього газоподібного робочого тіла з пониженим тиском може відповідати розрахунковому тиску першого поглинача. Одночасно засоби розрядки середовища першого пристрою перетворюють, принаймні, частину вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію.

Оскільки необхідна для першого поглинача мінімальна температура нижча за вихідну температуру і, тим самим, нижча за температуру подаваного з боку входу першого пристрою газоподібного робочого тіла, засоби розрядки середовища першого пристрою можуть бути виконані, наприклад, таким чином, що в енергію перетворюють лише стільки ексергії другої частини газоподібного робочого тіла, щоб температура розрядженої засобами розрядки середовища другої частини робочого тіла була достатня для подальшого нагрівання сполученого з першим пристроєм першого поглинача. Засоби розрядки середовища можуть бути виконані, наприклад, так, щоб температура газоподібної частини робочого тіла з пониженим тиском, що пропускається через засоби розрядки середовища, була настільки нижча за температуру подаваного з боку входу газоподібного робочого тіла, що температура випущених першим пристроєм компонентних газоподібних робочих тіл з пониженим тиском буде, головним чином, відповідати мінімальній температурі першого поглинача або буде вища за мінімальну температуру першого поглинача. Якщо засоби розподілу газоподібного робочого тіла влаштовані, наприклад, таким чином, що газоподібні робочі тіла пропускають повністю або

БО майже повністю через засоби розрядки середовища, то зведені газоподібні робочі тіла на виході першого пристрою є тією часткою газоподібного робочого тіла з пониженим тиском, що випускається засобами розрядки середовища, оскільки через засоби зниження тиску газоподібне робоче тіло не пропускають.

Тому частину теплової енергії пари, яка абсолютно не потрібна в поглиначі для забезпечення його функціональності, принаймні, частково перетворюють засобами розрядки середовища в механічну енергію.

Для кожного з, принаймні, двох поглиначів системи, відповідна вихідна температура якої нижча вихідної температури подаваного в мережу засобами підготовки робочих тіл газоподібного робочого тіла, може бути передбачений пристрій, який засобами розрядки бо середовища відповідного пристрою 110, 110" перетворює в механічну енергію, принаймні,

частину невживаної теплової енергії газоподібного робочого тіла, що подається у відповідний поглинач.

Це може забезпечити підвищення енергоефективності мережі, причому механічну енергію і відповідно, наприклад, електроенергію можна отримувати за допомогою зниження тиску з допомогою, принаймні, пристрою згідно другому аспекту корисної моделі без застосування додаткового палива.

Мережа може включати і додатковий поглинач, сполучений із засобами підготовки робочих тіл, без з'єднання пристрою між поглиначем і засобами підготовки робочих тіл.

Засоби підготовки робочих тіл можуть мати, наприклад, такі параметри та/або керування, що вироблюване газоподібне робоче тіло має таку вихідну температуру, що й відповідні поглиначі з найвищою мінімальною температурою поглинача із загального числа поглиначів забезпечують через мережу газоподібними робочими тілами, температура яких достатня для даного поглинача. Цей поглинач може бути, наприклад, додатковим поглиначем.

Таким чином, засоби підготовки робочих тіл системи можуть бути виконані таким чином, що і поглинач з найвищою мінімальною температурою забезпечують газоподібним робочим тілом, температура якого достатня для даного поглинача, а, принаймні, інший поглинач із загального числа поглиначів може бути підключений до відповідного пристрою, щоб забезпечити з боку входу постачання цього пристрою, принаймні, частиною газоподібного робочого тіла, що подається в мережу засобами підготовки робочих тіл, причому цей пристрій призначений для виведення з боку виходу подаваного з боку входу газоподібного робочого тіла вже з пониженим тиском, яке потім подають у відповідний поглинач, причому засоби розрядки середовища відповідного пристрою одночасно перетворюють, принаймні, частину вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію.

Згідно одному з переважних варіантів здійснення корисної моделі - мережа є газорозподільною мережею.

Згідно одному з переважних варіантів здійснення корисної моделі - мережа є паровою мережею, мережею вуглекислого газу, пневмомережею, азотною мережею та газорозподільною мережею.

Короткий опис креслень

Зо На фігурах зображено:

Фіг. 1 - приклад пристрою за одним з варіантів здійснення корисної моделі;

Фіг. 2 - приклад способу за одним з варіантів здійснення корисної моделі;

Фіг. З - приклад системи за одним з варіантів здійснення корисної моделі;

На Фіг. 1 зображений приклад пристрою 100 за одним з варіантів здійснення корисної моделі. Далі слідує пояснення до пристрою 100 і до зображеного на Фіг. 2 прикладу способу 200 за одним з варіантів здійснення корисної моделі.

Здійснення корисної моделі

Пристрій 100 включає засоби 110 зниження тиску і засоби 120 розрядки середовища, причому засоби 120 розрядки середовища розташовані паралельно засобам 110 зниження тиску. Розташовані паралельно засобам 110 зниження тиску засоби 120 розрядки середовища призначені для зниження тиску газоподібного робочого тіла 150, як це відображає етап 210 на

Фіг. 2, причому частину 121 газоподібного робочого тіла 150 пропускають через засоби 120 розрядки середовища, а, за необхідності, через засоби 110 зниження тиску пропускають іншу частину 111 газоподібного робочого тіла 150.

Пристрій 100 може включати, наприклад, засоби 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150, сполучені із засобами 120 розрядки середовища і засобами 110 зниження тиску. Ці засоби 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150 призначені для спрямування до засобів розрядки середовища частини 121 газоподібного робочого тіла 150 для зняття тиску. Ця частина 121 може складати 100 95 подаваного до засобів 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150, причому в цьому випадку засоби 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150 не подають газоподібне робоче тіло до засобів 110 зниження тиску, а все газоподібне робоче тіло 150 надходить до засобів 120 розрядки середовища. В цьому випадку засоби 120 розрядки середовища можна розглядати як байпас до засобів 110 зниження тиску, причому засоби 120 розрядки середовища розташовані паралельно засобам 110 зниження тиску так, щоб можна було спрямовувати газоподібне робоче тіло 150 повністю, минувши засоби 110 зниження тиску, через засоби 120 розрядки середовища. Таким чином, наприклад в працюючій установці, можна повністю обійти наявний засіб 110 зниження тиску, наприклад редукційний клапан, через засоби 120 розрядки середовища, які можна, наприклад, підключити додатково, і тим самим засоби 120 розрядки середовища зможуть виконувати, наприклад, таку ж або бо аналогічне завдання зниження тиску, яку до цього виконували засоби 110 зниження тиску.

Завданням засобів 110 зниження тиску й далі залишається зниження тиску. Так, наприклад, засоби 110 зниження тиску можуть бути включені у разі відмови засобів розрядки середовища для зниження тиску до необхідного рівня, причому при такій відмові засоби 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150 можна перемкнути таким чином, що газоподібне робоче тіло 150 повністю або переважно буде напрямлено через засоби 110 зниження тиску.

Влаштування засобів 130 розподілення газоподібного робочого тіла може бути проте призначене, наприклад, для подачі до засобів 110 розрядки середовища частини 121 газоподібного робочого тіла 150, причому ця частина 121 може складати від більш ніж 0 95 до менш ніж 100 95 загального об'єму подаваного засобами розподілу газоподібного робочого тіла 150 ії бути частиною 121 газоподібного робочого тіла, що подається через засоби розрядки середовища, причому засоби 130 розподілення одночасно призначені для спрямування іншої частини 111 газоподібного робочого тіла 150 через засоби 110 зниження тиску. В цьому випадку засоби 120 розрядки середовища можна розглядати як розміщений паралельно засобам 110 зниження тиску байпас, причому подавану через засоби 120 розрядки середовища частину 121 газоподібного робочого тіла 150 підмішують в газоподібне робоче тіло 150, що подається до засобів 130 для його розподілу. Таким чином, як засоби 110 зниження тиску, так і засоби 120 розрядки середовища виконують в цьому випадку завдання зниження тиску газоподібного робочого тіла.

Засоби 130 розподілення газоподібного робочого тіла можуть виділяти з газоподібного робочого тіла разом з частиною 121, що подається через засоби 120 розрядки середовища, та іншою частиною 111 ще одну або декілька частин (на Фіг. 1 не зображено).

Газоподібне робоче тіло 150 може бути, наприклад, пароподібним робочим тілом для парової мережі, газоподібним робочим тілом для вуглекислотної мережі або робочим тілом для пневмомережі, що складається головним чином з повітря, або, наприклад, робочим тілом для газорозподільної мережі що містить природний газ, або азотом для азотної мережі.

Окрім цього тиск газоподібного робочого тіла 150 може бути в діапазоні низького тиску, наприклад від 1 бара до 10 бар, зокрема, до 5 бар або до 3 бар. Проте діапазон тиску газоподібних робочих тіл може також відрізнятися від вищеназваного.

Засоби 110 зниження тиску призначені для зниження тиску подаваного за необхідності з боку входу іншої частини 111 газоподібного робочого тіла 150 і для виділення подальшої частини 112 газоподібного робочого тіла 150 з відповідно пониженим тиском.

Засоби 110 зниження тиску не призначені, наприклад, для вироблення механічної енергії.

Засоби 110 зниження тиску можуть бути призначені, наприклад, для того, щоб вхідна температура подальшої частини 111 газоподібного робочого тіла 150 залишалася в процесі зниження тиску засобами 110 зниження тиску головним чином постійною, завдяки чому вихідна температура подальшої частини 112 газоподібного робочого тіла 150 з пониженим тиском, видавана засобами 110 зниження тиску, головним чином рівна або аналогічна вхідній температурі подальшої частини 111 газоподібного робочого тіла 150. Тим самим засоби 150 зниження тиску можуть бути призначені для здійснення зниження тиску без витрат потужності.

Засіб 110 зниження тиску може включати, наприклад, один або декілька редукційних клапанів.

Засоби 120 розрядки середовища призначені для зниження тиску вхідної частини 121 газоподібного робочого тіла 150 і для подачі вихідної частини 122 газоподібного робочого тіла 150 з відповідно пониженим тиском.

Окрім цього засобів а120 розрядки середовища призначені для перетворення, принаймні, частини енергії, вивільненої при зниженні тиску шляхом розрядки середовища, в механічну енергію, як це відображає етап 220 на Фіг. 2. Цю механічну енергію можна вивести, наприклад, через опціональний вихід 125, наприклад, на вал або ланцюг і тому подібне. Засоби 120 розрядки середовища можуть включати також засоби перетворення енергії (на Фіг.1 не зображено), влаштування яких призначене для перетворення перетвореною засобами розрядки середовища механічної енергії в електричну енергію. В цьому випадку опціональний вихід 125 може служити виходом для перетвореної електричної енергії. Ці засоби перетворення енергії можуть включати, наприклад, генератор з приводом від механічної енергії, що перетворює механічну енергію в електричну.

На відміну від засобів 110 зниження тиску засобу 120 розрядки середовища призначені для вироблення механічної енергії в процесі зниження тиску. Таким чином, засоби 120 розрядки середовища призначені, наприклад, для перетворення в процесі розрядки в енергію, принаймні, частини ексергії частки 121 газоподібного робочого тіла 150, що подається з боку входу, за рахунок чого розрядка проходить з подальшим виділенням потужності. Таке перетворення ексергії в енергію можна здійснити, наприклад, шляхом зниження температури частини 121 60 газоподібного робочого тіла 150, що подається на засоби 120 розрядки середовища, в процесі розрядки цими засобами, причому теплову енергію перетворюють в механічну енергію.

Відповідно вихідна температура частини 122 газоподібного робочого тіла 150 засобів 120 розрядки середовища може бути нижча за вхідну температуру частини 121 газоподібного робочого тіла 150. Таким чином, засоби 12 розрядки середовища можна розглядати як засоби

КУУК (КМУК-Ктай-Умапгте-Корріипд - об'єднання вироблення теплової і електричної енергії).

Таким чином, за допомогою засобів 120 розрядки середовища пристрою 100 можна перетворити, принаймні, частину ексергії газоподібного робочого тіла 150 в механічну енергію.

Пристрій 100 може включати, наприклад, засоби 140 для зведення першої частки 112 газоподібні робочі тіла 150 з пониженим тиском і другої частки 122 газоподібні робочі тіла 150 з пониженим тиском в компонентне газоподібне робоче тіло 160 з пониженим тиском.

Засоби 120 розрядки середовища можуть бути виконані, наприклад, таким чином, що в енергію перетворюють тільки таку кількість ексергії частки 121 газоподібного робочого тіла 150, яка забезпечує температуру розрядженою засобами розрядки середовища частки 122 газоподібні робочі тіла 150, достатню для завдання подальшого нагрівання в сполученому з пристроєм 100 поглиначі 320 (на Фіг. 1 не зображено). Для цього поглинача 320 необхідна певна мінімальна температура для забезпечення функціональності поглинача 320. Якщо температура подаваних в пристрій 100 газоподібних робочих тіл 150 вища за цю мінімальну температуру поглинача 320, засоби 120 розрядки середовища можуть бути виконані, наприклад, таким чином, що температуру частки 122 газоподібні робочі тіла 150 з пониженим тиском на виході засобів розрядки знижують в порівнянні з вхідною температурою частки 121 газоподібного робочого тіла 150, щоб температура компонентного газоподібного робочого тіла 160 з пониженим тиском головним чином відповідала мінімальній температурі поглинача 320 або перевищувала мінімальну температуру поглинача 320.

Це може забезпечити, з одного боку, постачання поглинача 320 газоподібним робочим тілом з достатньою мінімальною температурою, причому пристрій 100 може понизити тиск газоподібного робочого тіла до необхідного для поглинача 320 тиску, та, з іншого боку, засоби 120 розрядки середовища пристрою 100 можуть, принаймні, частково перетворити в механічну енергію теплову енергію подаваного в пристрій 100 газоподібного робочого тіла 150, яка не потрібна для функціональності поглинача 320.

Зо Таким чином можна отримати механічну енергію з того, що подається в пристрій 100, газоподібного робочого тіла без втрати функціональності поглинача 320 і без застосування додаткового палива. Цю механічну енергію можна, наприклад, перетворити в електричну енергію.

Засоби розрядки середовища можуть бути влаштовані, наприклад, як пристрої протитиску. У пристрої протитиску вихідний тиск складає величину, більшу, наприклад, ніж тиск навколишнього середовища пристрою 100, наприклад більшу, ніж атмосферний тиск, тобто, наприклад, більшу, ніж приблизно 1013,25 бар.

Засоби 120 розрядки середовища можуть, наприклад, включати один з наступних засобів: паровий поршневий двигун, паровий двигун з гвинтовим поршнем, двигун з поршнем, що обертається, ротаційну повітродувку та спіральний двигун.

Паровий поршневий двигун може включати, наприклад, один або декілька циліндрів, кожен з терморегульованим поршнем, регулюючим кількість пари на хід поршня. Поршень або поршні передають зусилля на колінчастий вал, що передає перетворену механічну енергію.

Двигун з поршнем, що обертається, є, наприклад, роторним двигуном, що перетворює теплову енергію шляхом розрядки робочого тіла в енергію обертання і, тим самим, в механічну енергію. Двигун з поршнем, що обертається, може бути, таким чином, ротаційним компресором з поршнем, що обертається, використовуваним для перетворення теплової енергії в механічну енергію.

Спіральний двигун включає, наприклад, дві вкладені один в одного спіралі, одна з яких нерухома, а друга здійснює рухи по округлій траєкторії за рахунок ексцентрикового приводу, причому спіральний двигун є спіральним компресором, використовуваним для перетворення теплової енергії в механічну енергію, а спіральний двигун з інверсним приводом розряджає газоподібне робоче тіло, тобто знижує його тиск.

Паровий двигун з гвинтовим поршнем може бути, наприклад, ротаційно-витіснювальним механізмом з декількома валами, наприклад, гвинтовим компресором, в якому два косозубих вали обертання входять в зачеплення один з одним і щільно розміщені в загальному корпусбі.

При подачі пара може надходити через отвір в корпусі в розташований за отвором простір западин між зубами роторів, причому процес розрядки супроводжує зростаюча швидкість обертання роторів, викликана збільшенням об'єму між роторами.

Газоподібне робоче тіло 150 може бути, наприклад, пароподібним робочим тілом. Таким чином, перетворення засобами розрядки середовища, принаймні, частині вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію може включати перетворення, принаймні, частини ексергії пари другої частки газоподібного робочого тіла в енергію пари. При цьому перетворення засобами розрядки середовища, принаймні, частини вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію можна здійснити перетворенням теплової енергії в механічну.

Пристрій 100 може мати, наприклад, і інші ознаки, не показані на Фіг. 1, наприклад, додаткові засоби зниження тиску між засобами 120 розрядки середовища і опціональним засобом 400 зведення додаткової частки 122 газоподібні робочі тіла 150 з пониженим за необхідності тиском та частки 122 газоподібного робочого тіла 150 з пониженим тиском, що проводиться через засоби 120 розрядки середовища, в компонентне газоподібне робоче тіло 160 з пониженим тиском, та/або засоби зниження тиску між засобом 130 розділення газоподібного робочого тіла 150 і засобами розрядки середовища.

Зазначені для фіг. 1 і 2 переваги і варіанти виконання пристрою 100 в рівній мірі відносяться до описаних далі пристроїв 100 і 100".

На Фіг. 3 зображений приклад системи 300 за одним з варіантів виконання корисної моделі.

Система 300 включає мережу розподілу газоподібного робочого тіла, підключені до мережі засоби 350 підготовки робочого тіла, влаштування яких призначене для подачі в мережу газоподібного робочого тіла 355 із заданим тиском, і пристрій 100, відповідний зображеному на

Фіг. 1 прикладу пристрою 100 і розташований в мережі так, щоб подавати з боку входу в пристрій 100, принаймні, частину газоподібного робочого тіла 355, що надійшло в мережу від засобів 350 підготовки робочого тіла, як 150, причому пристрій 100 призначено для виведення з боку виходу вхідного газоподібного робочого тіла150, що надійшло, як 160 з пониженим тиском.

Одночасно засоби 120 розрядки середовища пристрою 100 перетворюють, принаймні, частину вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію, як це описано вище. В цьому випадку може мати місце лінійний процес розрядки, при якій газоподібне робоче тіло 150 з вищим тиском надходить у напрямку вихідного газоподібного робочого тіла 160 з нижчим тиском 160, причому відповідний поглинач 320 переробляє вихідне робоче тіло 160 і воно не надходить знову в засоби 120 розрядки середовища. Більш того, засоби 350 підготовки

Ко) робочого тіла додатково подають вихідне робоче тіло 160. Таким чином, засіб 12 розрядки середовища можна розглядати як засоби КУУК (КУУК-Кгай-Уу/агте-Корріппд - об'єднання вироблення теплової і електричної енергії) з тепловим режимом.

Мережа може включати, наприклад, трубопровід для газоподібного робочого тіла і, наприклад, принаймні, один опціональний засіб 34 0 розділення газоподібного робочого тіла, принаймні, на дві частини. Система 300 може включати, принаймні, поглинач 310, 320, 330, в який через мережу надходить, принаймні, частина газоподібного робочого тіла. Проте система може також включати, наприклад, точно тільки один поглинач 320. Окрім цього система може включати, принаймні, додатковий пристрій 100", відповідний, наприклад, показаному на Фіг. 1 прикладу пристрою 100.

Мережа може бути, наприклад, паророзподільною мережею, причому газоподібне робоче тіло 150 може бути, наприклад, парою, або ж система може бути, наприклад, вуглекислотною мережею або, наприклад, пневмомережею, причому газоподібне робоче тіло 150 складається головним чином з повітря, або ж мережа може бути, наприклад, газорозподільною мережею.

Мережу, що розглядається нижче, вважають як приклад і без обмежень паророзподільною мережею, а газоподібне робоче тіло 150 парою.

Засоби 350 підготовки робочого тіла можуть бути, наприклад, парогенератором, наприклад паровим котлом 350. Влаштування цього парогенератора 350 може бути призначене, наприклад, для підготовки пари із заданим вихідним тиском і заданою вихідною температурою.

Кожен з, принаймні, поглиначів 310, 320, 330 призначений, наприклад, для підтримки необхідних для експлуатаційної функціональності поглинача заданої мінімальної температури та/або заданого мінімального тиску вхідної пари 315, 325, 335

Наприклад, підготовлена парогенератором 350 пара 355 може мати вихідний тиск та/або вихідну температуру, розраховані таким чином, що ця пара після подачі через мережу у відповідний поглинач, принаймні, з поглиначів 310, 320, 330 з найвищим мінімальним тиском та/або найвищою мінімальною температурою служить для цього поглинача 310 вхідною парою 315 з необхідним мінімальним тиском та/або необхідною мінімальною температурою.

Паророзподільна мережа може бути, наприклад, мережею парообігріву, причому перший поглинач 320 виконує роль парообігріву. Мінімальна температура першого поглинача 320 нижча, наприклад, вихідної температури пари з парогенератора 350. Окрім цього розрахунковий бо тиск першого поглинача 320 нижчий за вихідний тиск пари з парогенератора 350. Поглинач 320 може бути, наприклад, парообігрівом, для якого необхідна вхідна пара 325 із заданою мінімальною температурою.

Система 300 включає пристрій 100, розташований між першим поглиначем 320 і опціональним засобом 340 розділення пари 355 таким чином, що, принаймні, частина поданого

Б засобами підготовки робочого тіла в мережу газоподібного робочого тіла надходить як пара 150 в пристрій 100, причому пристрій 100 призначений для виведення підведеного вхідного газоподібного робочого тіла як вихідна пара 160 з пониженим тиском, яка надходить потім в перший поглинач 320. Тиск пари з пониженим тиском може при цьому відповідати розрахунковому тиску першого поглинача 320. Одночасно засоби 120 розрядки середовища перетворюють, принаймні, частина вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію.

Оскільки необхідна для першого поглинача мінімальна температура нижча за вихідну температуру пари 355 і відповідно нижча за температуру вхідної пари 150, що подається в пристрій 100, влаштування засобів 120 розрядки середовища пристрою 100 призначене для перетворення в енергію тільки такої кількості ексергії другої частки 121 газоподібного робочого тіла 150, яка необхідна для забезпечення температури розрядженої засобами розрядки частки 122 робочого тіла 150, необхідної для подальшого нагрівання в сполученому з пристроєм 110 першому поглиначі 320. Засоби 120 розрядки середовища можуть бути розраховані, наприклад, так, щоб температура газоподібної частки 122 з пониженим тиском була понижена в порівнянні з температурою вхідної частки 121 газоподібного робочого тіла 150 так, щоб температура компонентного робочого тіла 160 з пониженим тиском головним чином дорівнювала мінімальній температурі поглинача 320 або перевищувала мінімальну температуру поглинача 320. Якщо влаштування засобів 130 розподілення газоподібного робочого тіла 150 призначено для повного або майже повного проведення газоподібних робочих тіл через засоби 120 розрядки середовища, то компонентне газоподібне робоче тіло 160 на виході пристрою 100 є такою, що виводиться засобами 120 розрядки середовища часткою 122 газоподібного робочого тіла 150 з пониженим тиском, оскільки газоподібне робоче тіло 150 не проводять через засоби 110 зниження тиску.

Таким чином, повністю непотрібна для підтримки функціональності поглинача 320 теплова енергія пари 150 може бути, принаймні, частково перетворена засобами 120 розрядки

Зо середовища в механічну енергію.

Парова мережа може, наприклад, опціонально включати другий поглинач 310, що є також парообігрівом, для якого необхідна вхідна пара 315 із заданою мінімальною температурою.

Прийнято, що мінімальна температура другого поглинача 310 вища за мінімальну температуру першого поглинача 320.

Парогенератор 350 повинен мати такі параметри і керування, щоб вироблювана пара мала вихідну температуру, достатню для того, щоб температура пари 315, що подається через засоби 140 розділення пари в поглинач 310, головним чином дорівнювала мінімальній температурі поглинача 310 або перевищувала її. Для зниження тиску пари між засобами 14 0 розділення пари і поглиначем 310 можуть бути розташовані, наприклад, також опціонально, засоби 110 пониження тиску пари, як показано на Фіг. 1.

Таким чином, парогенератор 350 повинен виробляти, наприклад, пару 355 з вихідною температурою, вищою необхідної для першого поглинача 320 мінімальної температури, оскільки з виробничо-технічної точки зору, як правило, нерентабельно встановлювати для кожного поглинача 310, 320, 330 окремий парогенератор з відповідно настроєною вихідною температурою.

Пристрій 100 для забезпечення способу згідно даної корисної моделі забезпечує, таким чином, можливість перетворення, принаймні, частини цієї високої вихідної теплової енергії що виробляється парогенератором 355 пари в механічну енергію без втрати функціональності сполученого з пристроєм 100 першого поглинача 320. Таким чином, така паронагрівальна мережа забезпечує можливість отримання механічної енергії, а з неї, наприклад, електричній енергії без необхідності використання додаткового палива і без втрати функціональності поглинача 310, 320, 330.

Окрім цього паророзподільна мережа може включати додаткові поглиначі, причому на Фіг. З показаний приклад тільки третього поглинача 330. Якщо один з цих додаткових поглиначів 330 припускає наявність мінімальної температури, нижчої за вихідну температуру пари 355, то для цього поглинача 330 може бути передбачений додатковий пристрій 1007, розташований між третім поглиначем 330 і парогенератором 350 і знижуючий тиск частини 150" пари 355 від парогенератора 350 до розрахункового тиску третього поглинача 330, а також температуру до мінімальної температури третього поглинача 330. Засоби 120' розрядки середовища пристрою 60 100' можуть бути розраховані аналогічно засобам 120 розрядки тиску пристрою 100 так, щоб перетворювати в енергію тільки кількість ексергії частки 121" пари 1507, що проводиться через засоби 120' розрядки середовища, і щоб температура розрядженої засобами 120' частки 122! пари 150 була достатньою для подальшого нагрівання в сполученому з пристроєм 110' третьому поглиначі 330.

Таким чином, можна, наприклад, для кожного поглинача 320, 330 з мінімальною температурою, нижчою за вихідну температуру пари 355", передбачити адаптований так само пристрій 100, 100", який перетворює, принаймні, частину непотрібної для відповідного поглинача 320, 330 теплової енергії подаваної пари 150, 150 в механічну енергію засобами 120, 120" розрядки середовища відповідного пристрою 110, 110".

Таким чином, можна забезпечити зростання енергоефективності паророзподільних систем, причому механічну енергію і внаслідок, наприклад, електричну енергію можна отримати за рахунок зниження тиску пристроями 100, 100' без використання додаткового палива.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15

   1. Спосіб зниження тиску газоподібних робочих тіл, що включає: зниження тиску газоподібного робочого тіла (150, 150) засобами (120, 1203, розташованими паралельно засобам (110, 110) зниження тиску, причому частину (121, 121) газоподібного робочого тіла (150, 150) пропускають через засоби (101, 101) розрядки, при цьому засоби (120, 20 120) призначені для перетворення принаймні частини вивільненої при зниженні тиску шляхом розрядки газоподібного робочого тіла енергії в механічну енергію, перетворення принаймні частини вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію засобами (120, 120) розрядки середовища в процесі розрядки частини (121, 121") газоподібного робочого тіла (150, 150), що пропускається через засоби (120, 120) розрядки середовища. 25 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додаткову частину (111, 111") газоподібного робочого тіла (150, 150) пропускають через засоби (110, 110 зниження тиску.

   З. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що засоби (110, 110) зниження тиску не призначені для виробництва механічної енергії.

   4. Спосіб за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що засоби (110, 110) зниження тиску Зо виконані принаймні у вигляді редукційного клапана.

   5. Спосіб за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що перетворену засобами (120, 120) розрядки середовища механічну енергію перетворюють в електричну енергію.

   б. Спосіб за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що розрядка засобами (120, 120) розрядки середовища частини (121, 121 газоподібного робочого тіла (150, 150) протікає в 35 лінійно-спрямованому процесі розрядки.

   7. Спосіб за одним з пп. 1-б, який відрізняється тим, що засобом (120, 120) розрядки середовища служить пристрій протитиску.

   8. Спосіб за одним з пунктів 1-7, який відрізняється тим, що газоподібним робочим тілом (150, 1503 служить пароподібне робоче тіло, а перетворення принаймні частини вивільненої при 40 зниженні тиску енергії в механічну енергію засобами (120, 1203 розрядки середовища включає перетворення в енергію пари принаймні частини ексергії пари частки (121, 121 газоподібного робочого тіла (150, 150), що пропускається через засоби (120, 120) розрядки середовища.

   9. Спосіб за одним з пп. 1-8, який відрізняється тим, що перетворення принаймні частини вивільненої при зниженні тиску енергії в механічну енергію засобами (120, 120) розрядки 45 середовища здійснюють перетворенням теплової енергії в механічну енергію.

   10. Спосіб за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що в енергію пари перетворюють тільки таку кількість ексергії пари пароподібного робочого тіла, що пропускається через засоби (120, 120) розрядки середовища, яка необхідна для забезпечення температури розрядженої засобами (120, 120) частини (122, 122) робочого тіла (150, 150) для виконання подальшого нагрівання. 50 11. Спосіб за одним з пп. 2-10, який відрізняється тим, що наступну частину (112, 112) робочого тіла (150, 150) з пониженим засобами (110, 110) тиском і частину (122, 1223 робочого тіла (150, 150) з пониженим засобами (120, 120) тиском зводять в робоче тіло (160, 160) з пониженим тиском.

   12. Спосіб за одним з пп. 1-11, який відрізняється тим, що засоби (120, 120) розрядки 55 середовища включають принаймні: паровий поршневий двигун, паровий двигун з гвинтовим поршнем, двигун з поршнем, що обертається, ротаційну повітродувку та бо спіральний двигун.

   13. Спосіб за одним з пп. 1-12, який відрізняється тим, що газоподібне робоче тіло (150) є складовою частиною системи низького тиску.

   14. Спосіб за одним з пп. 1-13, який відрізняється тим, що його застосовують в одній з наступних мереж: у паророзподільній мережі, у вуглекислотній мережі, у пневмомережі та у газорозподільній мережі. о у 150 130 1 Я М? 180 159 й Щ / що : | я Я ща ення 120 і шк Те ! ! 12 у 122 Я тні виш чан ЩІ ай У 125

   Фіг. 1 200 Ж о ж Пеониження тиску газоподібного яю с робочого тіла засобами розрядки Середовища, розтащованимМи і "паралельно засобам пониження тиску Перетворення, принаймні, частини | ра, енергії, вивільненої при зниженні тиску засобами розрядки середовища, в механічну енергію

   Фіг. 2