Замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах

Полезная модель относится к теплосиловым установкам, в частности, к паросиловым, работающим на холодных парах двуокиси углерода. Задачей полезной модели является повышение эффективности паротурбинной установки. Это достигается тем, что турбина через паропровод последовательно соединена с отделителем жидкости, с компрессором, с конденсатором-теплообменником, с насосом, с подогревателем и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсатором-теплообменником, с подогревателем и с паровым котлом. Таким образом, эффективный КПД паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода, может быть повышен за счет охлаждения окружающей среды, то есть воздуха или воды.

Полезная модель относится к теплосиловым установкам, в частности, к паросиловым, работающим на холодных парах двуокиси углерода.

Известна теплосиловая установка, в которой осуществляется бинарный ртутно-водяной цикл, содержащая ртутный котел, ртутную турбину, конденсатор-испаритель, перегреватель, паровую турбину, конденсатор, электрогенераторы и насосы (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва. Энергоатомиздат. 1983 г, стр.320-323).

Однако бинарные циклы не получили распространения. Это объясняется главным образом техническими трудностями, кроме того, недостатком этой установки является высокая стоимость и ядовитость ртутного пара.

Известна также паросиловая установка с регенерацией теплоты, содержащая паровой котел, перегреватель, паровой двигатель, электрогенератор, конденсатор-теплообменник, насосы и регенеративные теплообменники (см., например, в книге В.А.Кирилин, В.В.Сычев, А.Е.Шейндлин. Техническая термодинамика. Москва. Энергоатомиздат. 1983 г, стр.316-320).

Однако коэффициент полезного действия (КПД) этой установки меньше КПД цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах, содержащая турбину, компрессор, установленный между регенеративными подогревателями, трубопровод, конденсатор, насос, котел и электрогенератор (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №182739, F 01 K 25/10,1966 г).

Однако эта установка не обеспечивает достижения высокого коэффициента полезного действия.

Задачей полезной модели является повышение эффективности паротурбинной установки.

Это достигается тем, что турбина через паропровод последовательно соединена с отделителем жидкости, с компрессором, с конденсатором-теплообменником, с насосом, с подогревателем и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсатором-теплообменником, с подогревателем и с паровым котлом.

На фиг.1 представлена схема замкнутой паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода.

Замкнутая паротурбинная установка содержит паровой котел 1, связанный последовательно через паропровод 2 с турбиной 3, с отделителем жидкости 4, с компрессором 5, с конденсатором-теплообменником 6, с насосом 7, с подогревателем 8 и вновь с паровым котлом 1. Кроме того, отделитель жидкости 4 дополнительно соединен через трубопровод 9 с насосом 10, с конденсатором-теплообменником 6, с подогревателем 8 и с паровым котлом 1, и цикл замыкается. При этом вал турбины 3 связан с валом электрогенератора 11.

Замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах работает следующим образом. Влажный пар двуокиси углерода, имеющий начальные параметры: давление p₁=73,8 бар, температуру T₁=304°K, удельный объем ###U973 ₁=2,13 6 дм³ /кг, из парового котла 1 по паропроводу 2 подают в паровую турбину 3, где пар частично конденсируется и адиабатно расширяется, вырабатывая электроэнергию с помощью электрогенератора 11, вал которого соединен с валом паровой турбины 3. При адиабатном расширении влажного пара в 6 раз и показателе адиабаты 1,45-2,23, давление пара на выходе из турбины будет примерно в 14 раз меньше, чем в котле, а удельный объем в 33 раза больше, и составят p₂=5,2 бар, ###U973₁=72,464 дм ³/кг при Т₂=217°К, то есть масса жидкости на выходе будет примерно в 4,5 раза больше массы пара. Затем пар и конденсат в одном потоке направляют в отделитель жидкости 4, где поток разделяют на пар и жидкость. Далее пар сжимают компрессором 5 и нагнетают в конденсатор-теплообменник 6. Там пар полностью конденсируется при постоянном давлении и насосом 7 с одновременным повышением давления перемещается в подогреватель 8, где подогревается теплотой из окружающей среды, то есть воздухом или водой. Из подогревателя 8 жидкость вновь поступает в паровой котел 1. На выходе из компрессора

пар имеет давление примерно р₃=20 бар, при температуре Т₃=350°К и степени сжатия =2,5. Конденсат из отделителя жидкости 4 нагнетают насосом 10 по трубопроводу 9 в конденсатор-теплообменник 6 с одновременным повышением давления. В конденсаторе-испарителе 6 жидкость подогревается примерно до температуры 250°К и подается в подогреватель 8, где снова подогревается теплотой из окружающей среды, а затем направляется в паровой котел, цикл замыкается. При этом для увеличения термического КПД цикла, число ступеней сжатия может быть увеличено.

Таким образом, эффективный КПД паротурбинной установки, работающей на холодных парах двуокиси углерода, может быть повышен за счет охлаждения окружающей среды, то есть воздуха или воды.

Замкнутая паротурбинная установка на низкокипящих веществах, содержащая паровой котел, соединенный через паропровод с паровой турбиной, с компрессором и с насосом, отличающаяся тем, что паровая турбина через паропровод последовательно соединена с отделителем жидкости, с компрессором, с конденсатором-теплообменником, с насосом, с подогревателем и с паровым котлом, кроме того, параллельно паропроводу отделитель жидкости дополнительно соединен через трубопровод с насосом, с конденсатором-теплообменником, подогревателем и с паровьм котлом.