Устройство преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности, к устройствам преобразования тепловой и механической энергии в электрическую и может быть использована для создания устройств преобразования энергии низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении эффективности преобразования, достигается в устройстве, содержащем турбодетандер, компрессор, теплообменник, электрогенератор и капиллярный насос.1 п.ф., ил. 1.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности, к устройствам преобразования тепловой и механической энергии в электрическую и может быть использована для создания устройств преобразования энергии низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую.
Известно устройство, содержащее котел с горелкой, связанный паропроводом острого пара с турбиной, которая соединена паропроводом отработавшего пара с конденсатором, питательный насос котла, систему смазки и охлаждения подшипников питательного насоса, включающую в себя циркуляционный масляный насос и маслоохладитель, выполненный в виде бесконтактного поверхностного маслогазового теплообменника, включенного по охлаждающей среде в газопровод природного газа между устройством для понижения давления газа и горелкой котла, причем, устройство для понижения давления газа выполнено в виде турбодетандера, а газопровод, соединяющий турбодетандер с газовым маслоохладителем, покрыт тепловой изоляцией [RU 2335643, C1, F01K13/00, 10.10.2008].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его для получении электрической энергии из низкопотенциальной теплоты окружающей среды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные турбодетандер, компрессор и теплообменник, выход которого соединен с входом турбодетандера, а также электрогенератор, вход которого соединен с выходом турбодетандера [US 7096665, F01K25/08, F01K25/00, 22.01.2004].
Недостатком устройства является относительно низкая эффективность преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию.
Требуемый технический результат заключается в повышении эффективности преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее, последовательно соединенные турбодетандер и компрессор а также теплообменник, выход которого соединен с входом турбодетандера, и электрогенератор, вход которого соединен с выходом турбодетандера, введен капиллярный насос, вход которого соединен с выходом компрессора, а выход - соединен с входом теплообменника.
На чертеже представлена функциональная структурная схема устройства преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию.
Устройство преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию содержит последовательно соединенные турбодетандер 1, компрессор 2, капиллярный насос 3 и теплообменник 4, выход которого соединен с входом турбодетандера 1, а также электрогенератор 5, вход которого соединен с выходом турбодетандера 1.
Работает устройство преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию следующим образом.
Рабочее тело с высокими температурой и давлением, поступает в турбодетандер 1. В качестве рабочего тела может быть использован пропан, аммиак или, например, хладагент R134A.
В турбодетандере 1 происходит расширение рабочего тела (адиабатический процесс) с понижением его температуры и давления. В процессе расширения благодаря переходу внутренней энергии хладагента в полезную, например, в механическую работу, которая проявляется, в частности, во вращении вала, который сообщен с электрогенератором 5.
Кроме того, часть энергии используется в компрессоре 2, выполненным, например, в виде центробежного компрессора, в котором производится повышение давления и температуры близкие к исходным. Кроме того, использование капиллярного насоса 3 обеспечивает дополнительное повышение давления, что позволяет обеспечивать его исходное значение и, тем, самым, уменьшать расход полезной энергии в компрессоре 2. Это позволяет повысить эффективность преобразования энергии (коэффициент полезного действия устройства).
С выхода капиллярного насоса 3 рабочее тело поступает в теплообменник 4, который обеспечивает теплообмен, например с окружающей средой. В простейшем случае теплообменник 4 может быть выполнен в виде обдуваемых наружным воздухом пластин.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении эффективности преобразования энергии, поскольку благодаря использованию капиллярного насоса, в котором в соответствии с физическими законами поведения жидкости в трубах с малым диаметром производится дополнительное повышение давления без энергетических затрат. Это позволяет экономить расход полезной энергии в компрессоре при незначительных подстройках в устройстве.
Устройство преобразования низкопотенциальной теплоты окружающей среды в электрическую энергию, содержащее последовательно соединенные турбодетандер и компрессор, а также теплообменник, выход которого соединен с входом турбодетандера, и электрогенератор, вход которого соединен с выходом турбодетандера, отличающееся тем, что введен капиллярный насос, вход которого соединен с выходом компрессора, а выход соединен с входом теплообменника.
