Устройство для преобразований энергии

Устройство может найти применение в области кондиционирования, холодильной техники, производстве энергии. Несмотря на увеличение элементов схемы, устройство обладает большей экономичностью и экологичностью (уменьшение парникового эффекта) в виду возврата части энергии, затраченной нагнетателем, а также уменьшения выброса тепловой энергии в атмосферу.

Заявленное техническое решение относится к области холодильной техники, в частности, кондиционирования, производства электроэнергии и иных видов энергии.

Известно техническое решение по патенту РФ 2091592, МКИ F01К 27/00, 23.08.94., реализующее задачу производства с рекуперацией тепла и электроэнергии. Однако, данное решение обладает сложной конструкцией, низким удельным съемом электроэнергии и повышенной шумностью.

Также известно техническое решение по патенту РФ 2117165, МКИ F01К 25/04, 28.05.96. для производства холода и электроэнергии с использованием в качестве рабочего тела в энергообменных процессах аммиака.

Данное техническое решение содержит нагнетатель рабочего тела, установленный на его выходе первый теплообменник, соединенный с ним преобразователь энергии рабочего тела, с которого производится съем электроэнергии, установленный на выходе преобразователя энергии рабочего тела, второй теплообменник, соединенный со входом нагнетателя рабочего тела.

Однако, такое техническое решение обладает громоздкой и усложненной конструкцией, экологически небезопасно, узко специализированно.

Данное техническое решение можно рассматривать в качестве прототипа.

Техническая задача, решаемая заявленным техническим устройством, состоит в в удешевлении и упрощении конструкции, повышении экологичности, расширении спектра применения, что возможно за счет некоторых изменений и дополнений в конструкцию существующего оборудования без изменения основных параметров и показателей, а также основного принципа рабочего цикла. Такие изменения не требуют серьезного пересмотра процесса производства.

Сущность решения

Состоит в том, что Устройство для преобразований энергии содержит нагнетатель рабочего тела, установленный на его выходе первый преобразователь энергии, на выходе которого установлен первый теплообменник, соединенный со вторым теплообменником (внутренний

теплообменный элемент). На выходе со второго теплообменника (внутренний теплообменный элемент) установлен разделитель потока рабочего тела, на выходах которого установлены два дросселирующих устройства. Выход одного дросселирующего устройства соединен со входом наружного теплообменного элемента второго теплообменника, выход которого соединен с первым входом второго преобразователя энергии. Второе дросселирующее устройство соединено со вторым входом второго преобразователя энергии, выход которого соединен с входом третьего теплообменника. Выход третьего теплообменника соединен со входом нагнетателя рабочего тела.

Причем, нагнетатель рабочего тела выполнен в виде компрессора, первый и второй преобразователи энергии, например, - в виде детандеров. Первый теплообменник выполнен в виде конденсатора рабочего тела, второй выполнен в виде, по меньшей мере из двух, установленных с возможностью теплового контакта, теплообменных элементов, а третий - в виде испарителя (рабочего тела).

Устройство поясняется графически

На фиг.1 - изображена кинематическая схема, где позициями обозначены 1 - нагнетатель; 2 - первый преобразователь энергии, 3 - первый теплообменник; 4 - второй теплообменник; 5 - дросселирующие устройства; 6 - второй преобразователь энергии; 7 - испаритель (третий теплообменник).

Устройство работает следующим образом.

Пары хладагента - рабочего тела, откачиваются нагнетателем 1 из испарителя 7 и нагнетаются в первый преобразователь 2, в котором часть энергии (тепловой) преобразуется в иной вид. Далее, хладагент направляется в конденсатор 3, где происходит дальнейший отбор тепловой энергии и конденсация паров хладагента. Жидкий хладагент поступает во внутренний теплообменный элемент второго теплообменника 4 и далее, в дросселирующие устройства 5. После одного дросселирующего устройства, часть (большая) жидкого хладагента направляется в преобразователь 6. Другая часть жидкого хладагента (меньшая), после второго дросселирующего устройства, подается в наружный теплообменный элемент второго теплообменника 4, где получает часть тепловой энергии хладагента из внутреннего теплообменного элемента и также направляется во второй преобразователь 6, в котором отдает тепловую энергию и смешивается со второй частью жидкого хладагента. Из преобразователя 6 хладагент поступает в испаритель 7, в котором, получая тепловую энергию, испаряется.

Образован замкнутый цикл обращения хладагента При этом отбирается энергия с преобразователей 2 и 6.

В установках особо большой производительности, возможно направление большей части жидкого хладагента (после дросселирующего устройства) напрямую в испаритель, минуя второй преобразователь.

1. Устройство для преобразований энергии, содержащее нагнетатель рабочего тела, установленный на его выходе первый теплообменник, соединенный с ним преобразователь энергии рабочего тела, с которого производится съем электроэнергии, установленный на выходе преобразователя энергии рабочего тела, второй теплообменник, соединенный с входом нагнетателя рабочего тела, отличающееся тем, что первый и второй преобразователи энергии выполнены, например, в виде детандеров; второй теплообменник выполнен, по меньшей мере, из двух установленных с возможностью теплового контакта теплообменных элементов; на выходе второго теплообменника уставлен разделитель потока рабочего тела, на выходах которого установлены два дросселирующих устройства; выход одного дросселирующего устройства соединен со входом наружного теплообменного элемента второго теплообменника, выход которого соединен с первым входом второго преобразователя энергии; второе дроссельное устройство соединено со вторым входом второго преобразователя энергии, выход которого соединен со входом третьего теплообменника; выход третьего теплообменника соединен со входом нагнетателя рабочего тела.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагнетатель рабочего тела выполнен в виде компрессора.

3. Устройство по 1, отличающееся тем, что первый теплообменник выполнен в виде конденсатора рабочего тела.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что третий теплообменник выполнен в виде испарителя (рабочего тела).