Замкнутый контур энергетической установки

Авторы патента:

F25B1 - Холодильные машины, установки или системы; комбинированные системы для нагрева и охлаждения; системы с тепловыми насосами (теплопередающие, теплообменные или теплоаккумулирующие материалы, например хладагенты, или материалы для получения тепла или холода посредством химических реакций иных, чем горение, C09K 5/00; насосы, компрессоры F04; применение тепловых насосов для отопления жилых и других зданий или для горячего водоснабжения F24D; кондиционирование, увлажнение воздуха F24F; нагреватели текучей среды с тепловыми насосами F24H)

Замкнутый контур энергетической установки относится к устройствам для выработки электроэнергии с использованием низкопотенциального тепла, например, в бинарных геотермальных электростанциях.

Уменьшение затрат на изготовление и обслуживание контура достигается благодаря тому, что в качестве рабочего тела используется гидрофторированный углеводород, например, 1, 1, 1, 2-тетрафторэтан C₂F₂H₄(R-134a).

(1 п. ф-лы, 1 илл.)

Полезная модель относится к области энерготехники, конкретнее - к устройствам для выработки электроэнергии с использованием низкопотенциального тепла, например, к бинарным геотермальным электростанциям.

Известны замкнутые контуры энергетических установок, содержащие конденсатор, испаритель, насос и турбину, при этом контур заполнен рабочим телом - фреоном 22 (см., например, А.С. СССР 188220 по кл. F02j зa 1966 г.).

К недостаткам известных контуров следует отнести обусловленные физико-химическими свойствами выбранного рабочего тела токсичность и воздействие на озоновый слой.

Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является замкнутый контур энергетической установки, реализующий цикл Ранкина, содержащий конденсатор, испаритель, насос и турбину и заполненный рабочим телом в виде фторированного углеводорода, например, тетрафторметан CF₄ (см., например, патент США 7100380 по кл. F25В 1/00 за 2006 г.).

При повышенных удельных характеристиках цикла использование тетрафторметана из-за его пожаро и взрывоопасности требует дополнительных ограничительных мер, что удорожает изготовление контура и его обслуживание.

Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка и уменьшение затрат на изготовление и обслуживание контура.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном замкнутом контуре энергетической установки, содержащем конденсатор, испаритель, насос и турбину и заполненный рабочим телом, рабочее тело представляет собой гидрофторированный углеводород, например, 1,1,1,2-тетрафторэтан С₂F₂Н₄ (R-134a).

Использование R-134a, благодаря его свойствам:

1. Температура кипения - 26,5°С

2. Критическая температура- 101,5°С

3. Потенциал разрушения озонового слоя - ОДР=0

4. Потенциал глобального потепления GWP=1300

5. Нетоксичность ПДК_рз=1000 мг/м³,

Не требует дополнительных ограничительных мер в конструкции контура и в его обслуживании.

На чертеже схематично представлен предложенный контур.

Контур содержит связанные магистралями конденсатор 1, испаритель 2, насос 3 и турбину 4.

Контур работает аналогично прототипу и в нем, благодаря подводу тепла в испарителе 2 и отводу тепла в конденсаторе 1 низкотемпературное тепло срабатывается на турбине 4, вырабатывающей электроэнергию.

Проведенные макетные испытания замкнутого контура, заполненного R-134a (см. Отчет 01200809379 «Разработка методов утилизации геотермальных ресурсов на основе бинарного цикла», Москва, «Геотерм-ЭМ», 2008 г.), подтвердили высокие удельные характеристики цикла.

Замкнутый контур энергетической установки, содержащий конденсатор, испаритель, насос и турбину и заполненный рабочим телом, отличающийся тем, что рабочее тело представляет собой гидрофторированный углеводород, например, 1,1,1,2-тетрафторэтан C₂H₂F₄(R-134a).