Аммиачный двигатель атмосферного тепла и способ его работы
Авторы патента:
Изобретение предназначено для использования в области энергетики, преимущественная область применения производство электроэнергии. Сущность изобретения заключается в том, чтобы утилизировать не только тепло "низкого" качества (горячих источников воды, бросового тепла технологических процессов), но и солнечное тепло, рассеянное в земной атмосфере. Аммиачный двигатель атмосферного тепла содержит тепловой насос и аммиачную турбину, выходной патрубок которой связан с конденсатором, а выходной патрубок - с патрубком горячего теплообменника теплового насоса, теплообменник кипения аммиака и генератор электрического тока, установленный на одном валу с тепловым насосом и аммиачной турбиной. При этом тепловой насос работает при максимально возможном КПД теплового насоса и в условиях, когда КПД сжатия воздуха в компрессоре ТН 
c = 0,85, КПД расширения воздуха в воздушной турбине ТН p = 0,95, температура воздуха на выходе в воздушную турбину ТН T3 = 335 K, l= 1,35. Изобретение позволяет повысить эффективность использования тепла. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области энергетики, преимущественная область использования - производство электроэнергии.
Известно изобретение (авт. св. N 70147, от 12/Х-1944 г.), в котором предлагается использовать тепловой насос для получения механической работы и тепла, рассеянного в земной атмосфере. Однако, как показывают расчеты, обеспечить конденсацию паров рабочего тела за счет холода, вырабатываемого тепловым насосом, как это указано в авт. св. N 70147, невозможно. Сущность изобретения заключается в том, что в полезную работу превращается тепло "низкого" качества, а именно тепло подземных горячих источников и солнечное тепло, рассеянное в земной атмосфере. Основные потери тепла имеют место при конденсации паров рабочего тела, а также при парообразовании рабочего тела. Рабочим телом является жидкий аммиак (NH3), молекулярный вес которого равен 17, молекулярный вес воды 18, таким образом, упругие свойства паров аммиака идентичны упругим свойствам паров воды. Кроме того, температура кипения аммиака при нормальных условиях равна 33oC, что позволяет утилизировать тепло "низкого" качества, например, тепло горячей воды с температурой 50 - 60oC. Возможно использование в качестве рабочего тела и других низкокипящих жидкостей, например фреона - 19. В изобретении в качестве холодильника используется речная вода. Для перегрева паров аммиака используется горячий теплообменник теплового насоса. Для повышения эффективности АДАТ охлажденный воздух теплового насоса используется для бытовых нужд. АДАТ работает в режиме, при котором коэффициент полезного действия теплового насоса - максимальный. На фиг. 1 изображена кинематическая схема аммиачного двигателя атмосферного тепла (АДАТ) где: 1 - воздушный компрессор теплового насоса (ТН); 2 - воздушная турбина ТН; 3 - горячий теплообменник ТН; 4 - холодильная камера ТН; 5 - аммиачная турбина; 6 - конденсатор аммиачных паров; 7 - аммиачный жидкостный насос; 8 - теплообменник кипения аммиака; 9 - генератор электрического тока. На фиг. 2 в координатах T - S изображен периодический цикл АДАТ, где линия a-b - линия начала кипения аммиака, b - критическая точка аммиака (Tкр = 405,4 K; Pкр = 112,9 бар;
= 235 кг/м3; линия b-c - линия конца кипения аммиака. Точка 1' - точка начала сжатия жидкого аммиака с параметрами 
Точка 2' - точка конца сжатия жидкого аммиака с параметрами 
Линия 2' - 3' - линия подвода тепла к аммиаку при постоянном давлении в теплообменнике кипения аммиака и горячем теплообменнике TH, линия 3' - 4' - линия адиабатического расширения упругих паров аммиака от параметров 
до параметров 
. Линия 4' - 1' - линия конденсации паров аммиака. Воздушный компрессор 1 теплового насоса, воздушная турбина 2 TH, аммиачная турбина 5, а также генератор электрического тока 9 установлены на одном валу. Технико-экономическая эффективность АДАТ Принимаем: Tн = 288 K; Pн = 1 кг/см2; c - КПД сжатия воздуха в ТН; p - КПД расширения воздуха в ТН; c = 0,85; p = 0,95;T3 - температура воздуха после горячего теплообменника TН; T3 = 335 K
Qтн - тепло, эквивалентное энергии привода теплового насоса,
где CP кк/кгo - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;
m - КПД трения ТН; m = 0,98; l = 1,35; CP = 0,24 кк/кгo; o = 0,85
Qат - тепло, эквивалентное полезной работе аммиачной турбины
= 290 K; 
где CPa - удельная теплоемкость паров аммиака при постоянном давлении CPa = 0,512 кк/кгo;
o = 0,85; 
o - внутренний КПД АТ;T2 - температура воздуха после сжатия в воздушном компрессоре TН;
Тв - температура речной воды, Тв=280 К;
= 323 K;
Разность температур T2 -
= 408 - 393 = 15oQат = 0,512(393-290)0,85
0,98 = 43,7 кк;Gв - количество воздуха, поступающее в TН за 1 с.
Qэ - тепло, эквивалентное вырабатываемой электроэнергии;
Qэ = Qат - 2,13 Qтн = 43,7 - 2,13
8,6 = 25 кк. При этом температура горячей воды (горячего источника) Tв2 = 335 K; tв = 52oC. Без теплового насоса Qат = 0,512 (320-290)0,85 0,98 = 12,8 кк. То есть эффективность АДАТ повышается в 
а
Формула изобретения
c= 0,85, КПД расширения воздуха p= 0,95 и температуре воздуха на выходе из горячего теплообменника Т3 = 335K, при повышении давления воздуха l = 1,35 является максимальным и составляет
где T2 - температура воздуха после сжатия в компрессоре теплового насоса, равная 408K;
m - механический КПД теплового насоса, равной 0,98;Tн - стандартная температура атмосферного воздуха, равная 288K;
Cр - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Тепловая машина // 2100620
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в тепловых электростанциях
Изобретение относится к энергетическим установкам, преобразующим тепловую энергию в механическую
Изобретение относится к энергомашиностроению и касается усовершенствования поршневых двигателей и паросиловых установок с поршневыми двигателями
Би5лио"1'д''а // 373442
Патент 182179 // 182179
Изобретение относится к области энергетики, в частности к паровым турбинам, использующим пар низких параметров
Пароводяной винтовой детандер // 2432465
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к паровым машинам объемного расширения, а именно к пароводяным винтовым детандерам, предназначенным для преобразования энергии пара в механическую энергию
Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии низкотемпературного источника тепла в механическую энергию
Испаритель прямого действия, установка для регенерации энергии и способ регенерации энергии // 2548524
Изобретение относится к энергетике. Испаритель прямого действия для использования в установке для регенерации энергии с циклом Ренкина на органическом носителе содержит корпус с впускным отверстием для газа от теплового источника и выпускным отверстием для газа от теплового источника, причем указанный корпус ограничивает тракт потока газа от теплового источника, проходящий от указанного впускного отверстия к указанному выпускному отверстию, и теплообменную трубку, полностью расположенную в пределах указанного тракта потока газа от теплового источника, причем указанная теплообменная трубка выполнена с возможностью помещения рабочей текучей среды цикла Ренкина на органическом носителе, имеет впускное отверстие для рабочей текучей среды и выпускное отверстие для рабочей текучей среды и ограничивает три зоны: первую зону, смежную с указанным выпускным отверстием для газа от теплового источника, вторую зону, смежную с указанным впускным отверстием для газа от теплового источника, и третью зону, расположенную между указанной первой и указанной второй зоной, причем указанное впускное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с указанной первой зоной, указанное выпускное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с указанной третьей зоной, а указанная первая зона в непосредственном проточном сообщении с указанной третьей зоной не находится. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования тепла. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетического машиностроения и может быть использовано в качестве устройств для одновременной генерации тепла, холода и электроэнергии. Заявляемый тригенерационный цикл, а также устройство для его реализации могут быть использованы в энергетике при комплексной генерации тепловой, электрической энергий и холода. В состав рабочего тела входит только один хладагент, который испаряется и перегревается от внешнего источника теплоты. После испарения и перегрева от внешнего источника теплоты пар хладагента расширяется с выработкой механической работы до температуры, превышающей температуру его конденсации от внешних теплоносителей. Затем он конденсируется от внешнего теплоносителя до жидкого состояния и далее дросселируется жидкий хладагент со снижением давления и температуры хладагента и последующим его испарением с выработкой холода. При этом образуется пар хладагента с температурой ниже температур внешних теплоносителей и далее сжимается этот пар до давления и температуры, позволяющих его сконденсировать от внешних теплоносителей с передачей им выделяющейся при этом тепловой энергии. После конденсации жидкий хладагент подается обратно к испарителю, в результате чего цикл замыкается. Применение тригенерационного цикла и установки для его реализации позволит повысить эффективность выработки тепловой, электрической энергий и холода с использованием для этого теплоты сгорания любого углеродсодержащего топлива, топлива из возобновляемых источников, геотермальной энергии, неутилизированной низкопотенциальной энергии крупных ТЭЦ и когенерационных установок на базе двигателей внутреннего сгорания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Группа изобретений относится к способу и устройству подачи рабочего тела в нагреватель двигателя и может быть использовано в паротурбинных и газотурбинных двигателях электростанций, в воздушно-реактивных двигателях. Буферный способ подачи рабочего тела в нагреватель рабочего тела теплового двигателя характеризуется тем, что буферный сосуд, подключенный к источнику охлажденного рабочего тела (ИОРТ) и наполненный охлажденным рабочим телом из него, отключают от ИОРТ, подключают к нагревателю рабочего тела. Охлажденное рабочее тело из буферного сосуда подают в нагреватель рабочего тела, а в буферный сосуд подают разогретое рабочее тело из нагревателя рабочего тела. Далее буферный сосуд отключают от нагревателя рабочего тела, подключают к ИОРТ. Разогретое рабочее тело из буферного сосуда подают в ИОРТ. В буферный сосуд подают охлажденное рабочее тело из ИОРТ. После чего цикл повторяют. Группа изобретений направлена на обеспечение подачи рабочего тела в нагреватель двигателя отдельными порциями согласно объему буферного сосуда. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
