способ е.б.глаголева осуществления регенеративного парожидкостного цикла теплосилового устройства

Формула изобретения

Способ осуществления регенеративного парожидкостного цикла теплосилового устройства, включающий нагрев жидкого рабочего тела, перевод его в паровую фазу, расширение с получением энергии, регенеративный отвод тепла от сработавшего при расширении тела и конденсацию последнего, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, нагрев рабочего тела ведут до температуры, не превышающей 0,8 его критической температуры, и степени сухости, близкой к 0, а парообразование ведут при расширении без подвода тепла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при создании и модернизации транспортных тепловых двигателей и стационарных теплосиловых установок.

Известен способ осуществления регенеративного паротурбинного цикла теплосиловой установки на низкокипящих веществах, содержащей турбину, конденсатор, регенератор и компрессор, в которой заданную часть пара, отработавшего в турбине и охлажденного в регенераторе, сжимают в компрессоре до начального давления и подают для нагрева в верхнюю ступень регенератора [1] .

К недостаткам этого способа можно отнести его низкий КПД из-за больших энергозатрат на привод компрессора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ осуществления регенеративного парожидкостного цикла теплосиловой установки, включающий нагрев жидкого рабочего тела, парообразование, расширение, регенеративный отвод тепла с конденсацией и сжатие, причем парообразование производят в паровом котле за счет теплоты сгорания топлива, а на расширение направляют сухой насыщенный пар со степенью сухости, близкой к единице [2] .

Недостатком этого способа является низкая экономичность из-за большого количества тепла, выбрасываемого в окружающую среду, по отношению к количеству тепла, затраченному на нагрев рабочего тела.

Целью изобретения является повышение экономичности способа.

Указанная цель достигается тем, что в способе осуществления регенеративного парожидкостного цикла теплосиловой установки, включающем нагрев жидкого рабочего тела, перевод его в паровую фазу, расширение с получением энергии, регенеративный отвод тепла от сработавшего при расширении тела и конденсацию последнего, нагрев рабочего тела ведут до температуры, не превышающей 0,8 от его критической температуры, и степени сухости близкой к 0, а парообразование ведут при расширении без подвода тепла.

Преимуществом предлагаемого способа является более высокая эффективность цикла за счет парообразования без подвода тепла при испарении нагретого жидкого рабочего тела, что позволяет после совершения работы при расширении полнее производить регенеративный отвод тепла от сработавшего рабочего тела.

Способ может быть реализован в известных парутурбинной установке или поршневом двигателе.

Питательная жидкость, сжатая насосом, подается в нагреватель, где за счет сгорания топлива нагревается под давлением до максимальной температуры цикла, не превышающей 0,8 критической температуры данного рабочего тела, и подается в рабочий орган (турбину или поршень). В соплах турбины или при движении поршня в результате уменьшения давления на рабочее тело происходит его расширение и частичное парообразование. Образовавшийся пар совершает механическую работу (двигает лопатки турбины или перемещает поршень). Одновременно с расширением от рабочего тела отбирается некоторая часть тепла (например, в виде части пара) для регенеративного подогрева питательной жидкости. Остатки пара конденсируются и вместе с жидкой частью рабочего тела подаются для сжатия в питательный насос.

Описываемый процесс может быть изображен в TS-диаграмме, представленной на фиг. 1; на фиг. 2 - отдельно площади, соответствующие количествам тепла, поданного в цикл с помощью нагревателя и удаленного из него в окружающую среду (по предлагаемому способу).

Все диаграммы даны в масштабе по характеристикам рабочего тела (в данном случае воды), известным для сухого насыщенного пара и воды по кривой насыщения. Кривые постоянной степени сухости построены также известным способом по зависимости Х= (S_x-S^I )/(S^II -S^I ).

На фиг. 1 показаны процессы:

1-5 - процесс адиабатического расширения рабочего тела (РТ) с парообразованием;

5-6 - процесс расширения рабочего тела с конденсацией парообразной части РТ и регенерацией тепла;

6-3 - процесс охлаждения РТ с конденсацией оставшегося пара;

3-4 - нагрев сжатого жидкого РТ теплом регенерации;

4-1 - нагрев сжатого РТ теплом топлива.

На фиг. 2 площадь фигуры 1-7-8-4-1 отражает количество тепла, затрачиваемого на нагрев РТ теплом топлива (q₁); площадь фигуры 6-9-10-3-6 - тепла, удаляемого в окружающую среду (q₂); площадь фигуры 1-6-3-4-1 - тепла, использованного для совершения механической работы (q₁-q₂).

На фиг. 3 представлена установка для реализации заявленного способа, включающая нагреватель 1, рабочий орган 2, регенератор 3, конденсатор 4 и насос 5 с указанием характерных параметров рабочего тела по диаграмме фиг. 1.

(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 162542, кл. F 01 K 25/10, 1962.

2. Кириллин В. А. и др. Техническая термодинамика. М. : Энергия, 1974, с. 339.