RU2116465C1 - Power plant - Google Patents
Power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116465C1 RU2116465C1 RU96117562A RU96117562A RU2116465C1 RU 2116465 C1 RU2116465 C1 RU 2116465C1 RU 96117562 A RU96117562 A RU 96117562A RU 96117562 A RU96117562 A RU 96117562A RU 2116465 C1 RU2116465 C1 RU 2116465C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condenser
- evaporator
- tubes
- tube
- gratings
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к энергетическим установкам, использующим естественную разность температуры окружающей среды для выработки элекроэнергии. Известна океаническая тепловая электростанция (а.с. СССР N 1681 031, F 01 K 13/00, F 03 G 7/04. публ. БИ N 36, 1991 г. ) Установка содержит последовательно соединенные в замкнутом контуре размещенные над уровнем воды конденсатор, гидравлическую турбину, размещенный под водой испаритель, паровую турбину, при этом конденсатор расположен в аэродинамической трубе, которая выполнена в виде сверхзвукового диффузора. Установка снабжена пароперегревателем для дополнительного подогрева рабочего тела, в качестве которого используют низкокипящую жидкость, например фреон. Пары рабочего тела после испарителя перегреваются в пароперегревателе и вращают паровую турбину, после чего они попадают в конденсатор, расположенный внутри аэродинамической трубы. Пары рабочего тела охлаждаются воздухом и конденсируются. После конденсации рабочее тело стекает вниз и за счет напора вращает гидравлическую турбину. С турбинами связаны электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Однако работа указанной установки в сильной степени зависит от наличия воздушных потоков над поверхностью океана и силы ветра, что снижает стабильность функционирования установки и усложняет ее конструкцию. Известна океаническая энергетическая установка, использующая естественную разность температур между теплыми поверхностными слоями океана и холодными глубинными слоями (ЕПВ N 01625799, F 03 G 7/04, публ. 1985г.). Установка содержит систему циркуляции рабочего тела в замкнутом контуре, включающем конденсатор, испаритель, паровую турбину, связанную с электрогенератором, а также системы циркуляции теплой и холодной воды, отбираемой с помощью насосов с разных глубин океана, соответственно для испарения рабочей жидкости в испарителе и для охлаждения паров рабочей жидкости в конденсаторе. Установка обеспечивает различные режимы работы в дневное и ночное время, что улучшает ее экономичность. Однако наличие циркуляционных контуров теплоносителя требует включения в схему установки дополнительных контуров, которые усложняют установку. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является энергетическая установка (а. с. СССР N 1744276, F 01 K 13/00, F 03 G 7/04, публ. БИ N 24, 1992г.), которая выбрана автором в качестве прототипа. Установка содержит последовательно соединенные в замкнутом циркуляционном контуре паровую турбину, связанную с электрическим генератором, трубчатые конденсаторы и испаритель, при этом испаритель размещен ниже уровня воды океана, а конденсатор размещен над поверхностью воды. Установка предназначена для работы в полярных зонах при температуре окружающего воздуха не выше -20o С. Пары рабочей жидкости, в качестве которой используют низкокипящую жидкость, например фреон, испаряются в испарителе, омываемом подледной водой с температурой около 4o C, и поступают по паропроводу в паровую турбину, связанную с электрогенератором, после чего они конденсируются в конденсаторе, охлаждаемом атмосферным воздухам с температурой не выше -20o C. Образующийся конденсат самотеком поступает по соединительному трубопроводу в расположенный подо льдом испаритель. Указанная установка не требует организации принудительной циркуляции рабочего тела и теплоносителя, что делает ее работу более экономичной. Однако установка может быть использована в ограниченных географических широтах.The invention relates to power engineering, in particular to power plants using the natural difference in ambient temperature to generate electricity. Known ocean thermal power plant (AS USSR N 1681 031, F 01
Задачей предлагаемого технического решения является создание мощной энергетической установки широкого функционального назначения, использующей естественную разность температур в океане. The objective of the proposed technical solution is to create a powerful power plant with a wide functional purpose, using the natural temperature difference in the ocean.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что энергетическая установка, содержащая соединенные в замкнутом циркуляционном контуре трубчатый испаритель, размещенный под уровнем воды, паровую турбину, связанную с электрогенератором, трубчатый конденсатор, снабжена также насосом, расположенным в циркуляционном контуре, конденсатор размещен под уровнем воды ниже испарителя, а испаритель и конденсатор выполнены в виде трехмерных трубчатых решеток, при этом решетки испарителя и конденсатора образуют единую плавучую платформу, снабженную движителями. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that the power plant, containing a tubular evaporator connected in a closed circulation circuit, located below the water level, a steam turbine connected to the electric generator, a tubular condenser, is also equipped with a pump located in the circulation circuit, the condenser is located below the water level below the evaporator, and the evaporator and condenser are made in the form of three-dimensional tubular gratings, while the gratings of the evaporator and condenser form a single floating latformu equipped with thrusters.
Кроме того, решетки испарителя и конденсатора выполнены в виде совокупности модулей, каждый из которых содержит стыковочный узел, выполненный в виде объемного тела со сквозными пересекающимися каналами, расположенными в трех, например, взаимоперпендикулярных направлениях, к которым подсоединены трубки решетки. In addition, the evaporator and condenser gratings are made in the form of a set of modules, each of which contains a docking unit made in the form of a three-dimensional body with through intersecting channels located in three, for example, mutually perpendicular directions to which the tubes of the grating are connected.
Кроме того, по крайней мере для конденсатора трубки решетки содержат размещенные внутри них тонкие распылительные трубки с выполненными по их поверхности сквозными отверстиями. In addition, at least for the condenser, the grating tubes contain thin spray tubes placed inside them with through holes made on their surface.
Кроме того, решетки испарителя и конденсатора соединены в замкнутый циркуляционный контур посредством расположенной по центральной вертикальной оси платформы коллекторной трубы со сквозными отверстиями на боковой поверхности, к которым подсоединены трубки верхней горизонтальной секции испарителя и трубки конденсатора, при этом в трубе выше уровня расположения конденсатора размещена паровая турбина, а в нижней части размещен насос, к которому подсоединена вертикальная трубка, установленная внутри коллекторной трубы и соединенная с нижней горизонтальной секцией решетки испарителя. Новым, по сравнению с прототипом, в изобретении является то, что установка снабжена насосом, расположенным в циркуляционном контуре, конденсатор размещен под уровнем воды ниже испарителя, а испаритель и конденсатор выполнены в виде трехмерных решеток, при этом решетки испарителя и конденсатора образуют единую плавучую платформу, снабженную движителями. In addition, the evaporator and condenser gratings are connected into a closed circulation circuit by means of a collector pipe located along the central vertical axis of the platform with through holes on the side surface to which the tubes of the upper horizontal section of the evaporator and the condenser tube are connected, while in the pipe above the level of the condenser a turbine, and in the lower part there is a pump to which a vertical tube is connected, installed inside the collector pipe and connected to bottom horizontal section of the evaporator grate. The new, in comparison with the prototype, in the invention is that the installation is equipped with a pump located in the circulation circuit, the condenser is located below the water level below the evaporator, and the evaporator and condenser are made in the form of three-dimensional gratings, while the gratings of the evaporator and condenser form a single floating platform equipped with movers.
Кроме того, новым является то, что решетки испарителя и конденсатора выполнены в виде совокупности модулей, каждый из которых содержит стыковочный узел, выполненный в виде объемного тела со сквозными пересекающимися каналами, расположенными в трех взаимоперпендикулярных направлениях, к которым подсоединены трубки решетки. In addition, it is new that the evaporator and condenser gratings are made in the form of a set of modules, each of which contains a docking unit made in the form of a three-dimensional body with through intersecting channels located in three mutually perpendicular directions to which the tubes of the grating are connected.
Кроме того, по крайней мере для конденсатора трубки решетки содержат размещенные внутри них тонкие распылительные трубки с выполненными по их поверхности сквозными отверстиями. Решетки испарителя и конденсатора соединены в замкнутый циркуляционный контур посредством расположенной по центральной вертикальной оси платформы коллекторной трубы со сквозными отверстиями на боковой поверхности. Размещение конденсатора под уровнем воды ниже испарителя позволяет использовать естественную разность температуры различных слоев океанической воды для выработки электроэнергии. В конденсаторе, омываемом относительно холодной водой глубинных слоев океана, происходит конденсация паров рабочей жидкости, в качестве которой используют низкокипящую жидкость, а в испарителе, омываемом относительно теплой водой поверхностных слоев океана, происходит образование паров рабочей жидкости, вращающих паровую турбину. При этом размещение насоса в замкнутом циркуляционном контуре обеспечивает циркуляцию рабочего тела, необходимую для функционирования установки. Выполнение испарителя и конденсатора в виде трубчатых конструкций, представляющих собой трехмерные пространственные решетки, увеличивает поверхность теплообмена рабочего тела и теплоносителя, что повышает к.п.д. и позволяет создать высокомощную энергетическую установку, а также обеспечивает механическую прочность конструкции. Объединение решеток испарителя и конденсатора в единую плавучую платформу и снабжение ее двигателями, например гребными винтами, делает конструкцию установки рациональной, а также приспособленной к перемещению в слоях океанической воды. При стационарном расположении установки в океане происходит постепенное выравнивание температуры океанической воды, омывающей испаритель и конденсатор. Для исключения выравнивания температуры энергоносителя осуществляется перемещение установки, тем самым обеспечивается стабильность рабочих характеристик установки. Кроме того, выполнение установки в виде единой плавучей платформы расширяет функциональные возможности ее использования. Плавучая платформа может быть использована в качестве грузового или пассажирского транспортного средства, может быть использована для монтажа на ее поверхности узлов, обеспечивающих организацию процесса преобразования получаемой электроэнергии в другие виды энергии или для совершения полезной работы, например для осуществления процесса электролиза океанической воды, а также может найти другие полезные применения. Выполнение решеток испарителя и конденсатора в виде совокупности модулей, каждый из которых содержит стыковочный узел, выполненный в виде объемного тела со сквозными пересекающимися каналами, расположенными в трех взаимноперпендикулярных направлениях, к которым подсоединены трубки решетки, например, с помощью резьбового соединения обеспечивает удобство изготовления сборочных узлов, из которых собирается установка, а также удобство монтажа, демонтажа установки и возможность изготовления установок с различными габаритными размерами в зависимости от требуемой мощности и функционального назначения. Выполнение по крайней мере для конденсатора трубок решетки с установленными внутри них узкими распылительными трубками, снабженными сквозными отверстиями по боковой поверхности, позволяет осуществить процесс распыления рабочей жидкости внутри теплообменных трубок решетки конденсатора, что интенсифицирует процесс конденсации паров рабочего тела и повышает экономичность работы установки. При этом установка указанных распылительных трубок внутри трубок решетки испарителя также повышает интенсивность процесса образования паров рабочей жидкости в испарителе из-за увеличения площади поверхности жидкой фазы рабочего тела. Однако это усложняет конструкцию испарителя, хотя и сокращает необходимое количество рабочей жидкости. Соединение решеток испарителя и конденсатора в замкнутый циркуляционный контур посредством расположенной по центральной вертикальной оси плавучей платформы коллекторной трубы со сквозными отверстиями по боковой поверхности, к которым подсоединены трубки решеток, а также установка в верхней части указанной коллекторной трубы паровой турбины, а в нижней части - насоса, к которому подсоединена вертикально установленная внутри коллекторной трубы трубка, соединенная с нижней горизонтальной секцией решетки испарителя, обеспечивает рациональность компановки всех узлов установки, удобство ее монтажа, а также оптимальность ее гидродинамических характеристик. На фиг.1 представлена предлагаемая установка. На фиг.2 представлен рисунок общего вида предлагаемой установки. На фиг.3 представлен рисунок модуля решетки испарителя. Энергетическая установка содержит трубчатые испаритель 1 и конденсатор 2, выполненные в виде пространственных трехмерных решеток. Испаритель 1 и конденсатор 2 соединены в единый циркуляционный контур посредством коллекторной трубы 3, расположенной по центральной вертикальной оси а-а установки. В верхней части трубы 3 установлена паровая турбина 5, выходной вал 6 которой связан с электрогенератором (не показан). Турбина 5 крепится к стенкам трубы 3 с помощью кронштейнов 7. В нижней части трубы 3 установлен насос 8, соединенный с нижней горизонтальной трубчатой секцией 10 испарителя 1. Внутри теплообменных трубок конденсатора 2 установлены тонкие распылительные трубки 11 со сквозными отверстиями 12 на боковой поверхности, которые соединены с трубой 9. Решетки испарителя 1 и конденсатора 2 расположены одна над другой соответственно и объединены в единую платформу, обладающую плавучестью, посредством стоек 13. Плавучая платформа имеет верхний настил 14, укрепленный на решетке испарителя 1 посредством стоек 15. Установка снабжена гребными винтами 16 (см. фиг. 2). Решетки испарителя 1 и конденсатора 2 могут быть выполненными из отдельных модулей, каждый из которых содержит объемный элемент 17, например куб со сквозными каналами 18, пересекающимися в трех взаимоперпендикулярных направлениях, к которым подсоединены трубки 19 указанных решеток (см. фиг.3). Габаритные размеры и вес установки рассчитываются из условия обеспечения требуемой плавучести и заглубления испарителя на глубины от 0 до 50 м, а конденсатора на глубины от 100 до 150 м. При этом испаритель омывается водой с температурой около 20o - 16o C, а конденсатор омывается водой около 4o C.In addition, at least for the condenser, the grating tubes contain thin spray tubes placed inside them with through holes made on their surface. The evaporator and condenser grilles are connected into a closed circulation circuit by means of a collector pipe located on the central vertical axis of the platform with through holes on the side surface. Placing a condenser below the water below the evaporator allows you to use the natural temperature difference of different layers of ocean water to generate electricity. In the condenser washed by relatively cold water of the deep layers of the ocean, the vapor of the working fluid is condensed, which is used as a low-boiling liquid, and in the evaporator washed by the relatively warm water of the surface layers of the ocean, the formation of vapor of the working fluid rotates the steam turbine. Moreover, the placement of the pump in a closed circulation circuit provides the circulation of the working fluid necessary for the operation of the installation. The implementation of the evaporator and condenser in the form of tubular structures, which are three-dimensional spatial lattices, increases the heat transfer surface of the working fluid and coolant, which increases the efficiency and allows you to create a high-power power plant, and also provides mechanical structural strength. Combining the evaporator and condenser gratings into a single floating platform and supplying it with engines, such as propellers, makes the design of the installation rational, as well as adapted to movement in layers of ocean water. When the installation is stationary in the ocean, the temperature of the oceanic water gradually washing the evaporator and condenser occurs. To exclude the alignment of the temperature of the energy carrier, the unit is moved, thereby ensuring the stability of the installation's operating characteristics. In addition, the installation in the form of a single floating platform expands the functionality of its use. The floating platform can be used as a freight or passenger vehicle, it can be used for assembling units on its surface that provide the organization of the process of converting the generated electricity to other types of energy or for performing useful work, for example, for carrying out the process of electrolysis of ocean water, and can also find other useful uses. The implementation of the evaporator and condenser gratings in the form of a set of modules, each of which contains a docking unit made in the form of a three-dimensional body with through intersecting channels located in three mutually perpendicular directions to which the grating tubes are connected, for example, by means of a threaded connection provides the convenience of manufacturing assembly units from which the installation is assembled, as well as ease of installation, dismantling of the installation and the possibility of manufacturing installations with various overall dimensions depending on the required power and functionality. Performing at least for the condenser tubes of the lattice with narrow spray tubes installed inside them, equipped with through holes on the side surface, allows the process of atomizing the working fluid inside the heat transfer tubes of the condenser lattice, which intensifies the process of condensation of the vapor of the working fluid and increases the efficiency of the installation. Moreover, the installation of these spray tubes inside the tubes of the evaporator lattice also increases the intensity of the process of vapor formation of the working fluid in the evaporator due to an increase in the surface area of the liquid phase of the working fluid. However, this complicates the design of the evaporator, although it reduces the required amount of working fluid. The connection of the evaporator and condenser gratings into a closed circulation circuit through a collector pipe located on the central vertical axis of the floating platform with through holes on the side surface to which the tube tubes are connected, as well as the installation of a steam turbine in the upper part of the specified collector pipe and a pump in the lower part to which a tube is connected vertically mounted inside the collector pipe and connected to the lower horizontal section of the evaporator grate provides tionality line-up of all plant components, ease of its installation, as well as its optimal hydrodynamic characteristics. Figure 1 presents the proposed installation. Figure 2 presents a drawing of a General view of the proposed installation. Figure 3 presents a drawing of the module lattice of the evaporator. The power plant contains a tubular evaporator 1 and a
Для обеспечения необходимой механической прочности трубчатые решетки испарителя и конденсатора могут быть изготовлены, например, из труб газовых магистралей. Энергетическая установка работает следующим образом. To ensure the necessary mechanical strength, the tube sheets of the evaporator and condenser can be made, for example, from pipes of gas pipelines. The power plant operates as follows.
Перед пуском система полностью герметизируется, производится вакуумирование и заправка рабочей жидкостью, например хладоном R-22, при этом конденсатор заполняется на 10-20% свободного объема, а испаритель на 89-90% свободного объема. При температуре от 16o C и выше в трубках испарителя 1, расположенного в верхних слоях океана, начинается процесс испарения рабочей жидкости, при этом пары ее проходят через отверстия 4 на боковой поверхности трубы 3 и силой своего давления (6 атм.) вращают лопасти паровой турбины 5, с выходного вала которой вращение передается на ротор электрогенератора. Одновременно насос 8 подает в циркуляционный контур жидкий хладоагент из конденсатора 2. После прохождения турбины 5 пары рабочей жидкости по трубе 3 спускаются вниз. В трубках конденсатора 2, расположенного в слое воды с температурой 4o C, происходит конденсация рабочей жидкости и давление снижается до 4 атм. Жидкий хладоагент скапливается в нижней части трубы 3, оттуда насосом подается через центральную трубку 9 в нижнюю горизонтальную трубчатую секцию 10 испарителя 1, где начинается процесс нагрева и испарения рабочей жидкости. Таким образом, организуется непрерывная циркуляция рабочего тела в замкнутом контуре конденсатор-испаритель с одновременной выработкой электроэнергии. Для обеспечения градиента температуры воды, омывающей трубки решеток испарителя и конденсатора, с помощью движителей 16, например гребных винтов, обеспечивается движение энергетической установки со скоростью около 100 м/ч или более, если устройство используется в качестве транспортного средства. При наличии в толще океана теплого течения и пересекающего его на соответствующей глубине холодного течения энергетическая установка может работать в стационарном режиме без перемещения. Наращивая количество трехмерных модулей, установку легко можно довести до мощности, например, 50000 кВт. экологически чистой энергии. Соединение большого количества таких установок под единую платформу практических ограничений не имеет.Before start-up, the system is completely sealed, evacuation and filling with a working fluid, for example R-22 freon, with the condenser filling up to 10-20% of the free volume, and the evaporator to 89-90% of the free volume. At a temperature of 16 o C and above, in the tubes of the evaporator 1, located in the upper layers of the ocean, the process of evaporation of the working fluid begins, while its vapor passes through the holes 4 on the side surface of the pipe 3 and rotate the steam blades by the force of their pressure (6 atm.) turbine 5, from the output shaft of which the rotation is transmitted to the rotor of the generator. At the same time, the pump 8 delivers liquid refrigerant from the
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96117562A RU2116465C1 (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96117562A RU2116465C1 (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2116465C1 true RU2116465C1 (en) | 1998-07-27 |
| RU96117562A RU96117562A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=20185027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96117562A RU2116465C1 (en) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | Power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2116465C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511798C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Hydro-electric ejection power plant |
| US9140242B2 (en) | 2010-02-09 | 2015-09-22 | Zibo Natergy Chemical Industry Co., Ltd. | Temperature differential engine device |
-
1996
- 1996-08-21 RU RU96117562A patent/RU2116465C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство, 1744276, F 01 K 13/00 , 1992. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9140242B2 (en) | 2010-02-09 | 2015-09-22 | Zibo Natergy Chemical Industry Co., Ltd. | Temperature differential engine device |
| RU2511798C1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Hydro-electric ejection power plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5404937A (en) | Method of and apparatus for producing power from solar ponds | |
| EP2322796B1 (en) | Systems and apparatus relating to solar-thermal power generation | |
| US5694774A (en) | Solar energy powerplant | |
| US20040113291A1 (en) | Diffusion driven desalination apparatus and process | |
| US4041710A (en) | Hydraulic prime mover device | |
| CN101737282B (en) | High-efficient hybrid ocean thermoelectric generation system | |
| US20120001436A1 (en) | Power generator using a wind turbine, a hydrodynamic retarder and an organic rankine cycle drive | |
| GB2446404A (en) | A heat pipe electricity generator | |
| US4760706A (en) | Method and system for current generation | |
| US9103328B1 (en) | Magnified solar energy generator | |
| US4050252A (en) | Ocean nuclear power equipment | |
| RU2116465C1 (en) | Power plant | |
| AU2013265313B2 (en) | Coupling of a turbopump for molten salts | |
| US4286434A (en) | Solar power plant equipped with high efficiency heat exchangers | |
| RU4998U1 (en) | ENERGY INSTALLATION | |
| JP2003336573A (en) | Novel heat cycle and composite power generation system and device thereof | |
| CN108952866B (en) | Wind-wave complementary ocean temperature difference power generation system | |
| RU2341733C1 (en) | Solar aerobaric thermal power plant with supplementary electric generating sources | |
| RU48586U1 (en) | HEATING POWER INSTALLATION WITH DYNAMIC TENSION | |
| WO2007052268A2 (en) | Power generation by hydrothermal means | |
| CN104603553A (en) | Floating solar heat collector assisted ocean heat energy conversion generator | |
| KR20140053509A (en) | Electricity generation system using ocean thermal energy conversion and heated air from wind power generator | |
| RU2234618C2 (en) | Gravitation steam-power hydroelectric station | |
| RU45161U1 (en) | HEAT POWER INSTALLATION | |
| RU2805156C1 (en) | Power plant operating on temperature differences in different media (variants) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070822 |