Спосіб утилізації енергії
Формула / Реферат
1. Спосіб утилізації енергії при стисненні газу компресором (1) з двома або більше ступенями стиснення, кожен ступінь реалізований компресорним елементом (2, 3), при цьому у кожному випадку після щонайменше двох вказаних вище компресорних елементів є теплообмінник (4, 5) з первинним і вторинним контуром, точніше первинним контуром, через який направляють стиснений газ із попереднього відносно теплообмінника ступеня стиснення, і вторинним контуром, через який направляють теплоносій для утилізації частини компресійного тепла від стисненого газу, при цьому теплоносій направляють послідовно через вторинний контур щонайменше двох теплообмінників (4, 5), при цьому послідовність, в якій теплоносій направляють через теплообмінники (4, 5), вибрана так, щоб температура на вході першого контуру щонайменше одного наступного теплообмінника була вищою або дорівнювала температурі на вході первинного контуру попереднього теплообмінника, як видно, в напрямку потоку теплоносія, який відрізняється тим, що щонайменше один теплообмінник (4 і/або 17) має третинний контур для теплоносія, завдяки чому спочатку теплоносій пропускають через вторинний контур теплообмінника з третинним контуром, потім через інші теплообмінники і, на завершення, через третинний контур теплообмінника з третинним контуром.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що послідовність, в якій теплоносій направляють через різні теплообмінники (4, 5), вибирають такою, що між двома послідовними теплообмінниками (4, 5) послідовності теплоносій спочатку направляють через теплообмінник, в якому газ проходить через первинний контур компресорного елемента, що має найнижчу споживану потужність.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що на останньому етапі теплоносій направляють через теплообмінник (4), в якому газ від компресорного елемента (2) з найвищим споживанням потужності проходить через первинний контур.
4. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що теплоносій послідовно направляють через всі теплообмінники (4, 5) компресора (1).
5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газ стискають в трьох ступенях, відповідно, в ступені низького тиску, в першому ступені високого тиску і в другому ступені високого тиску, за якими встановлені перший (17), другий (18) і третій (19) теплообмінники, відповідно, при цьому теплоносій спочатку проходить через другий (18), потім через третій (19) і, на завершення, через перший (17) теплообмінник.
6. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що газ стискають в трьох ступенях, відповідно, в ступені низького тиску, першому ступені високого тиску і другому ступені високого тиску, за якими встановлені, відповідно, перший (17), другий (18) і третій (19) теплообмінники, при цьому теплоносій направляють послідовно через перший (17), другий (18), третій (19) і, на завершення, знову через перший (17) теплообмінник.
7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перед подачею теплоносія через різні теплообмінники теплоносій використовують для охолодження одного або більше двигунів (7, 10, 21 і/або 24) компресорних елементів і/або їх відповідних блоків керування (8, 11, 22 і/або 25).
8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий теплоносій проходить через вказаний вище третинний контур.
9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що другий теплоносій використовують також для охолодження одного або більше двигунів (21, 24) компресорних елементів і/або відповідних їм блоків керування двигунами (22, 25).
10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що швидкістю обертання одного або більше компресорних елементів (2, 3, 14, 15 і/або 16) керують згідно з заданим критерієм.
11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що швидкостями обертання ступенів стиснення керують так, щоб щонайменше частково нейтралізувати зміну робочої області кожного ступеня стиснення щонайменше двома вказаними вище теплообмінниками.
12. Спосіб за п. 10 або 11, який відрізняється тим, що відносні швидкості обертання ступенів стиснення змінюють пропорційно зміні їх відповідних вхідних значень температури.
13. Спосіб за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що компресорні елементи (15, 16) першого і другого ступеня високого тиску приводяться в дію спільним приводом, швидкістю обертання якого керують незалежно від приводу для компресорного елемента (14) ступеня низького тиску.
14. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що використовують теплообмінники трубного типу, які мають труби в корпусі зі входом і виходом для першого середовища, яке проходить через труби, а також вхід і вихід для другого середовища, яке проходить навколо труб, завдяки чому теплоносій проходить через труби, а газ проходить вздовж труб.
15. Спосіб за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що теплообмінник з третинним контуром утворений першим теплообмінником.
Текст
Реферат: Винахід належить до використання тепла, що утворюється при стисканні газів у компресорах. Спосіб утилізації енергії передбачає стиснення газу компресором (1) з двома або більше ступенями стиснення. Кожен ступінь реалізований компресорним елементом (2, 3), при цьому після щонайменше двох вказаних компресорних елементів встановлений теплообмінник (4, 5) з первинним і вторинним контуром. Теплоносій направляють послідовно через вторинний контур щонайменше двох теплообмінників (4, 5) так, щоб температура на вході первинного контуру щонайменше одного наступного теплообмінника була вищою або дорівнювала температурі на вході первинного контуру попереднього теплообмінника. Щонайменше один теплообмінник (4 і/або 17) має третинний контур для найбільш гарячого стисненого газу, через який теплоносій пропускають насамкінець. Винахід сприяє збільшенню нагрівання теплоносія без зниження його швидкості, що також запобігає кальцинуванню теплообмінників. UA 105071 C2 (12) UA 105071 C2 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предметом цього винаходу є спосіб утилізації енергії. Більш детально предметом винаходу є спосіб утилізації енергії при стисненні газу компресором з двома або більше ступенями стискання, кожна ступінь реалізується компресорним елементом, і в кожному випадку на виході, щонайменше, двох вказаних компресорних елементів є теплообмінник з первинним і вторинним контуром, точніше, первинним контуром, через який проходить стиснений газ з компресійного ступеня перед теплообмінником і вторинним контуром, через який проходить теплоносій для отримання частини компресійного тепла від стисненого газу. Відомо, що температура газу на вході компресійного ступеня має значний вплив на споживання енергії компресором. Тому бажано охолоджувати газ перед послідовними ступенями. Традиційно газ охолоджують між двома послідовними ступенями пропускаючи газ через первинний контур теплообмінника, при цьому теплоносій проходить через вторинний контур, зазвичай, це вода. Таким чином, загальний потік теплоносія ділиться і розподіляється між кількістю використаних теплообмінників. Іншими словами, теплоносій направляють паралельно через вторинні контури теплообмінників. Вищесказане означає, що теплоносій входить в різні теплообмінники з однаковою температурою. При проходженні через теплообмінники теплоносій нагрівається. При виході з теплообмінників нагрітий теплоносій знову збирають. За нормальних проектних умов це нагрівання обмежене, щоб забезпечити ефективне охолодження в обмеженому просторі охолодження. Одначе, щоб акумульоване тепло мало корисне використання, бажано, щоб це нагрівання теплоносія було більшим, що означає, що потік теплоносія має бути дросельований. Недоліком цього дроселювання є те, що швидкість теплоносія, який проходить через теплообмінники, сильно знижується, тому може виникнути кальцинування теплообмінників. Іншим недоліком є те, що обмежена швидкість теплоносія в теплообмінниках не відповідає оптимальній теплопередачі у вказаних теплообмінниках. В цьому винаході пропонується усунення одного або більше недоліків, вказаних вище, і/або інших недоліків за допомогою запропонованого у винаході способу утилізації енергії при стисненні газу компресором з одним або більше ступенями стиснення, кожний ступінь реалізується компресорний елементом, при цьому в кожному випадку після, щонайменше, двох вказаних вище компресорних елементів встановлений теплообмінник з первинним і вторинним контуром, точніше, первинним контуром, через який проходить стиснений газ з попереднього ступеня стиснення від розглянутого теплообмінника, і вторинним контуром, через який теплоносій проходить на утилізаційний контур тепла стиснення від стисненого газу, при цьому теплоносій послідовно проходить через вторинний контур, щонайменше, двох теплообмінників, таким чином послідовність, в якій теплоносій проходить через теплообмінники, обрана так, що температура на вході первинного контуру, щонайменше, одного наступного теплообмінника вища або дорівнює температурі на вході первинного контуру попереднього теплообмінника, як видно, по ходу руху теплоносія і при цьому, щонайменше, один теплообмінник має третинний контур для теплоносія. Перевагою є те, що швидкість теплоносія можна краще підтримувати пропускаючи його послідовно через теплообмінники і, як відомо, важче - розділяючи потік теплоносія між різними теплообмінниками. Ще однією перевагою, пов'язаною з попередньою, є те, що в результаті більш високої швидкості руху теплоносія в різних теплообмінниках ризик кальцинування суттєво знижений. Іншою перевагою є те, що вища швидкість руху теплоносія в теплообмінниках забезпечує кращу передачу тепла між стисненим газом і теплоносієм. Внаслідок пропускання теплоносія через різні теплообмінники згідно вказаної вище послідовності теплоносій має вищу температуру після проходження через теплообмінники порівняно з існуючими способами утилізації енергії. Таким чином може бути утилізовано більше енергії порівняно з існуючими способами утилізації енергії. Згідно іншої особливості винаходу теплоносій послідовно проходить через всі теплообмінники компресора. Оскільки теплоносій проходить через всі теплообмінники, може бути утилізована максимальна кількість енергії. 1 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Інша особливість винаходу полягає в регулюванні швидкості одного або більше компресорних елементів згідно обраного критерію. Параметри роботи бажано встановити так, щоб кожний компресорний елемент компресора досягав найвищої ефективності. Цього нелегко досягти, оскільки різні компресорні елементи з'єднані послідовно. Дійсно, якщо окремий компресорний елемент працює в умовах, які не є оптимальними, або навіть є шкідливими для ефективності вказаного вище компресорного елемента, це впливає на всю послідовність компресорних елементів компресора. Важливо, щоб послідовні компресорні елементи були налаштовані один до одного, щоб компресор в цілому міг досягти максимальної ефективності. Для компресора з керованими відносними швидкостями компресійних ступенів (наприклад, багатоступінчатого компресора з прямим приводом) налаштування компресорних елементів один до одного може бути виконане згідно способу, запропонованого у винаході, відповідно послідовності, в якій теплоносій направляють через різні теплообмінники, і відносної різниці швидкостей обертання послідовних компресорних елементів. Швидкістю обертання одного або кількох компресорних елементів керують згідно вибраного критерію. Точніше, швидкість обертання одного або більше компресорних елементів встановлюють так, щоб різні компресорні елементи були оптимально налаштовані один на одного, щоб компресор в цілому досягав максимально можливої ефективності. Згідно окремого аспекту винаходу швидкостями обертання компресорних ступенів керують так, щоб зміна робочої області кожного компресорного ступеня, викликана вказаною вище утилізацією енергії, щонайменше, частково була нейтралізована. Це може бути здійснено, наприклад, керуванням відносними швидкостями так, щоб компресорні ступені, які найбільш негативно впливають на вказану вище утилізацію енергії, мали найменшу частку в повному навантаженні, а компресорні ступені, які найменш негативно впливають на утилізацію енергії мали найбільшу частку загального навантаження. Для компресорів з турбіною ефективність визначається серед іншого явищем "коливання" або пульсації, яке призводить до можливості зворотного потоку газу через компресорний елемент, коли компресорний елемент виходить за межі робочих областей температури, тиску і швидкості. Аналогічно, для кожного компресорного елемента гвинтового типу є певні області температури, тиску і швидкості, за межами яких компресорний елемент не може бути використаний. Винахід пропонує можливість використання компресорного елемента в оптимальній робочій області відповідно до охолоджуючої послідовності, пов'язаній з керуванням швидкістю. У цьому випадку компресор може працювати ближче до меж його робочої області без необхідності врахування важливої безпечної області поблизу цих меж. В способі за цим винаходом відносні швидкості ступенів стиснення змінюють пропорційно змінам їх відносних їх вхідних температур. Також теплообмінники трубного типу використовують з трубами, які розміщені в корпусі з входом і виходом для першого середовища, яке проходить через труби, і входом і виходом для другого середовища, яке проходить навколо труб, і в цьому випадку, але не строго обов'язково, теплоносій проходить через труби, а газ вздовж труб. При проходженні газу уздовж труб теплообмінника падіння тиску газу при проходженні через теплообмінник обмежене. Звичайно, це створює позитивний ефект для ефективності компресора. Для того, щоб краще показати характеристики винаходу, спосіб згідно винаходу описаний нижче в якості прикладу без будь-якого обмеження, з посиланням на рисунки: На фіг. 1 схематично показаний пристрій для реалізації способу згідно винаходу для утилізації енергії. на фіг. 2 показаний варіант пристрою для застосування способу згідно винаходу. на фіг. 3 показаний варіант пристрою, показаного на фіг. 2. На фіг. 1 схематично показаний компресор 1 для стиснення газу, наприклад, повітря з двома ступенями стиснення, в цьому випадку з'єднаних послідовно. Кожний ступінь стиснення утворений компресорним елементом турбінного типу, компресорним елементом низького тиску 2 і компресорним елементом високого тиску 3, відповідно. В цьому конкретному прикладі вихідна температура першого компресорного елемента низького тиску 2 вища, ніж вихідна температура другого компресорного елемента високого тиску 3. В цьому випадку є теплообмінник після кожного компресорного елемента 2 і 3, точніше, перший теплообмінник 4 або проміжний охолоджувач після компресорного елемента низького 2 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тиску 2 і другий теплообмінник 5 або додатковий охолоджувач після компресорного елемента високого тиску 3. Компресорний елемент низького тиску 2 з'єднаний з першим валом 6, який приводиться в дію першим двигуном 7 з блоком керування двигуном 8. Компресорний елемент високого тиску 3 з'єднаний з другим валом 9, який приводиться в дію другим двигуном 10 з блоком керування двигуном 11. Звичайно, винахід не обмежується застосуванням двох блоків керування двигуном 8 і 11, двигунами 7 і 10 можна керувати за допомогою одного блоку керування двигуном або більш, ніж двома, блоками керування. Кожен теплообмінник 4 і 5 містить у собі первинний контур, по якому проходить газ від компресорного ступеня, встановленого перед теплообмінником, і вторинний контур, через який проходить охолоджувач. В цьому випадку проміжний охолоджувач 4 також оснащений третинним контуром. Це дозволяє направити теплоносій через проміжний охолоджувач 4 до двох разів. Для застосування способу згідно винаходу цей третинний контур може бути наявним в іншому теплообміннику пристрою. Труба 12 подає теплоносій і направляє його у певній послідовності через різні теплообмінники 4 і 5. В цьому випадку теплоносієм є вода, але вона може бути замінена іншим теплоносієм, рідким або газоподібним, без виходу за рамки винаходу. Згідно особливостям, не показаним на рисунках, після одного або більше теплообмінників 4 і/або 5 можуть бути встановлені водні сепаратори, які дають можливість видаляти конденсат, який може виникати на першій стороні теплообмінників. Спосіб згідно винаходу дуже простий і полягає в наступному. Газ, в цьому випадку повітря, подають через вхід компресорного елемента низького тиску 2, щоб стиснути його за допомогою цього компресорного елемента 2 до певного значення тиску. Перед пропусканням повітря через другий компресорний ступінь після ступеня низького тиску повітря пропускають через первинний контур першого теплообмінника 4 у вигляді проміжного охолоджувача, за допомогою цього вказане вище повітря охолоджується. Крім того, важливо охолодити повітря між послідовними ступенями, оскільки це підвищує ефективність компресора 1. Після проходження повітря через вказаний перший теплообмінник 4 повітря направляють через компресорний елемент високого тиску 3 і додатковий охолоджувач 5. Після виходу повітря з компресора 1 стиснене повітря використовують у пристроях, розміщених після компресора 1, наприклад, для приведення в дію обладнання або воно може бути направлене у додаткове обладнання, наприклад, пристрій для фільтрування і/або для сушки. Теплоносій, наприклад, воду направляють послідовно через вторинний контур проміжного охолоджувача 4 і додаткового охолоджувача 5, щоб врешті пройти крізь третинний контур проміжного охолоджувача 4. Вода охолоджує стиснене повітря між послідовними ступенями. У відомих в цій галузі рішеннях воду використовують для охолодження стисненого повітря між послідовними ступенями. Утилізація енергії у вигляді гарячої води є мінімальною, оскільки під час проходження через теплообмінники вода нагрівається недостатньо. Спосіб згідно винаходу відрізняється тим, що теплоносій використовують не тільки для охолодження стисненого газу, а теплоносій нагрівається до такого ступеня, що вказане тепло може мати корисне використання. В цьому конкретному випадку вода нагрівається до температури близько 90° С. Згідно винаходу нагрівання теплоносія до достатнього ступеня досягається шляхом направлення теплоносія послідовно через теплообмінники 4 і 5 декілька разів. Крім того, послідовність, в якій теплоносій проходить через різні теплообмінники 4 і 5, визначена так, що після проходження через різні теплообмінники 4 і 5 теплоносій має найвищу можливу температуру. Як показано на фіг. 1, в цьому випадку вода спочатку проходить через проміжний охолоджувач 4, а потім через додатковий охолоджувач 5 і знову через проміжний охолоджувач 4. В цьому випадку температура стисненого газу на вході проміжного охолоджувача 4 суттєво вища, ніж температура повітря на вході додаткового охолоджувача 5, звідси на останньому етапі воду направляють через проміжний охолоджувач 4. Іншими словами послідовність, в якій теплоносій направляють через теплообмінники вибирають так, щоб температура на вході первинного контуру, щонайменше, одного наступного теплообмінника була вищою або дорівнювала температурі на вході первинного контуру по переднього теплообмінника, як видно з напрямку потоку теплоносія. 3 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Згідно найбільш важливої особливості винаходу вказаний вище наступний теплообмінник утворений останнім теплообмінником, через який проходить теплоносій. Звичайно, цей останній теплообмінник також може бути першим теплообмінником, через який проходить теплоносій, як в цьому випадку, але це не є обов'язковим згідно винаходу. Температура стисненого газу в кінці ступеня стиснення пропорційна потужності, яку споживає компресорний елемент у відповідному ступені стиснення. Послідовність, в якій теплоносій пропускають через різні теплообмінники може також бути сформульована відповідно до потужності, яку споживають різні компресорні елементи. В способі згідно винаходу на останньому етапі теплоносій пропускають через теплообмінник, в якому газ від компресорного елемента, який споживає найвищу потужність проходить через первинний контур. В цьому випадку компресорний елемент ступеня низького тиску 2 приводиться в дію двигуном 7 з вищою потужністю, ніж двигун 10, який приводить в дію компресорний елемент ступеня високого тиску 3, і, відповідно, на останньому етапі теплоносій направляють через третинний контур проміжного охолоджувача 4. Вказана вище утилізація енергії побудована так, що вона має мінімальний вплив на загальну ефективність компресора, налаштовуючи послідовність, в якій теплоносій направляють через різні теплообмінники, на вплив послідовності різних вхідних температур ступенів і їх супутній вплив на загальну ефективність системи. Теплоносій, який направляють через третинний контур першого теплообмінника 4 в цьому випадку вже має відносно високу температуру порівняно з температурою теплоносія, який подається на початку. Таким чином, існує ризик того, що стиснений газ буде неадекватно охолоджений між ступенем низького тиску і ступенем високого тиску. Звичайно, це має шкідливий вплив на ефективність компресора, оскільки для того, щоб досягти оптимальної ефективності, вхідні температури ступенів необхідно утримувати якомога нижчими. В найгіршому випадку це може навіть перешкоджати роботі компресора. Вказаний вище боковий ефект можна усунути обладнавши перший теплообмінник 4 третинним контуром. В цьому випадку теплоносій, який подають на початку, спочатку направляють через вторинний контур проміжного охолоджувача 4 так, що стиснений газ може бути охолоджений між ступенем низького тиску і ступенем високого тиску. Вказане проілюстроване на фіг. 2 і фіг. 3, на яких показаний компресор 13 з трьома ступенями стиснення, з'єднаними послідовно. Кожен ступінь стиснення реалізований компресорним елементом турбінного типу, відповідно, компресорним елементом низького тиску 14, першим компресорним елементом високого тиску 15 і другим компресорним елементом високого тиску 16. В цьому варіанті є теплообмінник після кожного компресорного елемента, точніше, перший теплообмінник 17 або проміжний охолоджувач після компресорного елемента низького тиску 14, другий теплообмінник 18 або проміжний охолоджувач першого компресорного елемента високого тиску 15 і третій теплообмінник 19 або додатковий охолоджувач після другого компресорного елемента високого тиску 16. Перший і другий компресорні елементи високого тиску 15 і 16 мають один і той же спільний вал 20, який приводиться у дію першим двигуном 21 з блоком керування 22. Компресорний елемент низького тиску 14 з'єднаний з другим валом 23, який приводиться в дію другим двигуном 24, також оснащеним блоком керування 25. Внаслідок того, що два компресорних елементи високого тиску 15 і 16 приводяться в дію за допомогою одного валу 20, їх відносні швидкості завжди однакові. В цьому випадку вказані вище двигуни 21 і 24 постачають однакову потужність. Це означає, що компресорний елемент низького тиску споживає більше потужності порівняно з іншими двома компресорними елементами 15, 16. В компресорі спожита потужність ступеня майже повністю перетворюється в тепло так, що перший проміжний охолоджувач 17 має для охолодження вдвічі більшу потужність порівняно з іншими двома теплообмінниками 18, 19. Це також означає, що температура стисненого газу на виході ступеня низького тиску вища, ніж температура стисненого газу в кінці інших ступенів стиснення. Теплоносій, як показано на фіг. 2 і фіг. 3 подається по трубі 26. На останньому етапі вказаний теплоносій направляють через перший проміжний охолоджувач 17 з двох причин. Поперше, температура стисненого газу на першій стороні першого проміжного охолоджувача 17 найвища, так що теплоносій може досягти максимальної вихідної температури. По-друге, потужність охолодження першого проміжного охолоджувача 17 найвища, так що для заданого теплоносія вихідна температура, наприклад, 90° С обмежує вплив інших двох теплообмінників 18, 19 на ефективність. 4 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 Послідовність теплоносія, крім того, визначають тим фактом, що між двома послідовними теплообмінниками теплоносій спочатку проходить через теплообмінник, в якому газ від компресорного елемента з найнижчою споживаною потужністю проходить через первинний контур. Два компресорні елементи високого тиску 15 і 16, як показано на фіг. 2 і фіг. 3, споживають однакову потужність. В цьому випадку теплоносій спочатку проходить через другий проміжний охолоджувач 18, а потім через додатковий охолоджувач 19. Для достатнього охолодження стисненого газу між ступенем низького тиску і першим ступенем високого тиску, як показано на фіг. 2, теплоносій спочатку подають через перший проміжний охолоджувач 17, а потім через другий проміжний охолоджувач 18, додатковий охолоджувач 19 і перший проміжний охолоджувач 17. Варіант реалізації винаходу, описаний вище, показаний на фіг. 3, де другий теплоносій подають по трубі 27. Вказаний вище теплоносій використовують для достатнього охолодження стисненого газу між ступенем низького тиску і першим ступенем високого тиску пропускаючи його через вторинний контур першого проміжного охолоджувача 17. Вода, а в загальному випадку теплоносій, також може бути використаний для охолодження одного або більше двигунів 7, 10, 21 і/або 24 з відповідними боками керування 8, 11, 22 і/або 25. Бажано спочатку теплоносій використовувати для охолодження двигунів перед тим, як направити теплоносій через різні теплообмінники. Бажано використовувати теплообмінники трубного типу, в яких стиснене повітря проходить вздовж різних труб теплообмінника. В цьому випадку падіння тиску повітря між кінцями теплообмінника утримується обмеженим. Компресорні елементи 15 і 16 другого і третього ступеня приводяться в дію спільним двигуном, в цьому випадку у вигляді валу 20 двигуна 21, швидкість якого можна регулювати незалежно від швидкості двигуна компресорного елемента 14 першого ступеня. Цей винахід не обмежений способом, описаним в якості прикладу і показаним на рисунках, спосіб може бути реалізований різними шляхами не виходячи за рамки винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб утилізації енергії при стисненні газу компресором (1) з двома або більше ступенями стиснення, кожен ступінь реалізований компресорним елементом (2, 3), при цьому у кожному випадку після щонайменше двох вказаних вище компресорних елементів є теплообмінник (4, 5) з первинним і вторинним контуром, точніше первинним контуром, через який направляють стиснений газ із попереднього відносно теплообмінника ступеня стиснення, і вторинним контуром, через який направляють теплоносій для утилізації частини компресійного тепла від стисненого газу, при цьому теплоносій направляють послідовно через вторинний контур щонайменше двох теплообмінників (4, 5), при цьому послідовність, в якій теплоносій направляють через теплообмінники (4, 5), вибрана так, щоб температура на вході першого контуру щонайменше одного наступного теплообмінника була вищою або дорівнювала температурі на вході первинного контуру попереднього теплообмінника, як видно, в напрямку потоку теплоносія, який відрізняється тим, що щонайменше один теплообмінник (4 і/або 17) має третинний контур для теплоносія, завдяки чому спочатку теплоносій пропускають через вторинний контур теплообмінника з третинним контуром, потім через інші теплообмінники і, на завершення, через третинний контур теплообмінника з третинним контуром. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що послідовність, в якій теплоносій направляють через різні теплообмінники (4, 5), вибирають такою, що між двома послідовними теплообмінниками (4, 5) послідовності теплоносій спочатку направляють через теплообмінник, в якому газ проходить через первинний контур компресорного елемента, що має найнижчу споживану потужність. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що на останньому етапі теплоносій направляють через теплообмінник (4), в якому газ від компресорного елемента (2) з найвищим споживанням потужності проходить через первинний контур. 4. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що теплоносій послідовно направляють через всі теплообмінники (4, 5) компресора (1). 5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що газ стискають в трьох ступенях, відповідно, в ступені низького тиску, в першому ступені високого тиску і в другому ступені високого тиску, за якими встановлені перший (17), другий (18) і третій (19) теплообмінники, відповідно, при цьому теплоносій спочатку проходить через другий (18), потім через третій (19) і, на завершення, через перший (17) теплообмінник. 5 UA 105071 C2 5 10 15 20 25 30 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що газ стискають в трьох ступенях, відповідно, в ступені низького тиску, першому ступені високого тиску і другому ступені високого тиску, за якими встановлені, відповідно, перший (17), другий (18) і третій (19) теплообмінники, при цьому теплоносій направляють послідовно через перший (17), другий (18), третій (19) і, на завершення, знову через перший (17) теплообмінник. 7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перед подачею теплоносія через різні теплообмінники теплоносій використовують для охолодження одного або більше двигунів (7, 10, 21 і/або 24) компресорних елементів і/або їх відповідних блоків керування (8, 11, 22 і/або 25). 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий теплоносій проходить через вказаний вище третинний контур. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що другий теплоносій використовують також для охолодження одного або більше двигунів (21, 24) компресорних елементів і/або відповідних їм блоків керування двигунами (22, 25). 10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що швидкістю обертання одного або більше компресорних елементів (2, 3, 14, 15 і/або 16) керують згідно з заданим критерієм. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що швидкостями обертання ступенів стиснення керують так, щоб щонайменше частково нейтралізувати зміну робочої області кожного ступеня стиснення щонайменше двома вказаними вище теплообмінниками. 12. Спосіб за п. 10 або 11, який відрізняється тим, що відносні швидкості обертання ступенів стиснення змінюють пропорційно зміні їх відповідних вхідних значень температури. 13. Спосіб за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що компресорні елементи (15, 16) першого і другого ступеня високого тиску приводяться в дію спільним приводом, швидкістю обертання якого керують незалежно від приводу для компресорного елемента (14) ступеня низького тиску. 14. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що використовують теплообмінники трубного типу, які мають труби в корпусі зі входом і виходом для першого середовища, яке проходить через труби, а також вхід і вихід для другого середовища, яке проходить навколо труб, завдяки чому теплоносій проходить через труби, а газ проходить вздовж труб. 15. Спосіб за п. 5 або 6, який відрізняється тим, що теплообмінник з третинним контуром утворений першим теплообмінником. 6 UA 105071 C2 7 UA 105071 C2 8 UA 105071 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюJanssens, Stijn Jozef Rita Johanna
Автори російськоюЯнссэн Стийн Йозеф Рита Йоханна
МПК / Мітки
МПК: F04D 29/58, F24J 3/00, F04B 39/06, F04C 29/04, F28D 21/00
Мітки: утилізації, енергії, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-105071-sposib-utilizaci-energi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб утилізації енергії</a>
Попередній патент: Спосіб захисту від корозії нанорозмірних металевих об’єктів
Наступний патент: Спосіб визначення ефективності вихорострумових перетворювачів
Випадковий патент: Спосіб силового автоматичного управління електричною машиною та пристрій для його здійснення