Спосіб перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці

Спосіб перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці, що включає процеси стискання рідини, її нагрівання й випаровування при високому тиску за рахунок підведення теплоти, розширення пари високого тиску до низького тиску зі здійсненням механічної роботи, охолодження і конденсації пари низького тиску, який відрізняє ться тим, що о холодження пари низького тиску проводять із підвищенням її тиску у процесі випаровування дрібнорозпиленої дросельованої стисненої рідини у потоці пари низького піску, швидкість якого підвищують до 90% швидкості звук у. Винахід відноситься до галузі турбомашинобудування, зокрема до паротурбінних установок. Відомий спосіб перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці, що включає процеси стискання рідини, її нагріву и випаровування при високому тиску за рахунок підведення теплоти, розширення пари високого тиску до низького тиску зі здійсненням механічної роботи, охолодження і конденсації пари низького тиску [Комплексне використання утилізаційних енергоустановок на КС для підвищення ефективності ГПА / Б.Д. Білека. С.П. Васильєв, В.М. Клименко, В.М. Коломєєв, B.I. Ізбаш, Д.А. Костенко, Β.Α. Кривуця // Нафтова і газова промисловість.– 2000. - №4. - С.40–43]. Недоліком існуючого способу є його низька енергетична ефективність, оскільки охолодження пари низького тиску проходить із гідравлічним опором (падінням піску), що не дозволяє здійснити розширення пари високого тиску до більш низького тиску і завдяки цьому отримати в паротурбінній установці більшу меха нічну роботу, тобто збільшити її енергетичну е фективність. Прототипом винаходу є спосіб перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці, що включає процеси стискання рідини, її нагріву й випаровування при високому тиску за рахунок підведення теплоти, розширення пари високого тиску до низького тиску зі здійсненням механічної роботи, охолодження і конденсації нари низького тиску [За харов Ю.В. С удовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины.-СПб.: Судостроение, 1994 рис. 14.13,с.447]. Недоліком існуючого способу є його недостатньо висока енергетична ефективність, оскільки охолодження пари низькою тиску проходить із гідравлічним опором (падінням тиску), що не дозволяє здійснити розширення пари високого тиску до більш низькою піску і завдяки цьому отримати в паротурбінній установці більшу механічну роботу, тобто збільшити її енергетичну ефективність. (19) UA (11) 84550 (13) C2 (21) a200503187 (22) 05.04.2005 (24) 10.11.2008 (46) 10.11.2008, Бюл.№ 21, 2008 р. (72) РАДЧЕНКО МИКОЛА ІВАНОВИЧ, U A, СИРОТА ОЛЕКС АНДР АРХИПОВИЧ, UA, РАДЧЕНКО РОМАН МИКОЛАЙОВИЧ, U A, АНДРЕЄВ АНДРІЙ АДОЛЬФОВИЧ, UA, КОНОВАЛОВ ДМИТРО ВІКТОРОВИЧ, U A (73) МИКОЛАЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ГУМАНІТАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ПЕТРА МОГИЛИ, UA (56) UA 46250, F28B1/00, 15.05.2002 SU 1802176, F01K13/00, 15.03.93 RU 2042904, F28B3/00, 27.08.95 Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины.- СПб.: Судостроение, 1994- рис. 14.13, на с.447. Краткий политехнический словарь. - М.: Государственное изд. технико-теоретической литературы, 1956. - С.441, 661-663. 3 84550 В основу винаходу поставлено задачу підвищення енергетичної ефективності способу за рахунок підвищення теку нари низького тиску в процесі її охолодження. Для вирішення цієї задачі у способі перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці, що включає процеси стискання рідини, її нагріву й випаровування при високому тиску за рахунок підведення теплоти, розширення пари високого тиску до низького тиску зі здійсненням механічної роботи, охолодження і конденсації пари низькою тиску, згідно винаходу охолодження пари низького тиску проводять із підвищенням її тиску у процесі випаровування дрібнорозпиленої здросельованої стисненої рідини у потоці пари низького тиску, швидкість якого підвищують до 90% швидкості звуку. Завдяки тому, що охолодження чари низького тиску проводять шляхом випаровування в ній дрібнорозпиленої здросельованої стисненої рідини, причому при швидкості пари, підвищенні саме до 90% швидкості звуку, забезпечують проведення процесу випаровування із зростанням тиску, що дозволяє здійснити розширення пари високого тиску до більш низькою тиску й завдяки цьому отримати в паротурбінній установці більшу механічну роботу, тобто збільшити її енергетичну е фективність. Підвищення тиску пари при випаровуванні в ній рідини має місце тільки при її швидкості не вище швидкості звуку. Верхнє граничне значення саме 90% швидкості звуку, тобто на 10% менше від швидкості звуку, встановлено, виходячиіз умови запобігання надзвукових швидкостей, при яких ефект так званої термокомпресії - підвищення тиску газу або пари в процесі випаровування в них крапель рідини – [Живица В.И. Промежуточные охладители с термонрессором для двухступенчатых аммиачных холодильных установок // Холодильная техника. - 2002.- №5.- С. 18-20. Живица В.И. Интенсификация процессов в контактных охладителях аммиачных холодильных установок // Холодильная техника и технология.- 2002.- №2 (76).-С. 24-28] стає вже неможливим. У протилежному ж випадку, при граничній швидкості нари більше 90% швидкості звуку, завжди є вірогідність переходу до надзвукової швидкості, при якій випаровування крапель рідини буде проходити вже, навпаки, з падінням тиску. Оскільки повне випаровування крапель рідини в реальних процесах завжди проходить із деяким запізненням порівняно з теоретичним, то цілком ймовірне його завершення при надзвуковій швидкості, якщо його розпочати при 4 швидкості потоку більше 90% швидкості звуку або при швидкості звуку. На кресленні зображено схему паротурбінної установки, в якій реалізується запропонований спосіб перетворення теплоти в механічну роботу. Установка складається з турбіни 1, підключеної своїм виходом до приймальної камери 2 струминного термопресора, на вході камери випаровування 3 якого встановлено розбризкувач рідини 4, а до виходу камери випаровування 3 підключено дифузор 5 термопресора, який сполучений з конденсатором 6, підключеним до насоса 7, вихід якого сполучений із розбризкувачем рідини 4 термопресора та парогенератором 8, до якого підключена своїм входом турбіна 1. Спосіб перетворення теплоти в механічну роботу в паротурбінній установці здійснюється таким чином. Стиснену насосом 7 рідину нагрівають і випаровують при високому тиску в парогенераторі 8 за рахунок підведення теплоти. Пару високою тиску, утворену в парогенераторі 8, розширюють до низького тиску зі здійсненням механічної роботи в турбіні 1, після чого пару низького тиску подають до приймальної камери 2 струминного термопресора, в якій швидкість пари збільшують до 90% швидкості звуку шля хом, наприклад, зменшення площі перерізу приймальної камери 2. У потік пари упорскують розбризкувачем 4 рідину, яку відбирають із нагнітання насоса 7. У розбризкувачі 4 стиснену рідину також дроселюють, знижуючи її тиск до низького. Дрібнорозпилену здросельовану рідину випаровують у камері випаровування 3 в потоці пари низького тиску, відводячи теплоту від пари. Завдяки швидкості пари, що становить 90% швидкості звуку, випаровування в ній рідини і відповідно охолодження пари проводять із підвищенням тиску в камері випаровування 3. Подальше підвищення піску пари проводять у дифузорі 5 термопресора, після якого охолоджену пару конденсують у конденсаторі 6. Отриману в конденсаторі 6 рідину стискають насосом 7. Завдяки тому, що о холодження пари низького піску проводять шляхом випаровування в ній дрібнорозпиленої здросельованої стисненої рідини, причому при швидкості пари, підвищеній саме до 90% швидкості звук у, забезпечують проведення процесу випаровування із зростанням тиску, що дозволяє здійсниш розширення пари високого тиску до більш низького тиску й завдяки цьому отримати в паровій турбіні 1 більшу механічну роботу, тобто збільшити її енергетичну ефективність. 5 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 84550 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601