Спосіб цілорічного одержання тепла і електроенергії за рахунок потенціалу морської води

Спосіб цілорічного одержання тепла і електроенергії за рахунок потенціалу морської води шляхом передачі тепла морської води робочій речовині, який відрізняється тим, що процес одержання тепла і електроенергії здійснюється за 3 35719 4 по зливальній магістралі суміш рідини і води надпідсолювання підмішують морську воду із системи ходить у відстійник безперервної дії. охолодження конденсатора і труб у сонячному Для ефективного розподілу середовищ у відставку. Частина води, що випаровується з поверхстійнику за рахунок різниці щільностей необхідно ні ставка, компенсується подачею в ставок води створити мінімальну швидкість руху суміші, що не після конденсатора. Ефективність установки досяповинна перевищувати 10-3м/с. У цих умовах і при гається включенням у схему системи підготовки дебіті свердловини глибиною 3000м 50кг/с діаметр питної води, зв'язаної з паровим простором сонячвідстійника дорівнює 4м, і об'єм його складає майного ставка. же 70м 3, а об'єм робочої рідини близько 20м 3. Насамперед, звертає увагу відсутність згадуПісля поділу компонентів термальна вода по вання про яку-небудь теплову акумуляцію сонячтрубі надходить у теплообмінник, де віддає тепло ного ставка, що у даному випадку забезпечує еневодопровідній воді, що нагрівається, і нагнітається ргетичний потенціал тільки в сонячні дні. Вечірні, насосом у нагнітальну свердловину в глибинний нічні і ранкові години приведуть до різкого зниженпроникливий шар. У процесі роботи відстійник підня різниці температур між водою ставка і морської живлюється робочою рідиною з ємності за допоохолодної, що у свою чергу знизить тиск кипіння, могою перемикаючої арматури. ефект тепломассообміну і корисну роботу турбіни. У роботі зазначено, що повторне накачування На початку вечора знизиться ефект пароутворобочої речовини в піднімальну свердловину здійрення з поверхні ставка, а потім цілком припинитьснюється після розділення робочої речовини і теся і зникне конденсат, що харчує систему підготоврмальної води шляхом їхнього відстоювання при ки води. тиску вище тиску насичення при температурі суУ результаті система володіє малоефективміші вище її відкачки. ним і нестабільним характером. Геотермальна вода з зазначеної глибини во[AC SU 1643893 F25В29/00; 23.04.91. Бюл. лодіє високим температурним потенціалом, тому №15]. для його збереження доцільно швидко здійснюваМета корисної моделі - підвищення ефективти розділення робочої рідини і термальної води. ності утилізації тепла відходів у чорній металургії, Запропонований спосіб відстоювання найменш хімічній і інших галузях. ефективний. Якщо врахувати наявність у великому Установка складається з теплоприємника, у об'ємі конвективних струмів, викликаних різницею який надходить утилізоване тепло, проміжного щільностей і утворенням локальних температурохолоджувача пари, дросельного пристрою, сепаних зон у зовнішньої поверхні відстійника, то, поратора, компресора, що працює на водяній парі, перше, тривалий процес відстою приводить до конденсатора, паропроводу низького і високого втрати значної частини коштовного геотермальнотиску. Крім цього, у систему включена система го тепла, а, по-друге, недосконалий спосіб роздіхімводоочищення з деаератором і приймач для лення шляхом відстоювання приводить до постійпродувних вод. ного витоку дорогої робочої речовини, що разом з Робота установки здійснюється в такій посліохолодженою термальною водою скидається в довності. Викидні теплі води надходять у теплонагнітальну свердловину проникного шару. приемник і підігрівають циркуляційну воду, приУ даному випадку кращим можна вважати споблизно на 20°С. Потім вода подається на сіб розділення середовищ шляхом сепарації. проміжний охолоджувач пари де додатково нагрі[АС 1495492 F03G7/04, F01К25/00; 23.07.89. вається за рахунок сприйняття тепла стискнення Бюл. №27]. пари в компресорі. Нагріта до високої температури Океанська енергетична установка. вода проходить через дросель, де знижується теМета корисної моделі - підвищення ефективмпература і тиск від 0,3 до 0,02мПа. Після дроселя ності. пароводяна суміш надходить у сепаратор, відкіля Установка складається із сонячного ставка зі пар засмоктується компресором а вода йде на світлопропускаючим огородженням, замкнутого повторну рециркуляція. Пара в компресорі стискуконтуру низькокиплячого робочого тіла (фреони, ється від 0,02 до 0,275мПа і температури 196°С і аміак і ін.) з циркуляційним насосом, випарником, по паропроводу високого тиску частина їх надхотурбогенератором, конденсатором, магістралей, дить у конденсатор і в технологічний приймач, де системи підготовки питної води. Рідке робоче тіло пара змішується з оброблюваними речовинами і циркуляційним насосом подається у випарник, віддаляється назовні. З конденсатора вода, прозанурений в об'єм сонячного ставка, де, поглинаходячи через дросель, у виді парорідинної суміші ючи тепло сонячного ставка, кипить, і пари надхонадходить у сепаратор, відкіля пари знову засмокдять у турбогенератор, виконуючи корисну роботу. туються компресором. Після турбіни пара надходить у конденсатор, охоВтрати води в технологічному теплоприємник лоджуваний морською водою, відтіля рідина знову компенсуються додаванням води в систему з блонагнітається насосом у випарник, далі цикл повтоку хімводоочистки з деаератором. Зниження засорюється. У паровому просторі сонячного ставка леності досягається постійною продувкою циркурозміщені труби, усередині яких циркулює холодна ляційної води після насоса в приймач продувних морська вода, а під трубами розташовані конденвод. сатозбірники, з'єднані із системою підготовки питАналізуючи процеси роботи установки, стає ної води. Пари води, що випаровуються з поверхні очевидним, що наявність у циркуляційному контурі ставка, конденсуються на холодних труба х, і диспроміжного охолоджувача пари цілком достатньо тилят з конденсатозбірників по трубах надходить у для забезпечення кругового циклу, а тепло, утилісистему підготовки питної води. До дистиляту для зуєме в теплоприємнику-випарнику раціонально 5 35719 6 використовува ти на побутові цілі, де неможливе система охолодження двигуна привода компресозастосування теплоджерел високих параметрів, ра і вихлопна система зв'язана через теплообмінодержуваних при стискненні пари в компресорі. У ник-утилізатор з контуром споживача тепла висоданому випадку тепло підігрітої води в теплоприєкого температурного рівня. мнику знецінюється, тому що разом з теплом стиМіжпорожнинний теплообмінник за допомогою снутої пари надходить на дроселювання з багатобайпасної лінії і регулюючого пристрою з датчиком разовим зниженням тиску і значному зниженні температури і регулятором числа обертів двигуна температури. забезпечує передачу теплоти з низькотемператуУявляється доцільним утилізувати тепло підірного контуру у високотемпературний і навпаки. грітої води, що ви ходить з теплообмінникаПостійний контроль і регулювання параметрів охолоджувача пари шляхом розміщення між ним і забезпечують оптимальну теплопродуктивність дроселем додаткового теплообмінникаустановки. Високотемпературний контур живиться утилізатора. теплом системи охолоджень двигуна і його вихло[А.С. 305327 МПК F25B29/00, 04.06.1971. Бюл. пних газів. №18]. Якщо розглядати запропонований пристрій в Установка для тепло- і водопостачання з виаспекті сьогоднішнього рівня техніки й екологічної користанням тепла геотермального джерела. культури, то воно являє собою повний анахронізм, Мета - раціональне використання геотермальтому що не коректно ні з погляду екологоекономіки ного джерела з більш низькою температурою. ні експлуатації. Не буде пального - не буде ні опаУстановка містить у собі низьке геотермальне лення, ні гарячої води. Подібна система може джерело, два паливних насоси з випарниками і працювати тільки при стабільному енергозабезпеконденсаторами, котел - накопичувач гарячої води ченні. для системи опалення, системи гарячого і холодУ роботі не зазначене джерело теплової енерного водопостачання. Конденсатор основного тепгії, що надходить у випарник, може це тепло вилового насоса обслуговує тільки систему опаленхлопних газів двигуна, тому контур теплового наня, де вода підігрівається теплом конденсуємої соса став джерелом тепла низького потенціалу. пари холодоагенту, стисненної компресором. [А.С 966451 F25В29/00; F25В11/00; F01K25/10; Робота установки полягає в подачі води з гео15.10.82. Бюл. №38]. термального джерела у випарники обох теплових Мета - підвищення економічності й експлуатанасосів, де тепло води поглинається киплячим ційної надійності. холодоагентом, пара якого засмоктується компреУстановка містить газовий компресор, камеру сорами, а охолоджена вода надходить у систему згорання, куди надходить газ або пальне, газову водопостачання. турбіну, розміщену на одному валові з компресоКрім випарників вода з джерела надходить ром і електрогенератором. У газовому контурі безпосередньо в конденсатор теплового насоса, розміщений теплогенератор зі споживачем тепла що обслуговує систему гарячого водопостачання. йекономайзер, у який насосом подається для наТепло конденсації пари обох теплових насосів грівання мережна вода (охолоджувач продуктів автономно направляється у систему опалення і згоряння), сепаратор - для відділення краплинної гарячого водопостачання. вологи, турбодетандер на одному валові з електЗвертає на себе увага відсутність яких-небудь рогенератором і холодильною камерою зі спожидублюючи х елементів, що забезпечили б взаємовачем холоду. Газовий тракт закінчується вихлопзамінність систем при неминучих поломках. Адже ною лінією. основна мета установки додаткового теплового Установка працює за таким способом. насоса - підвищити тепловий потенціал системи Компресор засмоктує зовнішнє повітря і нагніопалення, а не гарячого водопостачання, але при тає його в камери згоряння, у яку подається газ виході з ладу основного теплового насоса система або рідке паливо. З камери згоряння гарячий потік опалення не буде діяти. Викликає сумнів можлигазів з високим тиском надходять у турбіну, що вість і надійність геотермального джерела, що надає руху електрогенераторові і компресорові. безперебійно обслуговував би системи опалення і Гази зі зниженим тиском і температурою продовводопостачання без підстрахування зовнішніми жують прохолоджуватися в теплогенераторі й екоджерелами водозабезпечення. Не обговорені заномайзері, а потім в охолоджувачі газів для видаходи щодо усунення шкідливого впливу солей, що лення краплинної вологи, що уловлюється у утримуються в джерелі, що у процесі роботи бусепараторі. Охолоджені гази надходять у турбодедуть відкладатися на поверхнях конденсатора, що тандер, що обертає електрогенератор, при цьому обслуговує систему гарячого водопостачання. температура газу, що розширюється, знижується [А.С. SU 1758370 F25В29/00; 30.08.92. Бюл. до від'ємних значень і надходить у холодильну №32. А.С. 536367 F24В17/00; 1973]. камеру, де циркулює холодоносій. З холодильної Мета - оптимізація процесів регулювання тепкамери гази викидаються назовні. лопродуктивності установки, призначеної для сисПереваги циклу полягають у запобіганні попатем опалення і гарячого водопостачання. Установдання кристалів льоду в турбодетандер, збілька містить компресор, із приводом від теплового шенні міжремонтного періоду і тривалості роботи двигуна, конденсатор, дросельний пристрій і випапотокової частини детандера. рник, які зв'язані загальним циркуляційним контуЯкщо після турбодетандера в холодильній каром. мері холодоносій прохолоджується до низьких Крім цього конденсатор зв'язаний з окремим температур, то з метою спрощення замість автоконтуром споживача тепла низького потенціалу, а номного джерела холоду в охолоджувач газу мож 7 35719 8 на підвести лінію холодоносія для уловлювання внаслідок того, що весь ефект від одержуваної краплинної вологи. енергії океану замикається і залежить від викорисДля гарантованого осушення краплинної волотання енергії сонячного випромінювання. Викорисги перед охолоджувачем газу доцільно розмістити тання енергії в геліоустановках носить нестабільлегкозмінні патрони з регенеруємим адсорбентом. ний характер з постійним наростанням Оскільки вода в теплогенераторі нагрівається енергоеффективності, що досягає экстремума до стану кипіння, то солі, що утримуються в мерепісля полудня і зниженням у кінці світлового дня жній воді приведуть до інтенсивного відкладання до нуля. водяного каменю на поверхнях труб, що погіршує Чи виправдовується сподіваємий ефект від теплопередачу. епізодично одержуваної енергії перед витратами, Розглянуті способи і пристрої по використанню зв'язаними з обладнанням площадки на айсбергу, поновлюємих енергоресурсів геотермальних джедоставкою туди і монтажем устаткування силами рел, тепла океанської води, викидних теплих вод, альпіністів-екстремалів і періодичне обслуговутеплонасосних установок, що підвищують тепловання комплексу? вий потенціал речовини, а також універсальних В умовах постійного хвилювання поверхні окекомплексів, що забезпечують одночасне одержанану і, як наслідок, підмішування холодних потоків ня електроенергії, тепла і холоду, мають недоліки, поталої води від айсбергу, приводять до необхідякі характерні недосконалістю конструкції і неефеності розміщати парообразователь на досить вективністю використання енергоджерел. ликій відстані від айсберга, а це викликає подовНайбільш близьким до заявленого і викорисження магістралей і неминуче охолодження пари, товуваному як прототип є. що утворилася, і можливу їхню конденсацію,тоб[А.С. SU 1654606 F03G7/05, 6/02; 07.06.91. то, до зростання незворотних втрат. Бюл. №21 і патент США 4537030 кл. F03G7/04; Подача енергії споживачеві від електрогене1985]. ратора почнеться тільки після надійного перегріву Установка для вироблення електроенергії за пари сонячними променями і подачі їх на турбіну. рахунок використання теплової енергії океану. У процесі роботи можливий парадоксальний випаМета - підвищення ефективності установки док, коли в пік нагрівання пари тиск її у пароперепри будь-якій її орієнтації. грівнику може перевищити тиск кипіння робочої Установка складається з пароутворювача (виречовини в пароутворювачі, що порушить цикл парника), зануреного в поверхневі шари океану, роботи турбіни аж до її зупинки. пароперегрівника, що складається з колекторів, У нічний час уся пара, що утримується в колетруб і сферичних екранів, що сприймають тепло кторах і труба х пароперегрівника, скондесується, і сонячного випромінювання і герметичного блоку, ранком запуск турбіни відновиться тільки після усередині якого розміщена турбіна на одному вадосягнення необхідного рівня перегріву пари а це лові з електрогенератором і циркуляційний насос. втрата коштовного «робочого» денного часу і неУ нижній частині блоку розміщений конденсатор доданої енергії споживачеві. пари робочого тіла. Аналіз змісту роботи свідчить про те, що споБлок разом з пароперегрівником закріплений сіб одержання енергії океану і пристрій для його на крижаній поверхні айсберга. реалізації не відповідають умовам перманентного Пароутворювач і сонячний пароперегрівник енергозабезпечення споживачів, що є основним з'єднані трубопроводами підведення пари до перенедоліком об'єктів енергетики. грівника і відводу конденсату до пароутворювача. Крім цього, реалізація способу і пристрою ноРобота установки здійснюється в денний час, сять обмежений характер, обумовлений специфічколи низькокипляче робоче тіло в пароутворювачі, ними особливостями об'єкта експлуатації. сприймаючи тепло верхніх шарів океану, скипає, і Технічна задача, на вирішення якої спрямованасичена волога пара по трубах направляється в но корисна модель, полягає у тому, щоб у порівколектори і сонячний сферичний пароперегрівник, нянні з відомими способами і пристроями запроде звільняється від крапельок робочого тіла. Перепонований спосіб і пристрій, забезпечить гріта пара по опускному трубопроводу надходить у стабільне тепло і енергопостачання споживачів, турбіну, розширюється і надає руху турбогенерамаксимальне використання теплової енергії морторові, що виробляє електроенергію. Після турбіни ської води у будь-яку пору року. пара конденсується в конденсаторі, який охолоПоставлена задача досягається завдяки оригіджується поталою водою айсберга. Рідке робоче нальному способу використання теплової енергії тіло циркуляційним насосом знову подається в морської води за схемою, що включає у себе теппароутворювач. Далі цикл повторюється. ловий насос з турбодетандером і електрогенераВідомо, що будь-які енергетичні установки хатором, утилізатор тепла перегрітої пари і теплоспрактеризуються стабільністю робочих характерисриймаючі модулі із графітопластових матеріалів. тик, надійністю в роботі, доступністю в експлуатаСуть способу полягає у тому, що тепло морсьції і високій питомій ефективності протягом кої води поглинається проміжним теплоносієм тривалого терміну роботи. водним розчином етиленгліколю, який рухається Розглянутий випадок використання енергії усередині труб теплосприймаючих модулів, стаціокеану, на жаль, позбавлений багатьох з перераонарно закріплених на необхідній глибині водохованих якостей. йми. Насамперед, як і в AC SU 1495492 (океанська Наведені способи і пристрої для використання енергетична установка) спосіб одержання енергії відновляємих енергоджерел носять неефективокеану носить локальний і недосконалий характер, ний, нестабільний і, в основному, періодичний ха 9 35719 10 рактер, що являється ключовою відміною у порівелектроенергії як вдень, так і вночі, цілорічно у нянні із заявленим способом. будь-яку пору року. Найбільш близьким до заявленого, прототип, Аналізуючи відомі численні способи викорисвідрізняється тим, що теплова енергія океану потання енергоресурсів низького потенціалу, заявник глинається безпосередньо киплячою робочою реприйшов до висновку, що альтернативи викорисчовиною у пароутворювачі, зануреному у поверхтання циклу теплового насосу немає, тому можлиневі шари океану, і утворена пара після вість заявленого способу полягає у тому, що запроходження допоміжних підігріваючих магістрастосування циклу теплового насосу дозволяє лей додатково підігрівається і потрапляє у сонячвирішити дві задачі: підвищити температурний ний пароперегрівач, а після остаточного перегріву рівень теплового потоку морської води до рівня, подається на турбіну з електрогенератором, де відповідаю чого вимогам системи опалення і гарявиробляється електроенергія. чого водопостачання і, одночасно, одержання елеВідпрацьована у турбіні пара надходить до ктроенергії. конденсатора, і рідка робоча речовина насосом Енергетичні переваги теплового насоса чітко подається у порожнину пароутворювача, далі цикл описані у роботі B.C. Мартиновського [Холодильповторюється. ные машины. Пищепромиздат, Μ. 1950], де окремо Усе енергетичне обладнання знаходиться на зазначається „...Перетворення механічної роботи у окремому айсбергу в океанських просторах. Оснотеплову енергію за участю теплового насоса заввним недоліком використання теплової енергії жди у енергетичному відношенні більш доцільне, океану є те, що електроенергія може вироблятись ніж безпосереднє перетворення електроенергії у тільки при умові наявності перегріву пари у сонячтепло, так, на одну калорію електроенергії буде ному пароперегрівачеві, дуже складної конструкції, одержана у нагрівальному приладі лише одна каа у хмарну погоду тепла енергії океану недостатлорія тепла, в той час якщо використати електроньо, тому що робота електрогенератора знахоенергію для привода теплового насоса, то можлидиться у прямій залежності від наявності інсоляції, во одержати завжди більшу кількість теплової яка забезпечує перегрів пари перед турбогенераенергії за рахунок того тепла, яке передавалось тором. від оточуючого середовища". І далі: „... Тепловий Таким чином, у хмарну погоду без перегріву насос служить для переносу теплової енергії пари система не працюватиме, тому що без елекбільш низького температурного потенціалу із ототроенергії насос не подасть робочу речовину до чуючого середовища до тіла, яке має біль високу пароутворювача, внаслідок чого цикл розімкнетьтемпературу". ся. Крім цього, при наявності у циклі теплового Аналізуючи розглянутий спосіб одержання насосу замість дросельного вентиля, детандераелектроенергії відмічається, що сам факт викорисрозширювача стисненої робочої речовини, то є тання інсоляції, у даному разі носить періодичний можливість повернути частину роботи, затраченої характер, негативно впливаючий на об'єкти енерна привід компресора. гопостачання, але якщо добавити і випадки погірРобота розширюємої рідини у детандері пришення інсоляції внаслідок недоліків роботи пароводить у рух електрогенератор, де виробляється перегрівача або поганих погодних умов, то електроенергія, а процес детандерного розширенможливе повне припинення робочого циклу. ня, у порівнянні з дроселюванням, підвищує питоЩодо пристрою, у якому здійснюється викориму холодопродуктивність циклу завдяки відсутносстання теплової енергії океану, то всі його елеметі пароутворення (незворотних втрат) при нти, особливо сонячний пароперегрівач, дуже розширенні. Вказані процеси наведені на рисунку. складні, механізм орієнтації екранів потребує учаРозширення робочої речовини від Рк до P0 без сті персоналу, які працюватимуть в умовах небезпароутворення у детандері зменшує незворотні печних для життя. втрати у порівнянні з дроселюванням на величину Передача електроенергії споживачам починарізниці (i1 – і6 ,,) – (і1 - і6,), що складає додаткову ється тільки після надійного перегріву пари сонячхолодопродуктивність циклу. ним випромінюванням, на що потребується відпоВключення у цикл теплового насосу провідна частина денного „робочого" часу. цес утилізації тепла перегрітої пари не тільки заУ процесі експлуатації комплексу можливий безпечило перегрів води на 25-40°С, але і значне зворотній хід, тобто коли тиск підігріваємої пари в теплове розвантаження конденсатора на 15-30%. паропідігрівачі перевищить тиск у пароутворювачі, На відміну від аналогів і прототипу, де теплова і цикл зупиниться. Подібне явище можливе, коли енергія морської води сприймається безпосередпід час хвилювання поверхневих шарів океану ньо робочою речовиною у пароутворювачі, занумагістралі з вологою парою інтенсивно охолодятьреному у верхні шари моря, у заявленому способі ся і почнеться їх часткова конденсація. тепло морської води спочатку сприймається проНарешті, транспортування виробленої електміжним теплоносієм з подальшою передачею його роенергії морським або береговим споживачам робочій речовині. викликає серйозні труднощі у створенні надійних Система с проміжним теплоносієм не підлягає комунікаційних систем. підвищеним вимогам щодо герметизації, тому що На відміну від аналогів і прототипу, де одерпри витоках екологічного забруднення не переджання тепла і електроенергії носить нестабільний, бачається але появляється можливість здійснюваперіодичний характер і залежить від наявності ти розгалужену систему на великі відстані між інсоляції і погодних умов, заявлений спосіб забезджерелом тепла і його споживачами. печує стабільне постачання споживачів тепла і Подібну задачу з безпосереднім поглинанням 11 35719 12 тепла робочою речовиною реалізувати практично виробляється у електрогенераторі, з'єднаному з неможливо внаслідок великих незворотних втрат, турбодетандером. до складу яких відносяться значні гідравлічні опоХарактерною рисою способу одержання тепла ри всмоктучої лінії компресора, які різко знижують і електроенергії - є те, що робочою речовиною є його продуктивність, шкідливий підігрів пари у маекологічно безпечний і дешевий аміак, який циркугістралях також зменшує продуктивність циклу і лює у герметичному замкненому контурі. підвищує температуру конденсації що призводить Пристрій, у якому здійснюється заявлений до додаткових витрат енергії циклу. Слід відзначиспосіб має три замкнених реціркуляційних контури ти, що в прототипі всі елементи системи безпосеі проміжного теплоносія з етиленгліколем, аміачреднього поглинання тепла морської води робоний і водяний системи опалення і гарячої води. чою речовиною повинні бути металеві, а також і Контур проміжного теплоносія - етиленглікометалеві магістралі, що значно ускладнює, а, гольовий і складається з теплосриймаючих модулів, ловне, удорожчує задачу боротьби з корозією. зібраних у секції з антегмітових тр уб і з'єднаних Обмеженість у розгалужуванні комунікацій внасліколекторами прийому холодного і відведення тепдок великих незворотних втрат ускладнює процес лого етиленгліколю, магістральних трубопроводів, транспортування електроенергії береговим спожициркуляційного насосу і випарника, де тепло морвачам. ської води, перенесене етиленгліколем, поглинаТаким чином, використання циклу теплового ється киплячим робочим тілом (аміаком). насосу при наявності проміжного теплоносія надає Модулі закріплюються на глибині від 3-х до можливість одержання теплового потоку на підви10м у водоймі, а секції орієнтуються таким чином, щеному температурному рівні за рахунок затрат щоб теплообмінні труби розташовувались перпензовнішньої енергії, яка також перетворюється на дикулярно потоку води зі швидкістю 0,2-0,4м/с тепло, що сумується з основним тепловим пото(для Чорного моря у напрямку від північноком від морської води. східного до південно-західного). Пристрій, у якому здійснюється заявлений Використання природного конвективного потоспосіб відрізняється деякими оригінальними ріку значно поліпшує теплопередачу між морською шеннями. Наприклад, тепло морської води сприйводою і етиленгліколем, який рухається у труба х зі мається поверхнями теплосприймаючих модулів, швидкістю 0,2-0,4м/с. Природна конвекція зменшує які занурені на глибину 3-10 м, що у порівнянні з незворотні втрати, скорочуючи температурний прототипом забезпечує стабільний температурний градієнт між водою та етиленгліколем. Випарник рівень на дану пору року. ординарної конструкції оснащений теплообмінниТеплообмінні поверхні модулів виготовляютьми трубами з антегміту, що не кородують у морсься з інертних до морської води графітопластових кій воді і не піддаються ерозії. Крім цього, антегміт матеріалів. Секції модулів об'єднуються магістрау чотири рази легше за сталь, а коефіцієнт теплолями із керамічних тр уб, які також не кородують у провідності матеріалів однакові. морській воді. Використання антегмітових теплообмінних поЗ метою урівноваження гідравлічного опору верхонь у модулях і апаратах у порівнянні з метаміж теплосприймаючими модулями вони всі об'єдлевими підвищує їх довговічність у десятки разів. нуються трьохтр убною системою рециркуляції. Для компенсації об'ємних коливань при зміні Наявність утилізатора тепла перегрітої пари температури, а також при поповненні системи при робочої речовини забезпечує догрівання на 25витіках крізь сальники насоса, арматури, нещіль40°С води після конденсатора, яка використовуності з'єднань у контурі передбачається розширюється системою опалення й гарячого водопоставальний бачок, через який здійснюється заправка чання, і одночасно зменшує теплове навантаженсистеми. ня на конденсатор. Контур робочої речовини, аміаку, включає у Важливою перевагою заявленого способу у себе компресор, утилізатор тепла перегрітої пари. порівнянні з аналогом і прототипом - є розміщення конденсатор-генератор тепла, турбодетандерусі х елементів пристрою на березі моря, завдяки розширювач стисненої рідини і електрогенератор, чому значно спрощуються умови експлуатації, що сприймає енергію від турбодетандера (з'єднані своєчасної профілактики і ремонту, утворюються спільним валом), випарник, із якого компресор безпечні, комфортні умови обслуговуючому первсмоктує пару. соналу у будь-який час на протязі доби або пори Таким чином, випарник виконує функцію вузроку. ла, що об'єдн ує, де усередині труб рухається етиМодулі з'єднані магістральними трубами і цирленгліколь, а у міжтрубному просторі кипить аміак. куляційним насосом з випарником. З метою запобігання можливого руйнування Модулі зібрані у окремі секції із антегмітових труб внаслідок замерзання етиленгліколю при нитруб і колекторів. зькій температурі кипіння аміаку прийнята конценАнтегміт - графітопластовий матеріал на острація етиленгліколю, що відповідає температурі нові фенолформальдегідної смоли, який інертний замерзання близько -15°С. до морської води; на його поверхні не накопичуУ третьому контурі основним елементом є ються водорості і морські істоти. конденсатор, який об'єднує аміачний і водяний Особливість способу полягає також у тому, що контури за допомогою магістральних тр убопровоза рахунок тепла морської води, при застосуванні дів з полімерних матеріалів, які не кородують, цирциклу теплового насосу, виявляється можливість куляційного насосу та системи гарячої води та одночасного виробництва гарячої води на опаленопалення. ня і побутові потреби, а також - електроенергії, що 13 35719 14 Частина третього контуру по системі опалення дить у рух турбіну детандера, зв'язаною з електровиконується замкненою, рециркуляційною, а сисгенератором 9. Процес адіабатичного розширення тема споживання гарячої води, при наявності тепрідини від тиску конденсації до кипіння супроволообмінника, розімкнену. джується зниженням температури і тиску без утвоТеплообмінна поверхня конденсатора як і у рення пари, що значно зменшує незворотні втрати випарника також виконана з антегмітових труб. циклу, на відміну від традиційного дроселювання Спосіб використання теплової енергії морської рідини (порівняння на рис. У циклі i-lgP діаграм). води у замкненому рециркуляційному варіанті заВідомий спосіб детандерного розширення рібезпечує максимальну ефективність при мінімальдини у нашому випадку, крім зменшення незвороних експлуатаційних витрата х внаслідок роботи тних втрат, забезпечило повернення енергії стисцієї системи у постійному оптимальному режимі нення у електрогенераторі. Рідина з пониженим завдяки відсутності забруднень магістралей, тептиском і температурою заповнює міжтрубний пролообмінної поверхні, арматури, насосу морським стір випарника 3, де кипить, поглинаючи тепло піском, намулом, водоростями, черепашками, що етиленгліколю. характерно для систем з розімкненим циклом. Рециркуляційний насос системи водопостаВзаємодія елементів системи у будь-яку пору чання 8 включають у роботу разом з початком ророку залишається незмінною, за винятком необботи компресора 4. Вода із системи під тиском хідності періодичного регулювання температури насосу 8 спочатку подається у труби конденсатора кипіння аміаку залежно від температури води у 7 і, поглинаючи тепло конденсації, нагрівається до відповідний період року, приблизно один раз у три заданої температури і після конденсатора постумісяці. Температура води на глибині 3-10м достатпає до утилізатора. В утилізаторі вода продовжує ньо тривалий час незмінна, з незначним коливаннагріватись за рахунок поглинання тепла перегріням, внаслідок постійного перемішування шарів тої пари. Залежно від об'єму рециркуляційної вопотоком морської течії, яка рухається повз північди, підігрів її в утилізаторі досягає 25-40°С, крім но-західного берега Чорного моря зі швидкістю основного підігріву у конденсаторі. 0,2-0,4м/с. Наявність у схемі утилізатора тепла перегрітої Після завершення монтажних робіт і перевірки пари дає декілька позитивних факторів. Перш за на герметичність усіх елементів системи, пристувсе, баластне тепло перегрітої пари, володіючи пають до заповнення відповідного контуру робонизькою теплопровідністю і теплоємністю відрізнячою рідиною (вода, аміак, етиленгліколь), див Фіг. ється поганою ефективністю тепловіддачі. Крім 1. Теплосприймаючий модуль. цього, перегріта пара, газ, не сконденсується доки 2. Насос рециркуляції проміжного теплоносія не охолоне до насиченого стану, а це займає проетиленгліколю. стір міжтрубного об'єму, а доля неконденсуємого 3. Випарник. газу у суміші з парою аміаку призводить до підви4. Компресор. щення тиску суміші і, як наслідок - додаткова втра5. Розширювальний бачок. та енергії. 6. Утилізатор тепла перегрітої пари аміаку. Слід також відзначити, що перегріта пара з ви7. Конденсатор. сокою температурою вище 100°С, яка потрапляю8. Насос рециркуляції води. чи до конденсатора викликає інтенсивне відшару9. Електрогенератор. вання водяного каменю усередині труб, в 10. Турбодетандер. результаті чого значно погіршується теплопереда11. Цикл теплового насоса у i-lgP діаграмі і поча апарата. рівняння ефективності детандерного розширення Таким чином, завдяки введенню у схему утилірідини (від Рк до Ро) з процесом дроселювання. затора тепла перегрітої пари, теплове навантаСпочатку у роботу включають циркуляційний ження апарата зменшується на 15-25%, тобто віднасос 2 етиленгліколю, що підігрівається у трубах сутність у робочому просторі перегрітої пари теплосприймаючих модулів 1, звідки поступає у дозволяє підвищити теплове навантаження конвипарник 3, потім через 5-7 хвилин включають денсатора на 15-25%, не змінюючи його поверхні. компресор 4, який засмоктує пару з випарника 3, Нарешті, утилізатор тепла перегріву завжди де аміак поглинає тепло від етиленгліколю. Охозабезпечує одержання значної кількості гарячої лоджений етиленгліколь по магістралям під тиском води без затрати будь-якої енергії. насосу 2 знову повертається у труби теплосприйПісля утилізатора вода потрапляє у систему маючих модулів 1, де підігрівається знову поверопалення і на побутові потреби. тається у труби теплосприймаючих модулів 1, де У порівнянні з відомими способами і пристропідігрівається морською водою, і цикл повторюєтьями, використання теплового потенціалу морської ся весь час. води за допомогою теплонасосного циклу, в умоКомпресор 4 стискає засмоктану пару і нагнівах Чорного моря, не має альтернативи. тає її спочатку в утилізатор 6, де перегріта пара Справа у тому, що різниця температур, яку виохолоджується водою до стану близького насичекористовують у зарубіжних енергоустановках в ному, а потім - у міжтрубний простір конденсатора екваторіальних водах не завжди виправдана, вна7, конденсується на поверхні труб, усередині яких слідок складності конструкції для постійно хвилюциркулює підігріваєма вода з системи опалення і ючого середовища, серйозної залежності від поговодопостачання. дних умов, а головне - обмеженість умов при Рідкий аміак під тиском конденсації поступає у використанні виробленої енергії споживачами, а турбодетандер 10, де потенційна енергія зтисненої транспортування на велику відстань теплоносія і рідини перетворюється на механічну, яка привоелектроенергії недоцільно. 15 35719 16 Найбільш доступним і реалізуємим - є спосіб Єдиний елемент пристрою, який потребує зорозміщення усього комплексу стабільно на узбесередити увагу - це виготовлення секцій тепло режжі, за винятком тепло сприймаючих елементів, сприймаючих модулів із готови х антегмітових тр уб, які занурюються у воду на певну глибину. Теплоякі виготовляються на підприємствах хімічного постачальні і енергетичні комунікації можуть розапаратобудування (наприклад, м. Новочеркаськ, галужува тись у любому напрямку уздовж побеРосія). режжя. Після виготовлення модулів їх потрібно закріШвидка реалізація способу забезпечується пляти на дні моря з урахуванням напрямку течії наявністю готового до використання пристрою для утворення умов максимальної теплопередачі. теплового насосу - тобто, звичайної холодильної Усі комунікації, які зв'язують модулі з випарнимашини. Теплообмінні апарати серійного виробу, а ком неметалеві - із полімерного матеріалу, які інетакож турбодетеандер з електрогенератором підртні до морської води і до них не нашаруються бираються залежно від потужності комплексу. водорості і дрібні морські істоти. Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 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