PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69402506T2 17.07.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0649985
Titel Thermischer Kraftgenerator
Anmelder Saga University, Saga, JP
Erfinder Uehara, Haruo, Saga City, Saga Pref., JP;
Ikegami, Yasuyuki, Saga City, Saga Pref., JP
Vertreter Klunker und Kollegen, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69402506
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 20.07.1994
EP-Aktenzeichen 943053280
EP-Offenlegungsdatum 26.04.1995
EP date of grant 09.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.07.1997
IPC-Hauptklasse F03G 7/05
IPC-Nebenklasse F01K 25/06   F01K 25/08   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmekraftmaschine zum Erzeugen elektrischer Energie unter Verwendung einer Quelle hoher Wärme und einer Quelle niedriger Wärme; insbesondere verbessert sie durch Bereitstellen eines Verdampfers, eines Dampf-Flüssigkeit-Separators, eines Absorbers und eines Regenerators einen Effekt bei der Erzeugung elektrischer Energie, steigert sie die thermische Effizienz des Verdampfers und des Kondensors und reduziert sie die Kosten der Konstruktion der Vorrichtung.

Eine Ozean-Wärmekraftmaschine von der Art, bei der man elektrische Energie unter Verwendung einer Temperaturdifferenz zwischen warmem Meerwasser bei hoher Temperatur in einer Ozean-Oberflächenschicht und kaltem Meerwasser bei niedriger Temperatur in einer Ozean-Tiefenschicht erhält, wurde bislang mit einem Verdampfer, einer mit einem Generator verbundenen Turbine und einem Kondensor als Hauptvorrichtung konstruiert. Diese Merkmale sind in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 1989/90 offenbart, die auf eine Ozean- Wärmekraftmaschine gerichtet ist und auf der der Oberbegriff des beiliegenden Patentanspruchs 1 basiert. Die japanische Patentaumeldungsveröffentlichung Nr. 1990/90, die auf eine Steuervorrichtung bei der ozeanischen thermischen Energieerzeugung gerichtet ist, offenbart diese Merkmale ebenfalls.

In dem Fall, daß warmes Meerwasser durch einen Verdampfer zirkuliert, kaltes Meerwasser durch einen Kondensor zirkuliert, ein Arbeitsmedium durch die Temperaturdifferenz zwischen beiden verdampft und kondensiert und eine Turbine in dieser Periode angetrieben wird und Energie erzeugt wird, wird das durch den Verdampfer zirkulierte warme Meerwasser von einer Oberflächenschicht des Ozeans mit einer hohen Temperatur, wie etwa 15ºC bis 33ºC, entnommen, und darin schwimmendes Plankton, Laich und Schmutz bleiben an einer Wärmetransferfläche der Hauptvorrichtung hängen, und die thermische Leitfähigkeitseffizienz wird unvorteilhafterweise herabgesetzt. Als allgemeine Verfahren zum Verhindern von Flecken, um einen derartigen Nachteil zu beseitigen. gibt es Verfahren, mit denen Planktonflecken verhindert werden, indem Chlor in zirkulierendes Meerwasser eingegeben wird oder eine Elektrode im zirkulierten Meerwasser vorgesehen ist und eine Chlorverbindung durch Elektrolyse erzeugt wird, und es gibt ein Verfahren, mit dem jegliche weitere Flecken verhindert werden, indem Schwammkugeln, Bürsten und dergleichen mit zirkuliertem Meerwasser durch die Hauptvorrichtung zirkuliert werden. Bei der ozeanischen thermischen Energieerzeugung ist jedoch die thermische Austausch-Temperaturdifferenz klein, so daß die Menge an zirkuliertem Meerwasser enorm wird und folglich bei solch allgemeinen Verfahren zum Verhindern von Flecken Probleme, wie etwa hohe Kosten, Umweltverschmutzung und dergleichen, auftreten. Beispielsweise erfordert das Verfahren unter Verwendung von Schwammkugeln, Bürsten und dergleichen viele Schwammkugeln und/oder Bürsten und resultiert in einer Herabsetzung der Nutzleistung, indem die verbrauchte Energie infolge des Anstiegs beim zirkulierten Widerstand wächst, und resultiert des weiteren in einem Anstieg der Kosten bei der Ausrüstung und in einem Anstieg der Kosten bei einer Energieerzeugungseinheit.

Deshalb ist eine bekannte Ozean-Wärmekraftmaschine nicht immer einem bekannten Verfahren zum Verhindern von Flecken zugänglich und bedingt unvorteilhafterweise hohe Kosten.

Bei der bekannten Ozean-Wärmekraftmaschine wurde ein Rangzyklus oder Regenerierungszyklus unter Verwendung eines sogenannten Einzelkomponentenmediums mit hoher Reinheit, wie etwa Ammoniak, Flon, Wasser und dergleichen, als Arbeitsmedium verwendet. "Flon" ist eine nicht eingetragene Marke, die in Japan für eine Substanz verwendet wird, die "Freon" entspricht.

Beim bekannten Rangzyklus ist die thermische Effizienz gering, so daß die Bereiche eines Verdampfers und eines Kondensors enorm werden und die Erzeugungskosten hoch werden. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde ein Zyklus unter Verwendung einer Mischung von Ammoniak und Wasser als Arbeitsmedium vorgeschlagen. Dies wird "Calina-Zyklus" genannt. Bei diesem Calina-Zyklus wird die thermische Effizienz im Vergleich zum konventionellen Rangzyklus hoch, aber die thermischen Effizienzen eines Verdampfers und eines Kondensors werden herabgesetzt, so daß der Nachteil besteht, daß die erhöhte thermische Effizienz durch die Einsparkosten aufgehoben wird. Ferner geht die gesamte Menge an gemischtem Dampf durch einen Kondensor, ein Bereich des Kondensors wird größer als der Rangzyklus, eine Fließrate der Quelle niedriger Wärme wächst, die Kosten beim Konstruieren des Generators werden hoch, und die Energie zum Senden einer Quelle niedriger Wärme und einer Quelle hoher Wärme wird groß, so daß dieser Zyklus wirtschaftlich nicht empfehlenswert ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen konventionellen Unzulänglichkeiten zu beseitigen und eine Wärmekraftmaschine bereitzustellen, die die Effizienz bei der Energieerzeugung verbessert, Ausrüstungskosten reduziert und/oder die elektrische Energie zum Heraufpumpen einer Quelle hoher Wärme und einer Quelle niedriger Wärme reduziert.

EP-A-0 181 275 offenbart eine Wärmekraftmaschine, aufweisend: einen Verdampfer zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle hoher Wärme und einem Arbeitsmedium, um das Arbeitsmedium zu erwärmen, wenn es kalt ist; ein Erzeugungssystem zum Erzeugen von Energie aus deni erwärmten Arbeitsmedium, welches Erzeugungssystem eine oder mehr Stufen aufweist; einen Kondensor zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle niedriger Wärme und dem Arbeitsmedium, um das erwärmte Arbeitsmedium zu kühlen; einen Flüssigkeit-Dampf-Separator zum Trennen des beim Verdampfer erwärmten Arbeitsmediums in ein dampfförmiges Arbeitsmedium und in ein flüssiges Arbeitsmedium, wobei das abgetrennte dampfförmige Arbeitsmedium dem Erzeugungssystem zugeführt wird, und einen Regenerator, dem das abgetrennte flüssige Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen ihm und einem kalten Arbeitsmedium zugeführt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmekraftmaschine bereitgestellt, aufweisend: einen Verdampfer zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle hoher Wärme und einem Arbeitsmedium, um das Arbeitsmedium zu erwärmen, wenn es kalt ist; ein Erzeugungssystem zum Erzeugen von Energie aus dem erwärmten Arbeitsmedium, welches Erzeugungssystem eine oder mehr Stufen aufweist; einen Kondensor zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle niedriger Wärme und dem Arbeitsmedium, um das erwärmte Arbeitsmedium zu kühlen; einen Fiüssigkeit-Dampf-Separator zum Trennen des beim Verdampfer erwärmten Arbeitsmediums in ein dampfförmiges Arbeitsmedium und in ein flüssiges Arbeitsmedium, wobei das abgetrennte dampfförmige Arbeitsmedium dem Erzeugungssystem zugeführt wird; und einen Regenerator, dem das abgetrennte flüssige Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen ihm und einem kalten Arbeitsmedium zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß: die Wärmekraftmaschine des weiteren einen Absorber aufweist, dem ein Arbeitsmedium vom Regenerator und das vom Erzeugungssystem abgegebene Arbeitsmedium zum Mischen der Arbeitsmedien zugeführt wird, wobei der vom Absorber abgegebene Dampf dem Kondensor zugeführt wird; und der vorgenannte Kondensor ein Hauptkondensor ist und die Wärmekraftmaschine des weiteren einen zusätzlichen Kondensor aufweist, dem ein Arbeitsmedium vom Hauptkondensor und ein flüssiges, vom Absorber abgegebenes Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsmedium und dem Medium aus der Quelle niedriger Wärme zugeführt wird.

Vorzugsweise weist das Erzeugungssystem mindestens zwei aufeinanderfolgende Stufen auf und ist das dem Absorber vom Erzeugungssystem zugeführte Medium ein von der letzten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenes Arbettsmedium. Die oder jede Stufe des Erzeugungssystems kann eine Turbine enthalten, die vom Arbeitsmedium angetrieben wird und mit einem Generator verbunden ist.

Wünschenswerterweise weist der Erzeuger des weiteren einen Erhitzer auf, dem ein Teil des von der ersten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenen Arbeitsmediums zum Austauschen von Wärme zwischen ihm und dem kalten Arbeitsmedium zugeführt wird, in welchem Fall auch ein Behälter zum zeitweiligen Aufbewahren des von der ersten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenen Arbeitsmediums zum Zuführen vom Erhitzer zum Kondensor und eine Arbeitsmediumpumpe zum Zuführen des Arbeitsmediums zum Hauptkondensor vorgesehen sein kann.

Vorteilhafterweise wird das Arbeitsmedium vom Regenerator dem Absorber durch ein Reduzierventil zugeführt.

Vorzugsweise weist der Erzeuger des weiteren einen Aufbewahrungsbehälter zum Aufbewahren eines kalten Arbeitsmediums, das vom Kondensor oder von den Kondensoren zugeführt wird, und eine Rohrleitung mit einer Pumpe zum Zuführen eines kalten Arbeitsmediums aus dem Aufbewahrungsbehälter auf.

Vorzugsweise sind der Kondensor oder die Kondensoren Kondensationsbehälter.

Eine Wärmekraftmaschine, wie in der vorliegenden Erfindung dargelegt, ist ein Energieerzeugungssystem, das als Quelle hoher Wärme warmes Meerwasser bei hoher Temperatur in einer Ozean-Vorrichtung, heißes Quellwasser, unterirdisches heißes Wasser und/oder unterirdischen heißen Dampf, aus dem Untergrund gepumpt, warmes Abwasser, Dampf und warmen Wasserdampf, von einem Wärmekraftwerk und einem Atomkraftwerk abgegeben warmes Abwasser und warmes Abgas von einer Müllverbrennungsanlage und einer Abwasserbeseitigungsanlage und Kühlwasser von einem Atomreaktor und als eine Quelle niedriger Wärme kaltes Meerwasser bei niedriger Temperatur in einer Tiefenschicht des Ozeans, in einem Kühlturm gekühltes Wasser, Wasser einer ozeanischen Oberflächenschicht, Flußwasser, Grundwasser, LNG, LPG und dergleichen verwenden kann.

Die vorliegende Erfindung plant eine wirtschaftliche Erzeugung thermischer Energie, indem die Effizienz der Energieerzeugung einer derartigen Wärmekraftmaschine verbessert wird, die thermischen Effizienzen eines Verdampfers und eines Kondensors verbessert werden und die Kosten beim Konstruieren einer Vorrichtung reduziert werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel für die Konstruktion zum Ausführen der vorliegenden Erfindung zeigt.

1 ist eine Pumpe für eine Quelle hoher Wärme, 2 und 3 sind Pumpen für das Arbeitsmedium, 4 ist eine Pumpe für eine Quelle niedriger Wärme, 5 und 6 sind Generatoren, 7 ist ein Reduzierventil, 8 ist ein Verdanipfer, 9 ist ein Separator, 10 und 14 sind Turbinen, 11 ist ein Regenerator, 12 ist ein Erhitzer, 13 ist ein Wärmeabdichtmantel, 15 ist ein Absorber, 16 ist ein Hauptkondensor, 17 ist ein zusätzlicher Kondensationsbehälter, 18 ist ein Behälter, 19 ist ein Aufbewahrungsbehälter, 20 und 21 sind Abzweigungen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wie folgt im Detail erklärt.

Eine Wärmekraftmaschine mit einer in Fig. 1 gezeigten Konstruktion weist auf: eine Pumpe 1 für eine Quelle hoher Wärme; einen mit der Pumpe 1 für die Quelle hoher Wärme verbundenen Verdampfer 8 und eine Pumpe 2 für ein kaltes Arbeitsmedium zum Verdampfen eines kalten Arbeitsmediums; einen mit dem Verdampfer 8, einem Regenerator 11 und einer Turbine 10 verbundenen Separator 9 zum Trennen in Dampf und Flüssigkeit, wobei der Regenerator 11 mit dem Separator 9 und der Pumpe 2 für das kalte Arbeitsmedium verbunden ist; eine mit dem Separator 9 verbundene Erststufen-Turbine 10 mit einem Generator 5, einen Erhitzer 12 und eine Zweitstufen-Turbine 14; einen mit der ersten Turbine 10 verbundenen Erhitzer 12 und eine Pumpe 3 für ein kaltes Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen dem kalten Arbeitsmedium und dem Ausstoß der Erststufen-Turbine 10; eine zweite, mit der ersten Turbine 10 verbundene Turbine 14 mit einem Generator 6, einen mit der Zweitstufen-Turbine 14 verbundenen Absorber 15; einen Hauptkondensor 16, einen zusätzlichen Kondensorbehälter 17 und ein Reduzierdruckventil 7; eine mit dem Verdampfer verbundene Pumpe 1 für eine Quelle hoher Wärme; eine mit dem Hauptkondensor 16 verbundene Pumpe 4 für eine Quelle niedrigerer Wärme; und Pumpen 2 und 3 für das Arbeitsmedium, die durch Röhren und Ventile miteinander in Verbindung stehen und verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung wird detaillierter beschrieben. Ein Verdampfer 8 ist mit einer Pumpe 1 für eine Quelle hoher Wärme verbunden, ein von der Pumpe 1 für die Quelle hoher Wärme zugeführtes Medium aus einer Quelle hoher Wärme tauscht mit einem kalten Arbeitsmedium Wärme aus, das von einer Pumpe 2 für ein Arbeitsmedium aus einer Quelle niedriger Wärme geschickt wird, um das Arbeitsmedium zu einer Dampf-Flüssigkeit-Mischung zu machen, und die Mischung wird zu einem mit dem Verdampfer 8 verbundenen Separator 9 geschickt und in Dampf und Flüssigkeit getrennt, der abgetrennte Dampf wird zu einer Turbine 10 geschickt, und Energie wird durch Rotieren der Turbine 10 und einen mit dieser verbundenen Generator 5 erzeugt. Der von der Erststufen-Turbine 10 abgegebene Dampf ist von hoher Temperatur und von hohem Druck, so daß er zu einer Nächststufen-Turbine 14 geschickt wird und durch Rotieren eines mit der Turbine 14 verbundenen Generators 6 Energie erzeugt. Andererseits ist die durch Dampf-Flüssigkeit-Trennung im Separator 9 erhaltene Flüssigkeit noch auf hoher Temperatur, so daß sie zu einem Regenerator 11 geschickt wird, ein Wärmeaustausch mit einem von einer Pumpe 2 für ein Arbeitsmedium geschickten kalten Arbeitsmedium beim Regenerator 11 erfolgt, und das erwärmte Arbeitsmedium wird zum Verdampfer 8 geschickt und einem Wärmeaustausch mit einem Medium aus einer Quelle hoher Wärme unterzogen, das von der Pumpe 1 für eine Quelle hoher Wärme geschickt wird. Ferner ist die Röhrenanlage derart angeordnet, daß ein Teil des von der Erststufen-Turbine 10 abgegebenen Dampfes abgezweigt, zu einem Erhitzer 12 geleitet und einem Wärmeaustausch mit einem von einer Pumpe 3 für ein Arbeitsmedium geschickten kalten Arbeitsmedium unterzogen wird, wobei durch Wärmeaustausch gekühltes und im Erhitzer 12 kondensiertes kaltes Wasser und ein durch Wärmeaustausch erwärmtes Arbeitsmedium in einem Behälter 18 aufbewahrt werden, und das aufbewahne Medium wird durch die mit dem Behälter 18 verbundene Pumpe 2 für ein Arbeitsmedium zum Regenerator 11 geschickt.

Der von der Endstufen-Turbine 14 abgegebene Dampf wird zum Absorber 15 geleitet, mit dem vom Regenerator 11 über das Reduzierdruckventil 7 geschickten Medium gemischt (absorbiert), und die absorbierte Flüssigkeit wird zum zusätzlichen Kondensationsbehälter 17 geschickt, des weiteren auf niedrige Temperatur kondensiert, zum Mediumaufbewahrungsbehälter 19 der Quelle niedriger Wärme geschickt, und das Medium aus der Quelle niedriger Wärme wird durch die mit dem Aufbewahrungsbehälter 19 verbundene Pumpe 3 für ein Arbeitsmedium zum Erhitzer 12 geschickt und einem Wärmeaustausch unterzogen. Der vom Absorber 15 abgegebene Dampf wird zum Hauptkondensor 16 geschickt und einem Wärmeaustausch mit dem von der Pumpe 4 für die Quelle niedriger Energie geschickten Medium aus der Quelle niedriger Wärme unterzogen, die resultierende Flüssigkeit wird zum zusätzlichen Kondensationsbehälter 17 geschickt, das von der Pumpe 4 für die Quelle niedriger Wärme geschickte Medium aus der Quelle niedriger Wärme wird durch eine Abzweigung 20 abgezweigt, zum zusätzlichen Kondensationsbehälter 17 geleitet und dort einem Wärmeaustausch unterzogen, und das abgekühlte Arbeitsmedium wird im Aufbewahrungsbehälter 19 aufbewahrt. Eine Rohrleitung ist angeordnet, um das kalte Arbeitsmedium durch die mit dem Behälter 19 verbundene Pumpe 3 für ein Arbeitsmedium zum Erhitzer 12 zu schicken. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Wärmeabdichtmantel, der um den Mediumaufbewahrungsbehälter 19 herum im Rohrleitungssystem vorgesehen ist. Die Bezugszeichen 20, 21 bezeichnen Abzweigungen zum Abzweigen des Rohrleitungssystems von der Pumpe 4 für die Quelle kalter Wärme zum Hauptkondensor 16.

Im Falle des Ausführens der vorliegenden Erfindung ist es des weiteren effektiv, nicht nur einen einzigen, sondern eine Mehrzahl von Verdampfern 8 und Hauptkondensoren 16 bereitzustellen. Ferner ist es effektiv, zwei Sätze oder eine Mehrzahl von Sätzen von Turbinen 10, 14 und Erhitzern 12 zusätzlich zu denen in der dargestellten Ausführungsform bereitzustellen.

In der dargestellten Ausführungsform ist das verwendete Arbeitsmedium ein aus einer Mischung von zwei bis drei Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten bestehendes Arbeitsmedium, und dieses Arbeitsmedium wird durch eine Pumpe 2 für ein Arbeitsmedium von einem Behälter 18 zu einem Regenerator 11 geschickt. Das kalte Arbeitsmedium wird durch eine gemischte, durch einen Separator 9 abgetrennte Flüssigkeit im Regenerator 11 erhitzt, dann durch ein von einer Pumpe 1 für eine Quelle hoher Wärme geschicktes Hochtemperaturmedium in einem Verdampfer 8 erhitzt, zum Sieden gebracht und verdampft. Mit einer derartigen Struktur werden im Regenerator 11 einige Schäume zum Erhöhen der thermischen Leitfähigkeitseffizienz eines Verdampfers 8 erzeugt. In diesem Fall werden die Temperatur und der Druck der Mischung beim Erhitzen innerhalb des Verdampfers 8 erhöht. Das Arbeitsmedium der Mischung erreicht einen Separator 9 im beigemischten Zustand eines Dampfanteils und eines Flüssigkeitsanteils.

Als ein bevorzugtes Beispiel für das Arbeitsmedium kann zu Ammoniak hinzugefügtes Wasser und zu Flon 134a hinzugefügtes Flon 32 genannt werden. Ferner ist es unter der Bedingung einer Quelle hoher Wärme und einer Quelle niedriger Wärme bisweilen effektiv, Flon 32 bzw. Flon 123 zu Flon 134a hinzuzufügen. Des weiteren ist es praktisch möglich, Kohlenwasserstoffbestandteile mit unterschiedlichen Siedepunkten zu kombinieren.

In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Ammoniak und Flon 134a als Material A und Wasser und Flon 32 als Material B bezeichnet.

Im Separator 9 wird der gemischte, viele Bestandteile von Material A enthaltende Dampf von der gemischten, viele Bestandteile von Material A enthaltenden Flüssigkeit abgetrennt. Der gemischte, viele Bestandteile von Material A enthaltende Dampf erreicht eine Turbine 10, dehnt sich bei Durchlaufen derselben aus, treibt die Turbine an und bringt dann einen Generator 5 zum Erzeugen von Energie zur Rotation. Der gemischte, von der Turbine 10 abgegebene Dampf wird in den einen Teil, der eine Turbine 14 durchläuft, und in den anderen Teil, der einen Erhitzer 12 durchläuft, am Ausgang getrennt. Dieses Trennungsverhältnis wird gemäß einer Theorie zum Maximieren der Kraftmaschineneffizienz bestimmt. Durch Trennen des Dampfes in ein geeignetes Verhältnis kann die zu einem Hauptkondensor 16 übertragene Menge an gemischtem Dampf beträchtlich stärker reduziert werden als beim Rangzyklus und beim Calina-Zyklus. Es ist dann möglich, einen Wärmetransferbereich des Hauptkondensors 16 und eine Menge an Kühlquelle zum Kühlen zu reduzieren.

Der gemischte Dampf, der die Turbine 14 erreicht hat, bringt einen Generator 6 zum Erzeugen von Energie zur Rotation und durchläuft dann die Turbine 14 und erreicht einen Absorber 15.

Andererseits erhitzt die gemischte, durch den Separator 9 abgetrennte Flüssigkeit eine gemischte, von einem Behälter 18 durch eine Pumpe 2 geschickte Flüssigkeit geringer Temperatur bei einem Regenerator 11, und sie wird durch ein Reduzierventil 7 auf einen geeigneten Druck reduziert und zu einem Absorber 15 geschickt. Die gemischte Flüssigkeit wird mit dem gemischten Dampf, der die Turbine 14 durchlaufen hat, gemischt und absorbiert. Dort erreicht der gemischte Dampf, der wieder in hohem Maße konzentriert ist, den Hauptkondensor 16 und wird eine gemischte Flüssigkeit, die durch die durch die Pumpe 4 für die Quelle kalter Wärme geschickte Flüssigkeit aus einer Quelle niedriger Wärme kondensiert wird.

Ein Teil der gemischten, im Absorber 15 verbliebenen Flüssigkeit wird zu einem zusätzlichen Kondensor 17 geschickt und weiter gekühlt. Eine gemischte, im Hauptkondensor 16 kondensierte Flüssigkeit und nicht kondensierter gemischter Dampf erreichen einen zusätzlichen Kondensor 17 und werden dort vollständig kondensiert, erreichen dann einen Behälter 19 und werden dort aufbewahrt.

Die gemischte, im Behälter 19 aufbewahrte Flüssigkeit wird durch eine Pumpe 3 zu einem Erhitzer 12 geschickt. Dort wird ein Teil des gemischten, von der Turbine 10 abgegebenen Dampfes kondensiert und dann zu einem Behälter 18 geschickt. Andererseits wird der gemischte, durch den Erhitzer 12 kondensierte Dampf eine gemischte Flüssigkeit und erreicht den Behälter 18.

Die gemischte Flüssigkeit wird eine gemischte Flüssigkeit der ursprünglichen Konzentration im Behälter 18 und wird durch eine Pumpe 2 zu einem Regenerator 11 geschickt. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wiederholt ein derartiges Erhitzen und Kühlen, zirkuliert ein Medium, um die Energieerzeugungseffizienz zu verbessern und wirtschaftlich einzurichten.

Wenn ein durch eine Pumpe 4 geschicktes Medium aus einer Quelle niedriger Wärme einen zusätzlichen Kondensationsbehälter 17 und einen Abdichtmantel 13 eines Behälters 19 durch Verbindungsröhren 20, 21 durchläuft, wird gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert, daß Wärme von außen eindringt, und es wird verhindert, daß ein Arbeitsmedium wieder verdampft.

Ein Beispiel für gemischte Medien gemäß der vorliegenden Erfindung wird wie folgt benannt.

(1) Ammoniak : Wasser = 90 : 10 - 80 : 20

(2) Flon 13A : Flon 32 = 80 : 20 - 90 : 10

Die vorstehenden Mischungsverhältnisse sind bevorzugt.

Wie aus der vorstehenden Erklärung hervorgeht, ist gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Wärmekraftmaschine ein Zweistuten-Typ oder zwei oder eine Mehrzahl von Turbinen vorgesehen, und es wird jeweils ein Separator 9, ein Regenerator 11 und ein Absorber 15 hinzugefügt, und es wird des weiteren ein oder eine Mehrzahl von Erhitzern 12 hinzugefügt, so daß die in einer Quelle hoher Wärme und einer Quelle niedriger Wärme enthaltene thermische Energie mit höherer Effizienz in elektrische Energie umgewandelt wird, ein Wärmetransferbereich eines Kondensors 16 und eine Fließrate einer Quelle niedrige Wärme reduziert werden und die thermische Effizienz eines Verdampfers 8 erhoht wird, wobei es sich um industriell bemerkenswerte Effekte handelt.


Anspruch[de]

1. Wärmekraftmaschine, aufweisend:

einen Verdampfer (8) zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle hoher Wärme und einem Arbeitsmedium, um das Arbeitsmedium zu erwärmen, wenn es kalt ist;

ein Erzeugungssystem zum Erzeugen von Energie aus dem erwärmten Arbeitsmedium, welches Erzeugungssystem eine oder mehr Stufen aufweist;

einen Kondensor (16) zum Austauschen von Wärme zwischen einem Medium aus einer Quelle niedriger Wärme und dem Arbeitsmedium, um das erwärmte Arbeitsmedium zu kühlen;

einen Flüssigkeit-Dampf-Separator (9) zum Trennen des beim Verdampfer (8) erwärmten Arbeitsmediums in ein dampfförmiges Arbeitsmedium und in ein flüssiges Arbeitsmedium, wobei das abgetrennte dampfförmige Arbeitsmedium dem Erzeugungssystem zugeführt wird; und

einen Regenerator (11), dem das abgetrennte flüssige Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen ihm und einem kalten Arbeitsmedium zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Wärmekraftmaschine des weiteren einen Absorber (15) aufweist, dem ein Arbeitsmedium vom Regenerator (11) und das vom Erzeugungssystem abgegebene Arbeitsmedium zum Mischen der Arbeitsmedien zugeführt wird, wobei der vom Absorber (15) abgegebene Dampf dem Kondensor (16) zugeführt wird; und

der vorgenannte Kondensor (16) ein Hauptkondensor ist und die Wärmekraftmaschine des weiteren einen zusätzlichen Kondensor (17) aufweist, dem ein Arbeitsmedium vom Hauptkondensor (16) und ein flüssiges, vom Absorber (15) abgegebenes Arbeitsmedium zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsmedium und dem Medium aus der Quelle niedriger Wärme zugeführt wird.

2. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, wobei das Erzeugungssystem mindestens zwei aufeinanderfolgende Stufen aufweist und das dem Absorber (15) vom Erzeugungssystem zugeführte Medium ein von der letzten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenes Arbeitsmedium ist.

3. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 2, des weiteren aufweisend einen Erhitzer (12), dem ein Teil des von der ersten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenen Arbeitsmediums zum Austauschen von Wärme zwischen ihm und dem kalten Arbeitsmedium zugeführt wird.

4. Wärmekraftmaschine nach Anspruch 3, des weiteren aufweisend einen Behälter (18) zum zeitweiligen Aufbewahren des von der ersten Stufe des Erzeugungssystems abgegebenen Arbeitsmediums zum Zuführen vom Erhitzer (12) zum Kondensor (16) und eine Arbeitsmediumpumpe (2) zum Zuführen des Arbeitsmediums zum Hauptkondensor (16).

5. Wärmekraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die oder jede Stufe des Erzeugungssystems eine Turbine (10, 14) enthält, die vom Arbeitsmedium angetrieben wird und mit einem Generator (5, 6) verbunden ist.

6. Wärmekraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium vom Regenerator (11) dem Absorber (15) durch ein Reduzierventil (7) zugeführt wird.

7. Wärmekraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, des weiteren aufweisend einen Aufbewahrungsbehälter (19) zum Aufbewahren eines kalten Arbeitsmediums, das vom Kondensor (16) oder von den Kondensoren (16, 17) zugeführt wird, und eine Rohrleitung mit einer Pumpe (3) zum Zuführen eines kalten Arbeitsmediums aus dem Aufbewahrungsbehälter (19).

8. Wärmekraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kondensor (16) oder die Kondensoren (16, 17) Kondensationsbehälter sind.

9. Wärmekraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Arbeitsmedium mindestens Wasser und/oder Ammoniak und/oder Flon (Freon) enthält.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com