DE3327752A1 - Method and device for increasing the efficiency of turbine processes - Google Patents
Method and device for increasing the efficiency of turbine processesInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung des Wirkungs-Method and device to increase the effectiveness
grades von Turbinenprozessen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist es so, daß die Primärwärme bei einem Turbinenprozeß häufig mit sehr hoher Temperatur anfällt, (z.B. in Brennräumen oder bei Empfängern für konzentriertes Sonnenlicht), daß jedoch aus Materialgründen diese hohe Temperatur nicht direkt genutzt werden kann, da es keine beweglichen mechanischen Bauteile für so hohe Temperaturen und Langzeiteinsatz gibt. Die auf hoher Temperatur anfallende Wärmemenge muß daher unter Verlust der gesamten Exergie auf ein technisch nutzbares Niveau abgekühlt werden, bevor ein Wärme-Kraft-Prozeß nachgeschaltet werden kann. Dies führt zu Wirkungsgradverlusten der Prozesse und dementsprechend zu einer schlechten Ausnutzung der eigentlich verfügbaren Exergie.Degree of Turbine Processes The present invention relates to a Method according to the preamble of the main claim and devices for implementation of the procedure. According to the current state of the art, it is so that the primary heat often occurs at a very high temperature in a turbine process (e.g. in combustion chambers or for receivers of concentrated sunlight), but for reasons of material this high temperature cannot be used directly as there is no moving one mechanical components for such high temperatures and long-term use. The on The amount of heat generated at high temperatures must therefore lose all of the exergy be cooled to a technically usable level before a heat and power process can be connected downstream. This leads to a loss of efficiency in the processes and accordingly to a poor utilization of the actually available exergy.
Nach dem Stand der Technik, ist z.B. aus dem "Brockhaus der Naturwissenschaften und der Technik",7. Auflage, F.A. Brockhaus, Wiesbaden 1972, Seite 380, 381 eine Absorptionskältemaschine bekannt, welche in Umkehrung der Funktion auch als Wärmepumpe aufzufassen ist. Diese Wärmepumpe nach dem Absorptionsprinzip wird von einem Absorptionskreislauf betrieben, der aufgrund einer Temperaturdifferenz eine Druckdifferenz aufrecht erhält und somit als Kompressor arbeitet. Bisher wurden solche Absorptionskältemaschinen im Niedertemperaturbereich auch als Wärmepumpen betrieben, jedoch sind Anwendungen für besonders hohe Temperaturen nicht bekannt.According to the state of the art, e.g. from the "Brockhaus der Naturwissenschaften und der Technik ", 7th edition, F.A. Brockhaus, Wiesbaden 1972, page 380, 381 a Absorption chiller known, which reverses the function also as a heat pump is to be understood. This heat pump based on the absorption principle is powered by an absorption cycle operated, which maintains a pressure difference due to a temperature difference and thus works as a compressor. So far there have been Absorption chillers also operated as heat pumps in the low temperature range, however, are applications not known for particularly high temperatures.
Aus der US-PS 2 399 394 ist außerdem ein Wellen-Energietauscher bekannt, welcher als Wärmetransformator zwischen zwei Gasen betrieben werden kann. Einen solchen Wellen-Energietauscher kann man als "exergieerhaltenden Kompressor" bezeichnen, da er einen Enthalpieaustausch zwischen zwei Gasen ermöglicht. Ein solcher Wellen-Energietauscher kann so betrieben werden, daß er im Ergebnis ein heißes Gas auf ein mittleres Temperaturniveau abkühlt und dessen Exergie dabei dazu verwendet, ein anderes Gas von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein mittleres anzuheben. Diese Verwendungsweise wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen.A wave energy exchanger is also known from US Pat. No. 2,399,394, which can be operated as a heat transformer between two gases. A Such a wave energy exchanger can be called an "exergy-maintaining compressor", because it enables an enthalpy exchange between two gases. Such a wave energy exchanger can be operated in such a way that it results in a hot gas at a medium temperature level cools and its exergy is used to generate another gas from a low one Raise the temperature level to a medium one. However, this usage has been not yet considered.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Wirkungsgrad von Turbinenprozessen oder ähnlichem zu erhöhen, bei denen die Primärwärme auf einem technisch nicht nutzbaren hohen Temperaturniveau eingekoppelt wird. Dabei geht die vorliegende Erfindung von der Erkenntnis aus, daß,entgegen der bisher allgemein üblichen Praxis, es möglich ist, einen Teil der in der auf hohem Temperaturniveau befindlichen Wärmemenge gespeicherten Exergie auszunutzen, um zusätzlich ein Medium von niedriger Temperatur auf ein technisch nutzbares Temperaturniveau anzuheben.The object of the present invention is to improve the efficiency of turbine processes or the like, in which the primary heat on a technically unusable high temperature level is coupled. The present invention is based on the realization that, contrary to the usual practice up to now, it is possible is, part of the amount of heat stored in the high temperature level To exploit exergy to additionally use a medium from low temperature to a technical one to raise the usable temperature level.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Hauptanspruch vorgeschlagen. Dazu soll ein "exergieerhaltender Kompressor" in dem Kreislauf betrieben werden, welcher die Temperaturdifferenz zwischen Primärtemperatur und technisch nutzbarer Temperatur ausnutzt, um zusätzlich ein Medium von einer niedrigeren Temperatur auf technisch nutzbare Temperatur anzuheben. Statt bloßer Abkühlung, bei der die gesamte Exergie verloren geht, kann bei Verwendung eines exergieerhaltenden Kompressors" ein Teil der Exergie genutzt werden. In den Ansprüchen 2 und 8 werden verschiedene prinzipielle Ausführungsmöglichkeiten von exergieerhaltenden Kompressoren" beschrieben. Entsprechend dem Anspruch 2 besteht eine Möglichkeit der exergieerhaltenden Kompression in der an sich bekannten Anwendung eines thermischen Kompressors nach dem Prinzip eines Absorptionsprozesses. In diesem Falle wird der thermische Kompressor zum Antrieb einer Wärmepumpe benutzt,und seine beiden Temperaturniveaus befinden sich erheblich höher als bei den bekannten Anwendungen. Ansonsten ist die Funktionsweise aber analog der nach dem Stand der Technik bekannten. Die Primärwärme wird einem Austreiber zugeführt, in welchem ein gasförmiges erstes Medium durch Energiezufuhr aus einem flüssigen oder festen, zweiten Medium, in dem es gelöst oder gebunden war, ausgetrieben wird.A method according to the main claim is used to solve this problem suggested. For this purpose, an "exergy-maintaining compressor" is to be operated in the circuit which is the temperature difference between primary temperature and technical exploits usable temperature, to add a medium from a lower temperature to technically usable temperature. Instead of just Cooling down, during which all exergy is lost, can be achieved with the use of a Exergy-maintaining compressor "a part of the exergy can be used. In the claims 2 and 8 show various basic options for executing exergy-preserving Compressors ". According to claim 2, there is a possibility the exergy-preserving compression in the known application of a thermal Compressor based on the principle of an absorption process. In this case the thermal compressor used to drive a heat pump, and its two temperature levels are considerably higher than in the known applications. Otherwise it is However, the functionality is analogous to that known from the prior art. The primary heat is fed to an expeller in which a gaseous first medium passes through Energy supply from a liquid or solid, second medium in which it is dissolved or was bound, is driven out.
Das ausgetriebene erste Medium wird in einem Kondensator auf einem technisch nutzbaren Temperaturniveau kondensiert, das kondensierte erste Medium wird nach dem Prinzip einer Wärmepumpe nach Durchlaufen eines Rekuperativwärmetauschers in einem Drosselventil oder einer Pumpe entspannt und nimmt anschließend in einem Verdampfer Energie auf niedrigem Temperaturniveau auf, worauf im Rekuperativwärmetauscher die vorher entzogene Wärme wieder zugeführt wird. Anschließend wird das erste Medium zu einem Absorber geführt, in dem es wieder in dem zweiten flüssigen oder festen Medium gelöst bzw. gebunden wird. Die Temperatur im Absorber ist ebenfalls auf einem technisch nutzbaren Niveau, so daß die dort anfallende Absorptionswärme genutzt werden kann. Die "reiche"Lösung beider Medien wird von einer Pumpe wieder zum Austreiber geführt, während die "arme" Lösung über ein Drosselventil und gegebenenfalls über ein Rekuperativ-Wärmetauscher-System in den Absorber fließt. Bei festem Medium erfolgt der Transport über ein Schleusensystem. Die im Kondensator und im Absorber anfallende t'iärrne wird in anschließenden Wärme-Kraft-Prozessen genutzt.The expelled first medium is in a condenser on a technically usable temperature level condenses, the condensed first medium is based on the principle of a heat pump after passing through a recuperative heat exchanger relaxed in a throttle valve or a pump and then takes in one Evaporator energy at a low temperature level, whereupon in the recuperative heat exchanger the previously withdrawn heat is supplied again. Then the first medium led to an absorber, in which it is again in the second liquid or solid Medium is dissolved or bound. The temperature in the absorber is also at one technically usable level, so that the heat of absorption occurring there is used can be. The "rich" solution of both media will be from a pump again led to the expeller, while the "poor" solution via a throttle valve and optionally flows into the absorber via a recuperative heat exchanger system. In the case of a solid medium, it is transported via a lock system. The one in the condenser and the heat generated in the absorber is used in subsequent heat and power processes utilized.
Das vorgeschlagene System hat den Vorteil, daß der Absorptionsprozeß die Temperaturdifferenz zwischen Austreiber und Absorber zumindest teilweise zur Umwandlung in Kompressionsenergie ausnutzt. Zumindest dieser Anteil der Exergie kann in dem angeschlossenen Wärmepumpenprozeß genutzt werden und erhöht somit den Wirkungsgrad.The proposed system has the advantage that the absorption process the temperature difference between the expeller and absorber at least partially Utilizes conversion into compression energy. At least this part of the exergy can be used in the connected heat pump process and thus increases the Efficiency.
Im Anspruch 3 wird in besonderer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, als Zufuhr für die Wärmepumpe einen Teil der Abwärme aus den Wärme-Kraft-Prozessen zu nutzen, was ebenfalls eine günstige Ausnutzung der Möglichkeit zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist.In claim 3 it is proposed in a special embodiment of the invention, as a supply for the heat pump, part of the waste heat from the heat and power processes to use, which is also a favorable exploitation of the possibility of increasing the Efficiency is.
Im vierten Anspruch werden Stoffpaare für den Hochtemperatur-Sorptionsprozeß vorgeschlagen, nämlich Wasser und hygroskopische Medien, wie z.B. Salze und Hydroxide.In the fourth claim are pairs of substances for the high-temperature sorption process suggested, namely water and hygroscopic media such as salts and hydroxides.
Alternativ dazu sieht der Anspruch 5 andere geeignete Stoffpaare, nämlich C02 bzw. SO2 und Metalloxide vor, bei deren Bindung dann Karbonate bzw. Sulfate oder Sulfite entstehen.Alternatively, claim 5 provides other suitable pairs of substances, namely C02 or SO2 and metal oxides, which then bind carbonates or Sulphates or sulphites are formed.
In den Ansprüchen 6,7 und 8 werden Vorrichtuncren zur Durchführunc: des Verfahrens vorgeschlagen, welche im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert werden.In claims 6, 7 and 8, devices are used to carry out: of the method proposed, which will be explained in more detail below with reference to the drawing explained.
In den Ansprüchen 9 und 10 werden ein alternatives Ver- fahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen. In diesem Falle wird der "exergieerhaltende Kompressor" nicht durch einen Sorptionskreislauf sondern durch einen Wellen-Energietauscher verwirklicht. Solche Wellen-Energietauscher sind als Wärmetransformatoren für verschiedene Anwendungsfälle bekannt (z.B. Croes, N.: "The Principle of the Pressure-Wave-M:ichine as Used for Charging Diesel Engines", Proc. of the 11. International Symposium on Shock Tubes and Waves, Seattle, Washington, July 11-14, 1977). In diesem Falle wird besonders vorgeschlagen, daß der Wellen-Energietauscher gerade so betrieben wird, daß die Endtemperatur und der Enddruck des treibenden und des zu treibenden Gases gleich sind, so daß die beiden Ausgänge verbunden werden können. Außerdem wird der Wellen-Energietauscher mit einem auf hoher Temperatur befindlichen treibenden Gas betrieben und nutzt die Temperaturdifferenz zwischen der Anfangstemperatur und der technisch verwertbaren Temperatur dazu, Gas von niedrigerer Temperatur ebenfalls auf das technisch verwertbare Niveau anzuheben. Die entsprechende Vorrichtung nach Anspruch 10 wird ebenfalls anhand der Zeichnung noch näher erläutert.In claims 9 and 10 an alternative version travel and an associated device for carrying out this method is proposed. In this case, the "exergy-maintaining compressor" is not passed through a sorption cycle but realized by a wave energy exchanger. Such wave energy exchangers are known as heat transformers for various applications (e.g. Croes, N .: "The Principle of the Pressure-Wave-M: ichine as Used for Charging Diesel Engines", Proc. of the 11th International Symposium on Shock Tubes and Waves, Seattle, Washington, July 11-14, 1977). In this case it is particularly proposed that the wave energy exchanger is operated just so that the final temperature and the final pressure of the driving and the gas to be driven are the same, so that the two outputs are connected can. In addition, the wave energy exchanger is at a high temperature located driving gas and uses the temperature difference between the initial temperature and the technically usable temperature, gas of lower Also to raise the temperature to the technically usable level. The corresponding Apparatus according to claim 10 is also explained in more detail with reference to the drawing.
Der technische Hintergrund der Erfindung und die erfindungswesentlichen Teile werden in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Sorptionskreislauf, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Wellen-Energietauscher und Fig. 3 ebenfalls ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Wellen-Energietauscher.The technical background of the invention and what is essential to the invention Parts are described in the drawing using exemplary embodiments. Show it Fig. 1 shows an embodiment of the invention with a sorption circuit, Fig. 2 a Embodiment of the invention with a wave energy exchanger and FIG. 3 likewise another embodiment of the invention with a wave energy exchanger.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführung mit einem Sorptionskreislauf dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ähnelt i..l im Prinzip einer Absorptions-Kältemaschine, jedoch mit einer anderen Auslegung, die dem neuen erfindungsgemäßen Verwendungszweck angepaßt ist. In einem Aus treiber 1 wird auf einer hohen Temperatur T1 die Wärmemenge Q1 eingekoppelt. Dadurch wird dus einem flüssigen Medium, in welchem ein gasförmiges Medium gebunden bzw. gelöst war, das gasförmige Medium ausgetrieben.In Fig. 1 is an embodiment according to the invention with a sorption circuit shown. This embodiment is basically similar to an absorption refrigeration machine, but with a different interpretation, the new purpose according to the invention is adapted. In an off driver 1, the amount of heat is at a high temperature T1 Q1 coupled. This creates a liquid medium in which a gaseous Medium was bound or dissolved, expelled the gaseous medium.
Es gelangt in einen Kondensator 2, wo es seine Wärme auf einem technisch ausnutzbaren Temperaturniveau T2 abgibt uiid dabei auf die Temperatur T4 abgekühlt wird. Die Temperatur T4 ist größer oder gleich der Temperatur T3 des 3 dem Kondensator zugeführten Kühlmittels.Anschließend wird die im Kondensator entstandene Flüssigkeit in einem Drosselventil 5 entspannt, wodurch sie sich weiter auf die Temperatur T5 abkühlt. Diese TemperaturT5kann niedriger als die Umgebungstemperatur 5 liegen. Dadurch kann in einem Verdampfer 6 über Wärmeaustauschflächen 7 Wärme aus der Umgebung auf der Temperatur T3 zugeführt werden. Hier kann selbstverständlich auch billig verfügbare Niedertemperaturwärme eingekoppelt werden. Die Temperatur des Mediums erhöht sich dadurch auf die Temperatur T6, welche kleiner oder gleich T3 ist.It gets into a condenser 2, where it gets its heat on a technically Usable temperature level T2 emits uiid cooled to temperature T4 will. The temperature T4 is greater than or equal to the temperature T3 of the 3 of the capacitor Then the liquid created in the condenser is used relaxed in a throttle valve 5, whereby it is further reduced to the temperature T5 cools down. This temperature T5 can be lower than the ambient temperature 5. This allows heat from the environment in an evaporator 6 via heat exchange surfaces 7 are supplied at temperature T3. Here, of course, can also be cheap available low-temperature heat can be coupled in. The temperature of the medium increases as a result to the temperature T6, which is less than or equal to T3.
Durch ein System von Rekuperativwärmetauschern 4, 8 durch welche der Flüssigkeit vor dem Drosselventil 5 Wärme entzogen wird, die hinter dem Verdampfer 6 wieder eingeko~opel wird, kann die Ausbeute bei der Wärmeeinkopplung im Verdampfer 6 erhöht werden. Anschließend gelangt das Gas mit einer Temperatur T7, die bei Verwendung von Rekuperativwärmetauschern kleiner oder gleich T4 ist, in einen Absorber 9. In diesem Absorber 9 wird das Gas wieder in dem flüssigen Medium des Sorptionskreises gelöst bzw. gebunden, wobei die freiwerdende Wärme über Wärmeaustauschflächen 10 abgeführt wird. Der Absorber befindet sich auf einem technisch nutzbaren Temperaturniveau T2. Die "reiche" Lösung wird von einer Pumpe 11 wieder in den Austreiber befördert, während gleichzeitig die "arme" Lösung vom Austreiber 1 über ein Drosselventil 13 in den Absorber 9 gelangt. Sofern technisch möglich, kann auch in diesem Kreislauf ein Rekuperativ-Wärmetauscher-System 12, 14 hinter der Pumpe 11 bzw. vor dem Drosselventil 13 vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung wirkt der Sorptionskreislauf wie ein Kompressor, welcher von der Temperaturdifferenz zwischen T1 und T2 angetrieben wird. Die im Absorber 9 auf der Temperatur T2 ausgekoppelte Wärme kann in einem nachgeschalteten Wärme-Kraft-Prozeß 16, 18, 19 verwendet werden. Ebenso kann die im Kondensator 2 ausgekoppelte Wärme auf der Temperatur T'2 in einem nachgeschalteten Kraft-Wärme-Kopplungsprozeß 15, 18, 19 genutzt werden, beispielsweise zum Antrieb eines Generators 17. Dort fällt eine entsprechende Abwärmemenge Q2 an, von der ein kleiner Teil z.B. auch genutzt werden kann, um am Verdampfer 6 als zusätzliche Wärme Q3 eingekoppelt zu werden. Im Prinzip kann je nach den technischen Möglichkeiten auch der Wärmeinhalt des ausgetriebenen Gases, dessen Exergie sonst teilweise verlorengehen würde, rekuperiert werden. Mit einem (gestrichelt angedeuteten) Wärmetauscher 20, in dem das Gas isobar abgekühlt wird, könnte Wärme entzogen und (wie ebenfalls gestrichelt angedeutet) zur Vorwärmung der "armen" Lösung mitbenutzt werden.Through a system of recuperative heat exchangers 4, 8 through which the Liquid before the throttle valve 5 heat is withdrawn, which is behind the evaporator 6 is poured in again, the yield can be reduced by coupling the heat in the evaporator 6 can be increased. Then the gas reaches a temperature T7, which is when using of recuperative heat exchangers is less than or equal to T4, in an absorber 9. In This absorber 9 is the gas again in the liquid medium of the sorption circuit dissolved or bound, the released heat via heat exchange surfaces 10 is discharged. The absorber is on one technically usable temperature level T2. The "rich" solution is returned by a pump 11 transported into the expeller while at the same time the "poor" solution from the expeller 1 reaches the absorber 9 via a throttle valve 13. If technically possible, can also have a recuperative heat exchanger system 12, 14 behind in this circuit the pump 11 or before the throttle valve 13 are provided. With this arrangement the sorption cycle acts like a compressor, which depends on the temperature difference is driven between T1 and T2. The decoupled in the absorber 9 at the temperature T2 Heat can be used in a downstream heat and power process 16, 18, 19. Likewise, the heat coupled out in the condenser 2 can be at temperature T'2 in one downstream power-heat coupling process 15, 18, 19 are used, for example to drive a generator 17. There is a corresponding amount of waste heat Q2, A small part of which can also be used, for example, to be used on the evaporator 6 as an additional Heat Q3 to be coupled. In principle, depending on the technical possibilities also the heat content of the expelled gas, the exergy of which is otherwise partially lost would be recuperated. With a (indicated by dashed lines) heat exchanger 20, in which the gas is cooled isobarically, heat could be extracted and (as also dashed indicated) can also be used to preheat the "poor" solution.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Wellen-Energietauscher 22. In einem Heizer 21 wird eine Wärmemenge Q1 einem Gas zugeführt, das von einem mittleren Temperaturniveau T5 auf das hohe Temperaturniveau T1 aufgeheizt wird. Dieses auf T1 erhitzte Gas wird dem Wellen-Energietauscher 22 zugeführt. Der Wellen-Energietauscher wirkt als Wärmetransformator, so daß die Temperatur des treibenden Gases von T1 auf T2 erniedrigt wird, während gleichzeitig ein getriebenes Gas, welches dem Wellen-Energietauscher auf der anderen Seite zugeführt wird, von der niedrigen Temperatur T3 ebenfalls auf die Temperatur T2 angehoben wird. Die gesamte nunmehr auf der Temperatur T2 befindliche Gasmenge wird durch einen Wärmetauscher 23 geführt, in welchem die Wärme ausgekoppelt und einem nachgeschalteten Wärme-Kraft-Prozeß 24, 25, 26 zugeführt wird.Fig. 2 shows an embodiment of the invention with a wave energy exchanger 22. In a heater 21, an amount of heat Q1 is supplied to a gas that is produced by a medium temperature level T5 is heated to the high temperature level T1. This gas heated to T1 is fed to the wave energy exchanger 22. The wave energy exchanger acts as a heat transformer, so the temperature of the driving Gas is lowered from T1 to T2, while at the same time a driven gas, which fed to the wave energy exchanger on the other hand, from the low one Temperature T3 is also raised to temperature T2. The whole now The amount of gas at temperature T2 is passed through a heat exchanger 23, in which the heat is decoupled and a downstream heat and power process 24, 25, 26 is fed.
Hinter dem Wärmetauscher 23 wird der Gasstrom, der jetzt die Temperatur T4 hat, aufgeteilt, wobei etwa ein Drittel des Stromes über einen Kompressor 27 unter Erhöhung seiner Temperatur auf T5 zurück zum Heizer 21 geführt wird, während die anderen zwei Drittel unter Auskopplung von Kraft, beispielsweise in einer Turbine 28, expandiert werden. Dadurch erniedrigt sich die Temperatur soweit, daß in einem Wärmetauscher 30 Umgebungswärme oder Niedertemperaturwärme auf der Temperatur T3 zugeführt werden kann. Anschließend wird dieser Zweig des Kreislaufs zu dem Niedertemperatureingang des Wellen-Energieaustauschers 22 geführt. Die Turbine 28 kann einen Generator 29 antreiben und/oder zum Antrieb des Kompressors 27 dienen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es wieder möglich, einen Teil der Abwärme Q2 aus dem Wärme-Kraft-Prozeß 24, 25, 26 als Wärmemenge Q3 dem Wärmetauscher 30 wieder zuzuführen.Behind the heat exchanger 23 is the gas flow, which is now the temperature T4, with about a third of the flow through a compressor 27 is passed back to the heater 21 while increasing its temperature to T5 the other two thirds with extraction of power, for example in a turbine 28, to be expanded. This lowers the temperature so much that in one Heat exchanger 30 ambient heat or low-temperature heat at temperature T3 can be fed. This branch of the circuit then becomes the low temperature input of the wave energy exchanger 22 is performed. The turbine 28 can be a generator 29 drive and / or serve to drive the compressor 27. Also in this embodiment it is possible again to use part of the waste heat Q2 from the heat and power process 24, 25, 26 to be fed back to the heat exchanger 30 as the amount of heat Q3.
In Fig. 3 ist ein weiteres, besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In einem Heizer 31 wird eine Wärmemenge Q1 einem Gas zugeführt, dessen Temperatur sich von T6 auf den hohen Wert T1 erhöht. Dies auf T1 erhitzte Gas wird einem Wellen-Energietauscher 32 zugeführt.In Fig. 3 is a further, particularly simple embodiment of the invention shown. In a heater 31, an amount of heat Q1 becomes a gas supplied, the temperature of which increases from T6 to the high value T1. This on T1 heated gas is fed to a wave energy exchanger 32.
Dieser wirkt als Wärmetransformator, so daß die Temperatur des treibenden Gases von T1 auf T2 erniedrigt wird, während gleichzeitig ein getriebenes Gas, welches dem Wellenenergietauscher 32 auf der anderen Seite zugeführt wird von der niedrigen Temperatur T3 ebenfalls auf die Temperatur T2 angehoben wird. Die gesamte sich nunmehr auf der Temperatur T2 befindliche Gasmenge wird in zwei etwa gleich grosse Teilströme geteilt. Ein Teilstrom wird einer Turbine 33 zugeführt, wo das Gas sich unter Abkühlung auf T4 entspannt.This acts as a heat transformer, so that the temperature of the driving Gas is lowered from T1 to T2, while at the same time a driven gas, which is fed to the wave energy exchanger 32 on the other hand from the low Temperature T3 is also raised to temperature T2. The whole now The amount of gas at temperature T2 is divided into two substreams of approximately the same size divided. A partial flow is fed to a turbine 33, where the gas is cooled down relaxed on T4.
Anschließend wird ihm durch den Wärmetauscher 35 die Wärmemenge Q2 entzogen. Dabei kühlt das Gas sich von T4 auf T5 ab. Es wird dann durch den Verdichter 38 komprimiert und dabei auf den im Heizer 31 herrschenden Druck gebracht, an dessen Eintritt es die Temperatur T6 aufweist. Der andere Teilstrom gelangt mit der Temperatur T2 in die Turbine 36, wobei das Gas sich auf die Temperatur T3 abkühlt, mit der es dann wieder dem Wellen-Energietauscher 32 zugeleitet wird.Subsequently, the amount of heat Q2 is given to him by the heat exchanger 35 withdrawn. The gas cools down from T4 to T5. It is then through the compressor 38 compressed and thereby brought to the pressure prevailing in the heater 31, at its Entry it has the temperature T6. The other partial flow comes with the temperature T2 into the turbine 36, the gas cooling down to the temperature T3 with which it is then fed back to the wave energy exchanger 32.
Der Vorteil der Erfindung soll anhand von Fig. 1 noch mit einem Zahlenbeispiel erläutert werden.The advantage of the invention is to be based on FIG. 1 with a numerical example explained.
Es seien: Die Temperatur T1 im Austreiber 1800 K die Temperatur T2 im Absorber 800 K die niedrige Temperatur T3 etwa 300 K.Let: the temperature T1 in the expeller 1800 K be the temperature T2 in the absorber 800 K the low temperature T3 is about 300 K.
Von der im Austreiber zugeführten Wärmemenge Q1 werde 1/2 für die Desorption und 1/2 zur Aufwärmung der Medien verwendet.1/2 of the amount of heat Q1 supplied in the expeller will be used for the Desorption and 1/2 used to warm up the media.
Könnte die ganze Temperaturdifferenz zwischen 1800 K und 300 K genutzt werden, so wäre der theoretische Wirkungsgrad 1800 - 300 = 0,833, d.h. es könnte maximal 0,833x Q1 in mechanische Energie umgewandelt werden.The whole temperature difference between 1800 K and 300 K could be used the theoretical efficiency would be 1800 - 300 = 0.833, i.e. it could a maximum of 0.833x Q1 can be converted into mechanical energy.
Könnte - wie bisher allgemein - nur die Differenz zwischen 800 K und 300 K genutzt werden, so wäre der theoretische Wirkungsgrad 7 800 - 300 = 0,625, d.h. es könnte maximal 0,625 x Q1 in mechanische Energie umgewandelt werden.Could - as previously generally - only the difference between 800 K and 300 K are used, the theoretical efficiency would be 7 800 - 300 = 0.625, i.e. a maximum of 0.625 x Q1 could be converted into mechanical energy.
Im vorgeschlagenen System geschieht nun folgendes: 1/2 Q1 geht in die Temperaturerhöhung der Medien und kann nur nach Abkühlung auf 800 K genutzt werden. Für diese Hälfte ergibt sich der theoretische Wirkungsgrad # 800 - 300 = 0,625.The following happens in the proposed system: 1/2 Q1 goes into the temperature increase of the media and can only be used after cooling down to 800 K. will. For this half the theoretical efficiency is # 800 - 300 = 0.625.
Auf diesem Wege werden daher maximal 0,312XQ1 in mechanische Energie umgewandelt.In this way, therefore, a maximum of 0.312XQ1 in mechanical energy converted.
Der andere Teil von Q1 kann jedoch besser genutzt werden: Diesen Teil wandelt der Sorptionskreis mit einem theoretischen Wirkungsgrad von n 1800 - 800 = 0,555 in Kompressions-Energie um. Dadurch entstehen maximal 0,277xQ1 an mechanischer Energie.However, the other part of Q1 can be better used: This part the sorption cycle converts with a theoretical efficiency of n 1800 - 800 = 0.555 in compression energy. This results in a maximum of 0.277xQ1 in mechanical terms Energy.
Diese mechanische Energie wird nach dem Prinzip der Absorptionswärmepumpe zum Anheben eines Mediums von T3 = 300 K auf T2 = 800 K benutzt. Der Wirkungsgrad dieses Vorgangs ist 8O--300 = 1,6.This mechanical energy is based on the principle of the absorption heat pump used to raise a medium from T3 = 300 K to T2 = 800 K. The efficiency this process is 80-300 = 1.6.
I Es ergibt sich daher eine Wärmemenge von 0,444xQ1, die im Absorber auf 800 K vorliegt. Dazu kommt noch die nicht umgewandelte Verlustwärme aus dem Sorptionskreis von 0,222 X Q1 ebenfalls auf 800 K. Insgesamt liegt damit im Absorber eine Wärmemenge von O,666XQ1 auf 800 K vor. Dies kann wieder mit r) 8CO - 300 = 0,625 ausgenutzt werden, d.h. I The result is an amount of heat of 0.444xQ1, which in the absorber is at 800 K. In addition, there is the unconverted heat loss from the Sorption circle from 0.222 X Q1 also to 800 K. All in all, this is in the absorber an amount of heat from 0.666XQ1 to 800K. This can again with r) 8CO - 300 = 0.625 can be used, i.e.
es kann dort noch maximal O,416xQ1 in mechanische Energie umgewandelt werden. Für diese Hälfte von Q1 wird somit tatsächlich X 1800 - 300 erreicht.a maximum of 0.416xQ1 can still be converted into mechanical energy there will. For this half of Q1, X 1800 - 300 is actually reached.
Insgesamt entstehen in dem Prozeß maximal 0,416SQ1 + 0,312xQ1 = 0,728xQ1 an mechanischer Energie, d.h. der theoretische Wirkungsgrad ist # ges. 0,728.In total, the process produces a maximum of 0.416SQ1 + 0.312xQ1 = 0.728xQ1 of mechanical energy, i.e. the theoretical efficiency is # total. 0.728.
Dieser Wert kann sich je nach Aufteilung von Q1 in Temperaturerhöhung der Medien und Desorption verschieben; er liegt jedoch immer zwischen 1800 - 300 und X 800 - 300.Depending on the division of Q1, this value can result in a temperature increase move the media and desorption; however, it is always between 1800 and 300 and X 800 - 300.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2584801A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-01-16 | Electricite De France | HEAT PUMPING DEVICE AND INSTALLATION |
DE4443107A1 (en) * | 1994-12-03 | 1996-06-05 | Bernhard Lucke | System for recovering and using waste heat or residual energy, esp. generated by thermal energy generators |
CN102878603A (en) * | 2012-10-30 | 2013-01-16 | 哈尔滨工业大学 | Gas-steam circulation combined double-stage coupling heat pump heat supply device |
DE102012200892A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for generating electrical energy |
DE102012217929A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined heat and power plant and method of operation of a combined heat and power plant |
CN106401679A (en) * | 2016-09-28 | 2017-02-15 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | Thermoelectric unit with peak regulation and heat storage functions |
-
1983
- 1983-08-01 DE DE19833327752 patent/DE3327752A1/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2584801A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-01-16 | Electricite De France | HEAT PUMPING DEVICE AND INSTALLATION |
EP0211726A1 (en) * | 1985-07-10 | 1987-02-25 | Electricite De France | Heat-pumping device and thermal separation plant using this device |
DE4443107A1 (en) * | 1994-12-03 | 1996-06-05 | Bernhard Lucke | System for recovering and using waste heat or residual energy, esp. generated by thermal energy generators |
DE102012200892A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for generating electrical energy |
DE102012217929A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Combined heat and power plant and method of operation of a combined heat and power plant |
US9726441B2 (en) | 2012-10-01 | 2017-08-08 | Siemens Aktiengesellshcaft | Cogeneration power plant and method for operating a cogeneration power plant |
CN102878603A (en) * | 2012-10-30 | 2013-01-16 | 哈尔滨工业大学 | Gas-steam circulation combined double-stage coupling heat pump heat supply device |
CN102878603B (en) * | 2012-10-30 | 2014-10-15 | 哈尔滨工业大学 | Gas-steam circulation combined double-stage coupling heat pump heat supply device |
CN106401679A (en) * | 2016-09-28 | 2017-02-15 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | Thermoelectric unit with peak regulation and heat storage functions |
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