Схема устройства изображена на фиг.1, где 1 - аммиачный компрессор; 2 - аммиачно-углекислый теплообменник; 3 - реактивная аммиачная турбина; 4 - ресивер (сборник) жидкого аммиака; 5 - аммиачно водяной радиатор; 6 - насос высокого давления жидкой двуокиси углерода (СО2); 7 - углекислый радиатор; 8 - углекислая турбина (УКТ); 9 - углекислый водяной радиатор; 10 - рессивер (сборник) жидкого углекислого газа; 11 - генератор электрического тока; 12 - трубопровод проточной воды.
На фиг.2 изображен термодинамический цикл аммиачного компрессора в координатах ТºК=F(S),
абсолютная температура NH3 (ТºК) в функции энтропии
линия 1’-2’- адиабата (изоэнтропа сжатия) влажного пара аммиака; линия 2’-3’- изотерма (изобара) конденсации паров аммиака; линия 3’-4’ - адиобата (изоэнтропа) расширения аммиака в реактивной аммиачной турбине (РАТ); линия 4’-1’ изотерма (изобара) кипения влажных паров аммиака; S1’ -энтропия начала кипения аммиака NH3 при Т=268 К; S3’ - энтропия конца конденсации паров аммиака; S2’ - энтропия начала конденсации паров аммиака; S1” - конец кипения аммиака при температуре Т=268 К.
На фиг.3 изображен термодинамический цикл углекислой турбины (СО2) в координатах Т°К=Ф(S),
абсолютная температура двуокиси углерода (Т°К) в функции энтропии
На фиг.4 изображена реактивная аммиачная турбина (РАТ), вид по стрелке А, где v - скорость истечения NH3 из выходного сопла РАТ (м/с); w - скорость окружная выходного сечения РАТ (м/с); r - радиус колеса РАТ (м). Без учета гидравлических потерь при условии, когда v=w, коэффициент полезного действия РАТ равен единице. Элементарный термодинамический расчет. Физико-химические свойства равновесного состояния жидкость-пар двуокиси углерода (СО2) берем из таблицы 28. Физико-химические свойства равновесного состояния жидкость-пар аммиака (NH3) берем из таблицы 29. Таблицы 28; 29 помещены на стр 234, 236 соответственно в книге: Т.Н. Андрианова, Б.В. Дзампов, В.Н. Зубарев, С.А. Ремизов. Сборник задач по технической термодинамике. - М.: Энергоиздат, 1981. Теплоемкость СО2 в функции температуры изложена в таблице 10 стр.182-183. Расчет аммиачного компрессора (АК) и реактивной аммиачной турбины (РАТ). Принимаем:
Определяем: 1) Удельную холодопроизводительность АК - Qо.
2) Удельную теплопроизводительность АК=
3) Работу, затраченную в цикле АК - Qак= 4) Тепловой коэффициент АК
(Qкип)268 - тепло кипения аммиака при Х1 - степень сухости аммиака в точке 1`; Х4 - степень сухости аммиака в точке 4`;
Степень сухости расчитываем по формулам
Qo - удельная холодопроизводительность; Qo=305,6033(0,7986-0,2829)=157,5996 ккал; Qак - удельная мощность потребная для привода АК: Qак=(Qкак)353-Qo=216,1555-157,5996=58,5559 ккал;
QРАТ - удельная мощность реактивной аммиачной турбины (РАТ) расчитывается по формуле из уравнения Бернулли
Принимаем: V3 = 10 м/с,
Расчет углекислой турбины (УКТ).
Принимаем для УКТ: T3=343 K; P3=? Т4=303 K; P4=70,66кг/м2 K=1,275; QCO2=Cp3T3-Cp4T4=0,8878·343-0,8486·303=47,3896кДж/кг;
Qр - располагаемое тепло (ккал): Qp=(Qкак)353=216,1555 ккал. Qn - тепло потребное для работы УКТ (ккал):
Из таблицы 10; 28
Qn=11,32+14,7129=26,0329 ккал. Тогда
qСО2 - мощность УКТ; qСО2=11,32·8,3032=93,99 кг. Qсж - удельная мощность жидкой двуокиси углерода:
принимаем
qсж - мощность потребная для сжатия двуокиси углерода:
или 76,65 нw или 104,7357 л.с. Qв’ - тепло, полученное из воды (ккал); Qв’=Qo=157,996 ккал; Qв” - тепло, отданное в воду (ккал);
Потери тепла
Изобретение решает энергетическую и экологическую проблему на земле. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство для получения электроэнергии из тепла воды, состоящее из аммиачного компрессора, реактивной аммиачной турбины, углекислой турбины, насоса жидкой двуокиси углерода, генератора электрического тока, теплообменников, отличающееся тем, что выход из аммиачного компрессора связан с аммиачно-углекислым теплообменником, выход из аммиачно-углекислого теплообменника связан с входом в реактивную аммиачную турбину, выход из реактивной аммиачной турбины связан с входом в аммиачно-водяной радиатор, установленный в проточной воде трубопровода, выход из аммиачно-водяного радиатора связан с входом в аммиачный компрессор, выход жидкой двуокиси углерода из насоса высокого давления связан с углекислым радиатором, установленным в аммиачно-углекислом теплообменнике, выход из углекислого радиатора связан с входом в углекислую турбину, выход из углекислой турбины связан с углекисло-водяным радиатором, установленным в потоке воды трубопровода, выход из углекисло-водяного радиатора связан с входом в насос высокого давления жидкой двуокиси углерода; углекислая турбина, насос высокого давления жидкой двуокиси углерода, аммиачный компрессор, реактивная аммиачная турбина, генератор электрического тока - все установлены на одном валу. 2. Способ получения электроэнергии из тепла воды заключается в использовании воды в начале потока в качестве холодильника паров двуокиси углерода и подогревателя насыщенных паров аммиака в конце потока, мощность, вырабатываемая углекислой турбиной, используется на привод аммиачного компрессора, жидкостного насоса высокого давления двуокиси углерода и для выработки электроэнергии, при этом температура аммиака перед поступлением в аммиачный компрессор Т1’=268К (-5ºС), давление аммиака перед поступлением в аммиачный компрессор Р1’=3,475 кг/см2, температура аммиака на выходе из аммиачного компрессора Т2’=353К (80ºС), давление аммиака на выходе из аммиачного компрессора Р3’=34,55 кг/см2, температура двуокиси углерода на входе в углекислую турбину Т3=343К, давление двуокиси углерода на входе в углекислую турбину Р3=127,2038 кг/см2, температура двуокиси углерода на выходе из углекислой турбины Т4=303К (30ºС), давление двуокиси углерода на выходе из углекислой турбины Р4=70,6688 кг/см2, при этих параметрах тепло нагрева от конденсации паров двуокиси углерода равно 122,1662 ккал, а тепло кипения паров аммиака равно 157,5935 ккал, полученное тепло из воды 157,5995-122,1642=35,4354 ккал расходуется на производство электроэнергии 18,3962 ккал, остаток 35,4354-18,3942=17,0392 ккал составляют потери, коэффициент полезного действия устройства
Версия для печати |
,
где линия а-к - начало кипения NH3; линия к-б - линия конца кипения аммиака; точка "к"
- точка критических параметров аммиака;
- удельное тепло конденсации паров
аммиака в ккал.
,
,
t - тепловой коэффициент АК;
- удельная мощность УКТ.
- тепло конденсации паров СО2
при Т4=T1=303 К
- полезная мощность, вырабатываемая
генератором электрического тока засчет тепла воды
Qэ - полезное тепло;
Q - располагаемое тепло;
.
