RU2353821C2

RU2353821C2 - Method of operating energy-generating system and energy-generating system to this end

Info

Publication number: RU2353821C2
Application number: RU2006131468/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Анатольевич Дядик (UZ); Анатолий Анатольевич Дядик; Виктор Владимирович Даукш (UZ); Виктор Владимирович Даукш
Original assignee: Анатолий Анатольевич Дядик; Виктор Владимирович Даукш
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2009-04-27
Also published as: RU2006131468A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: proposed method and system for implementing the method are meant for use in central and automated heating systems, hot water and energy supply and stand-alone energy supply systems. The method involves heat generation using a jet heat-generating device, feeding the heated liquid medium to the user and returning the cooled liquid medium from the user for subsequent heating in the gas-liquid jet device. Energy of the non-condensed gas component of the gas-liquid mixture is taken in and used for generating additional pressure of water coming into the device. Atmospheric air is compressed, and in the gas cycle for pumping heat from the atmosphere and hydrosphere, compression and expansion are carried out in an expansion engine. Electrical energy is obtained from phyto-products obtained in the phyto-complex, linked to a fuel cell and an electro-pyrolysis reactor, and also linked to the circuit for sanitary and process water conditioning. The process cycle is activated by superheated water, which is fed from the generator of superheated water. The system has a jet heat-producing apparatus, made in form of a water-heating gas-liquid jet apparatus, whose outlet of a stream of hot liquid medium is connected to a heat user, while its inlet has a tapering nozzle connected to the outlet of cooled liquid medium from the user, forming a circulation loop of liquid medium, which also has a generator of superheated water, made in form of an electrode water-heating device of the flow type. The system also has expansion valves which use energy of the uncondensed gas component of actuating medium for generating additional pressure of water coming into the system, an aerodynamic evaporator for collecting heat from the hydrosphere, an electro-pyrolysis reactor, linked to the fuel cell and phyto-complex for obtaining electrical energy from phyto-products, a hydrocyclone and elevator, through which the electro-pyrolysis reactor is connected to the circuit for sanitary and process water conditioning. The inlet of the tapered nozzle of the water-heating gas-liquid jet apparatus is made in form of a system of coaxially arranged nozzles for compressing atmospheric air. The technical outcome is obtaining an energy carrier through a stand-alone energy generating system.

EFFECT: obtaining an energy carrier through a stand-alone energy generating system.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к струйным установкам, в которых возможно организовать процесс нагрева перекачиваемой в контуре жидкой среды, и может быть использовано в системах центрального и автономного отопления, горячего водоснабжения и энергоснабжения.The invention relates to the field of inkjet technology, mainly to jet installations, in which it is possible to organize the process of heating the fluid pumped in the circuit, and can be used in central and autonomous heating systems, hot water supply and power supply.

Как известно из закона сохранения энергии для потока жидкости, в котором начало координат непрерывно совпадает с центром тяжести движущегося элемента жидкости и, следовательно, последний неподвижен относительно системы координат, следует (после ряда преобразований), что для 1 кг жидкости:As is known from the energy conservation law for a fluid flow, in which the coordinate origin continuously coincides with the center of gravity of the moving fluid element and, therefore, the latter is stationary relative to the coordinate system, it follows (after a series of transformations) that for 1 kg of fluid:

где q - общее количество тепла или полная энергия элемента жидкости;where q is the total amount of heat or the total energy of the liquid element;

k - показатель изоэнтропы сжимаемой жидкости;k is the indicator of the isentropic compressible fluid;

Р - давление в потоке жидкости;P is the pressure in the fluid flow;

V - объем элемента жидкости;V is the volume of the fluid element;

q_тр - энергия трения элемента жидкости.q _Tr - the friction energy of the fluid element.

В случае, если поток чисто жидкостной

∞ (реально для воды k≅22 000), a dV=0, dq=dq_тр.In case the flow is purely liquid

∞ (real for water k≅22 000), a dV = 0, dq = dq _tr .

В случае с однородной двухфазной смесью, которая с газодинамической точки зрения является средой сжимаемой, причем более сжимаемой, чем чистый газ, и показатель изоэнтропы в однородной двухфазной смеси является функцией показателя изоэнтропы и объемного соотношения фаз в смеси (Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978, с.25). При обычных условиях коэффициент изоэнтропы будет изменяться от k=22000 (жидкостной поток) до k=1,285 (газовый поток).In the case of a homogeneous two-phase mixture, which from a gas-dynamic point of view is a compressible medium, more compressible than pure gas, and the isentropic index in a homogeneous two-phase mixture is a function of the isentropic index and the volume ratio of phases in the mixture (Fisenko V.V. Critical two-phase flows M.: Atomizdat, 1978, p.25). Under normal conditions, the isentropic coefficient will vary from k = 22000 (liquid stream) to k = 1.285 (gas stream).

Как видно, от величины "k" будет зависеть количество тепла, которое может быть получено в двухфазной системе.As you can see, the amount of heat that can be obtained in a two-phase system will depend on the value of "k".

Как известно возможна организация процесса смешения и нагрева жидкости в струйном аппарате в скачке давления. В свою очередь для организации скачка давления необходимо выполнение ряда условий, в частности была установлена следующая зависимость:As you know, it is possible to organize the process of mixing and heating the liquid in a jet apparatus in a pressure jump. In turn, to organize a pressure jump, a number of conditions must be met, in particular, the following relationship was established:

где P₁ - давление перед скачком давления;where P ₁ is the pressure before the pressure surge;

P₂ - давление в скачке давления;P ₂ is the pressure in the pressure jump;

β - объемное соотношение паровой и жидкой фаз в скачке давления;β is the volume ratio of vapor and liquid phases in the pressure jump;

k - показатель изоэнтропы однородной двухфазной смеси;k is the isentropic index of a homogeneous two-phase mixture;

М - число Маха в смеси.M is the Mach number in the mixture.

Также установлено, что давление перед скачком и давление в скачке являются взаимно зависимыми величинами и что между давлением перед скачком P₁ и давлением в скачке Р₂ существует определенная зависимость, определяемая показателем изоэнтропы и объемным соотношением фаз в смеси сред, что в свою очередь позволяет создать требуемую для реализации описываемого способа геометрию струйного аппарата.It was also established that the pressure before the shock and the pressure in the shock are mutually dependent values and that there is a certain relationship between the pressure before the shock P ₁ and the pressure in the shock P ₂ , determined by the isentropic index and the volume ratio of phases in the mixture of media, which in turn allows you to create the geometry of the inkjet apparatus required to implement the described method.

Проведенные исследования показали также, что существенное значение имеет механизм перехода в двухфазное состояние, механизм течения в двухфазном состоянии и механизм перехода из двухфазного состояния в однофазное или практически однофазное, т.е. в жидкостной поток с микроскопическими паровыми пузырьками. Существенное значение также имеет однородность полученного двухфазного потока, что достигается за счет того, что в процессе преобразования однофазного потока в двухфазный последний преобразуют в сверхзвуковой поток, при этом достигается возможность в более широком диапазоне варьировать газосодержание потока при меньших энергетических затратах.The studies also showed that the mechanism of transition to a two-phase state, the mechanism of flow in a two-phase state, and the mechanism of transition from a two-phase state to a single-phase or practically single-phase state, i.e. into a liquid stream with microscopic vapor bubbles. The homogeneity of the obtained two-phase stream is also of great importance, which is achieved due to the fact that during the process of converting a single-phase stream to a two-phase, the latter is converted into a supersonic stream, while it is possible to vary the gas content of the stream over a wider range at lower energy costs.

Важное значение для повышения эффективности тепловыделения имеет процесс торможения потока с переходом потока в практически однофазный или, что более точно, в жидкостной поток с парогазовыми микроскопическими пузырьками.The process of flow inhibition with the transition of the flow into practically single-phase or, more precisely, into a liquid flow with steam-gas microscopic bubbles is important for increasing the heat release efficiency.

В процессе торможения в двухфазном потоке организуют скачок давления со снижением скорости до дозвукового значения. Скорость звука в газожидкостном потоке во много раз меньше, чем скорость звука не только в жидкости, но и в газе, что позволяет достигать значение М>1 (число Маха) при очень незначительных скоростях потока (5 м/сек в зоне вакуума), то есть затраты энергии относительно малы, а давление после скачка может быть почти в сто раз выше давления до скачка.During braking in a two-phase flow, a pressure jump is organized with a decrease in speed to a subsonic value. The speed of sound in a gas-liquid flow is many times less than the speed of sound not only in a liquid, but also in a gas, which makes it possible to achieve a value of M> 1 (Mach number) at very low flow velocities (5 m / s in a vacuum zone), then there are energy costs are relatively small, and the pressure after the jump can be almost a hundred times higher than the pressure before the jump.

Пропорционально росту давления увеличивается количество жидкой фазы, причем резкий рост давления (скачкообразный рост) приводит к структурной перестройке в жидкости, что способствует выделению большего количества тепла по сравнению с обычным торможением потока в профилированном канале. Дальнейшее выделение тепла будет происходить в основном в теплопотребляющем устройстве, например в батарее водяного отопления, по мере того, как в потоке нагретой жидкости будут охлопываться микроскопические парогазовые пузырьки, что вызвано торможением потока в теплопотребляющем устройстве.In proportion to the pressure increase, the amount of the liquid phase increases, and a sharp increase in pressure (spasmodic growth) leads to a structural transformation in the liquid, which contributes to the release of more heat compared to the usual flow inhibition in the shaped channel. Further heat generation will occur mainly in a heat-consuming device, for example, in a water heating battery, as microscopic vapor-gas bubbles cools in a stream of heated liquid, which is caused by flow inhibition in a heat-consuming device.

Принципиальное значение имеет использование в качестве нагретого теплоносителя пара из парового котла, т.к. использование пара в сочетании со струйным аппаратом позволило создать систему без использования приводных систем с механическим приводом, что значительно повысило надежность работы установки и одновременно повысило эффективность работы установки, поскольку струйный аппарат не только организует циркуляцию нагретой жидкости через теплопотребляющее устройство, но и сам дополнительно, за счет описанных выше преобразований в жидкостном потоке, обеспечивает нагрев жидкости.Of fundamental importance is the use of steam from a steam boiler as a heated heat carrier, because the use of steam in combination with an inkjet apparatus made it possible to create a system without the use of drive systems with a mechanical drive, which significantly increased the reliability of the installation and at the same time increased the efficiency of the installation, since the inkjet apparatus not only organizes the circulation of heated liquid through a heat-consuming device, but also itself, for due to the above transformations in the liquid stream, provides heating of the liquid.

Известна струйная теплогенерирующая установка, содержащая газожидкостной струйный аппарат с соплом и камерой смешения, камеру сгорания, подключенную выходом ко входу в сопло газожидкостного струйного аппарата, систему потребления тепла и сепаратор, при этом выходом газожидкостной струйный аппарат подключен к сепаратору, а система потребления тепла подключена со стороны входа в нее теплоносителя - к выходу жидкости из сепаратора и со стороны выхода из нее теплоносителя - ко входу жидкой среды газожидкостного струйного аппарата, (патент RU 2144145, МКИ F04F 5/54, опубл. 10.01.2000).Known jet heat generating installation containing a gas-liquid jet apparatus with a nozzle and a mixing chamber, a combustion chamber connected to the outlet of the nozzle of the gas-liquid jet apparatus, a heat consumption system and a separator, while the output of the gas-liquid jet apparatus is connected to a separator, and the heat consumption system is connected to the side of the coolant inlet to the fluid exit to the separator and the coolant exit side to the fluid inlet of the gas-liquid jet apparatus (patent RU 2144145, MKI F04F 5/54, publ. 10.01.2000).

Из этого же источника известна струйная теплогенерирующая установка, содержащая камеру сгорания, подключенную выходом к турбине, газожидкостной струйный аппарат с соплом и камерой смешения, систему потребления тепла и сепаратор, при этом сопло газожидкостного струйного аппарата со стороны входа в него подключено к выходу из турбины отработавшей газовой среды, выходом газожидкостной струйный аппарат подключен к сепаратору, а система потребления тепла подключена со стороны входа в нее теплоносителя - к выходу жидкости из сепаратора и со стороны выхода из нее теплоносителя - к входу жидкой среды газожидкостного струйного аппарата.From the same source, a heat-generating jet jet is known that contains a combustion chamber connected to the turbine with an outlet, a gas-liquid jet apparatus with a nozzle and a mixing chamber, a heat consumption system and a separator, while the nozzle of the gas-liquid jet apparatus is connected to the exhaust outlet of the exhaust turbine of a gas medium, with the exit of a gas-liquid jet apparatus connected to the separator, and the heat consumption system is connected from the side of the coolant inlet to the liquid outlet from the separator and with the side of the coolant exit from it - to the inlet of the liquid medium of the gas-liquid jet apparatus.

Известные струйные теплогенерирующие установки обеспечивают нагрев теплоносителя для систем отопления и систем горячего водоснабжения, однако данные системы в большей мере предназначены для использования совместно с газотурбинной установкой и для использования традиционных камер сгорания, что предъявляет повышенные требования к используемым конструкционным материалам и предусматривает использование традиционной системы водяного или воздушного охлаждения, что ведет к ухудшению массогабаритных характеристик установок.Known jet heat generating installations provide heating of the coolant for heating systems and hot water systems, however, these systems are more suitable for use in conjunction with a gas turbine unit and for the use of traditional combustion chambers, which places high demands on the structural materials used and involves the use of a traditional water or air cooling, which leads to a deterioration in the overall dimensions of the plants.

Также известна струйная теплогенерирующая установка, содержащая газожидкостной струйный аппарат с соплом и камерой смешения, камеру сгорания, подключенную выходом к входу в сопло газожидкостного струйного аппарата, систему потребления тепла и сепаратор, при этом выходом газожидкостной струйный аппарат подключен к сепаратору, а система потребления тепла подключена со стороны входа в нее теплоносителя - к выходу жидкости из сепаратора и со стороны выхода из нее теплоносителя - к входу жидкой среды газожидкостного струйного аппарата, при этом камера сгорания образована системой сопел, включающей водяное сопло, воздушное сопло и топливное сопло с формированием зоны горения в камере сгорания и сопле газожидкостного струйного аппарата, при этом водяное сопло выполнено кольцевым с подачей воды вдоль стенки сопла газожидкостного струйного аппарата и формированием вдоль стенки последнего пароводяного теплозащитного слоя, а система потребления тепла со стороны выхода из нее теплоносителя дополнительно подключена к водяному соплу камеры сгорания (патент RU 2202055, МКИ F04F 5/54, опубл. 10.04.2003).Also known is a heat-generating jet apparatus comprising a gas-liquid jet apparatus with a nozzle and a mixing chamber, a combustion chamber connected to an outlet to the nozzle of the gas-liquid jet apparatus, a heat consumption system and a separator, while the gas-liquid jet apparatus is connected to a separator by the output, and the heat consumption system is connected from the inlet of the coolant to the outlet of the liquid from the separator and from the outlet of the coolant to the inlet of the liquid medium of the gas-liquid jet apparatus, the combustion chamber is formed by a nozzle system including a water nozzle, an air nozzle and a fuel nozzle with the formation of a combustion zone in the combustion chamber and a nozzle of a gas-liquid jet apparatus, wherein the water nozzle is annular with water supply along the nozzle wall of the gas-liquid jet apparatus and formation of the last vapor-water jet along the wall a heat-protective layer, and the heat consumption system from the side of the coolant outlet is additionally connected to the water nozzle of the combustion chamber (patent RU 2202055, MKI F04F 5/54, op bl. 04/10/2003).

В другом варианте выполнения известная струйная теплогенерирующая установка содержит камеру сгорания, подключенную выходом к турбине, газожидкостной струйный аппарат с соплом и камерой смешения, систему потребления тепла и сепаратор, при этом сопло газожидкостного струйного аппарата со стороны входа в него подключено к выходу из турбины отработавшей газовой среды, выходом газожидкостной струйный аппарат подключен к сепаратору, а система потребления тепла подключена со стороны входа в нее теплоносителя - к выходу жидкости из сепаратора и со стороны выхода из нее теплоносителя - ко входу жидкой среды газожидкостного струйного аппарата, при этом камера сгорания образована системой сопел, включающей газовое сопло, водяное сопло, воздушное сопло и топливное сопло с формированием зоны горения в топливном сопле и газовом сопле, при этом водяное сопло выполнено кольцевым с подачей воды вдоль стенки газового сопла и формированием вдоль стенки последнего пароводяного теплозащитного слоя, а система потребления тепла со стороны выхода из нее теплоносителя дополнительно подключена к водяному соплу камеры сгорания.In another embodiment, the known jet heat-generating installation comprises a combustion chamber connected to the turbine by an outlet, a gas-liquid jet apparatus with a nozzle and a mixing chamber, a heat consumption system and a separator, while the nozzle of the gas-liquid jet apparatus from the input side to it is connected to the exhaust gas turbine exit medium, with the exit of the gas-liquid jet device is connected to the separator, and the heat consumption system is connected from the inlet of the coolant to the outlet of the liquid from the separator and also from the side of the coolant outlet — to the inlet of the liquid medium of the gas-liquid jet apparatus, wherein the combustion chamber is formed by a nozzle system including a gas nozzle, a water nozzle, an air nozzle and a fuel nozzle with the formation of a combustion zone in the fuel nozzle and the gas nozzle, while the water nozzle is made circular with water supply along the wall of the gas nozzle and the formation of the last steam-water heat-shielding layer along the wall, and the heat consumption system from the side of the coolant outlet from it is additionally connected Chen water nozzle to the combustion chamber.

Кроме того, система потребления тепла может быть выполнена в виде батареи водяного отопления, и/или в виде теплообменника для нагрева воды системы горячего водоснабжения, и/или в виде теплообменника системы водяного отопления, а в качестве турбины может быть использована газовая или парогазовая турбина.In addition, the heat consumption system can be made in the form of a water heating battery, and / or in the form of a heat exchanger for heating the water of a hot water supply system, and / or in the form of a heat exchanger of a water heating system, and a gas or combined cycle gas turbine can be used as a turbine.

Описанная выше установка с камерой сгорания, образованной несколькими соплами, позволяет организовать строго контролируемый процесс обмена тепловой и кинетической энергиями между выхлопными газами и жидкой средой в рамках газожидкостного струйного аппарата, что, в свою очередь, позволяет повысить эффективность использования продуктов сгорания как при использовании продуктов сгорания в турбине. так и при использовании продуктов сгорания для нагрева теплоносителя в системах отопления и системах горячего водоснабжения. Использование камеры сгорания, образованной топливным, воздушным и водяным соплами, позволяет использовать энергию одной из газовых сред, например газовой топливной среды, для эжектирования окислителя, например воздуха, в камеру сгорания, что исключает использование средств для подачи окислителя, например компрессора, в камеру сгорания.The installation described above with a combustion chamber formed by several nozzles allows one to organize a strictly controlled process of exchanging thermal and kinetic energies between exhaust gases and a liquid medium in the framework of a gas-liquid jet apparatus, which, in turn, improves the efficiency of use of combustion products as when using combustion products in the turbine. and when using combustion products to heat the coolant in heating systems and hot water systems. The use of a combustion chamber formed by fuel, air and water nozzles allows the use of the energy of one of the gas media, for example a gas fuel medium, to eject an oxidizing agent, such as air, into the combustion chamber, which eliminates the use of means for supplying an oxidizing agent, such as a compressor, to the combustion chamber .

Более того, газоструйный аппарат, аналогичный струйному аппарату, используемому для нагрева теплоносителя, позволяет из жидкого топлива и окислителя (например, воздуха) готовить смесь топлива и окислителя в оптимальном их соотношении не в камере сгорания, а до подачи топлива в камеру сгорания, причем этот струйный аппарат может быть установлен на входе в камеру сгорания. Важно, что исключается возможность получения локальных условий в камере сгорания для формирования взрывоопасных концентраций смеси топлива и окислителя. В газожидкостном струйном аппарате смешение организуют в специально спрофилированном канале, что позволяет в процессе смешения сформировать газожидкостной поток, который сначала преобразуют в сверхзвуковой поток, а затем поток тормозят с формированием скачка давления.Moreover, a gas-jet apparatus, similar to the jet apparatus used to heat the coolant, makes it possible to prepare a mixture of fuel and oxidizer from liquid fuel and an oxidizing agent (for example, air) in their optimum ratio not in the combustion chamber, but before the fuel is supplied to the combustion chamber, and this the jet device can be installed at the entrance to the combustion chamber. It is important that the possibility of obtaining local conditions in the combustion chamber to form explosive concentrations of the mixture of fuel and oxidizer is excluded. In a gas-liquid jet apparatus, mixing is organized in a specially profiled channel, which allows a gas-liquid stream to be formed during the mixing process, which is first converted to a supersonic stream, and then the stream is inhibited to form a pressure jump.

Таким образом, струйный аппарат решает одновременно две задачи, а именно выхлопные газы нагревают жидкую среду и одновременно формируется газожидкостной поток с требуемыми динамическими характеристиками, т.е. представляется возможность подавать жидкостной поток в систему потребления тепла с требуемой расчетной скоростью и под требуемым напором, что позволяет отказаться от насосов, необходимых в известных технических решениях для организации циркуляции жидкой среды по контуру: место нагрева жидкой среды - система потребления тепла - место нагрева жидкой среды. В конечном итоге создана компактная эффективная установка для систем водяного отопления и систем горячего водоснабжения.Thus, the inkjet apparatus simultaneously solves two problems, namely, the exhaust gases heat the liquid medium and at the same time a gas-liquid flow is formed with the required dynamic characteristics, i.e. it is possible to supply a liquid stream to the heat consumption system with the required design speed and under the required pressure, which eliminates the pumps needed in known technical solutions for organizing the circulation of a liquid medium along a circuit: the place of heating of the liquid medium - the system of heat consumption - the place of heating of the liquid medium . In the end, a compact, efficient installation for water heating systems and hot water systems was created.

Известен способ работы струйной тепловыделяющей установки, включающий нагрев жидкой среды в водонагревательном устройстве, подачу из водонагревательного устройства нагретой жидкой среды в теплопотребляющее устройство и отвод из теплопотребляющего устройства охлажденной жидкой среды для нагрева в водонагревательное устройство с формированием таким образом контура циркуляции жидкой среды (см. книгу Ю.П.Соскина и др. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. М.: Стройиздат, 1991, с.10-18).There is a known method of operating a jet fuel plant, including heating a liquid medium in a water heating device, supplying a heated liquid medium from a water heating device to a heat consuming device, and discharging a cooled liquid medium from the heat consuming device to a water heating device, thereby forming a liquid medium circulation circuit (see book Yu.P. Soskina et al. Heating and hot water supply of an individual house. M.: Stroyizdat, 1991, pp. 10-18).

Из этого же источника известна струйная тепловыделяющая установка, содержащая водонагревательное устройство, подключенное со стороны выхода из него потока нагретой жидкой среды к теплопотребляющему устройству, а последнее выходом из него охлажденной жидкой среды подключено к водонагревательному устройству с формированием, таким образом, контура циркуляции жидкой среды.From the same source, a jet fuel device is known comprising a water heating device connected from the outlet of a heated liquid medium stream to a heat consuming device, and the latter being connected to a water heating device by exiting a cooled liquid medium, thereby forming a liquid medium circuit.

Известные способ работы струйной тепловыделяющей установки и установка для его осуществления позволяют организовать контур циркуляции жидкой среды для обогрева различного рода помещений.The known method of operation of an inkjet fuel plant and an installation for its implementation allow you to organize a circulation circuit of a liquid medium for heating various types of premises.

Однако реализация этих технических решений не позволяет в полной мере использовать возможности системы автономного водяного отопления, что, в конечном итоге, сужает область использования данных способа работы и установки для его реализации.However, the implementation of these technical solutions does not allow the full use of the capabilities of an autonomous water heating system, which ultimately narrows the scope of the use of data from the method of operation and installation for its implementation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу работы как объекту изобретения является способ работы струйной тепловыделяющей установки, включающий нагрев жидкой среды в водонагревательном устройстве, подачу из водонагревательного устройства нагретой жидкой среды в теплопотребляющее устройство и отвод из теплопотребляющего устройства охлажденной жидкой среды для нагрева в водонагревательное устройство с формированием контура циркуляции жидкой среды, при этом охлажденную жидкую среду в водонагревательное устройство подают через сужающее устройство, где снижают расход жидкой среды с формированием в водонагревательном устройстве, преимущественно на выходе из него, критического режима течения, при котором давление в потоке жидкой среды падает до величины не выше давления насыщенных паров данной жидкой среды, и охлажденный жидкостной поток одновременно с нагревом в котле преобразуют, за счет вскипания части жидкой среды, в двухфазный поток с переводом потока, за счет этого, на сверхзвуковой режим течения, затем в потоке нагреваемой двухфазной среды организуют скачок давления и в этом скачке давления преобразуют двухфазный поток в жидкостной поток с микроскопическими парогазовыми пузырьками с дополнительным нагревом жидкой среды в скачке давления, далее подают нагретую жидкую среду с микроскопическими пузырьками из водонагревательного устройства в теплопотребляющее устройство с отдачей последним части тепловой энергии нагретой жидкой среды потребителю тепла, и отвод из теплопотребляющего устройства охлажденной жидкой среды через сужающее устройство в водонагревательное устройство (патент RU 2221935, F04F 5/54, F04J 3/00, F24D 15/00, 20.01.2004).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method of operation as an object of the invention is the method of operation of an inkjet fuel plant, comprising heating a liquid medium in a water heating device, supplying a heated liquid medium from a water heating device to a heat consuming device, and discharging a cooled liquid medium for heating from a heat consuming device in a water heating device with the formation of a circulation loop of the liquid medium, while the cooled liquid medium in a single-heating device is fed through a narrowing device, where the flow rate of the liquid medium is reduced with the formation of a critical flow regime in the water heating device, mainly at the exit from it, in which the pressure in the liquid medium flow drops to a value not higher than the saturated vapor pressure of the given liquid medium, and the cooled liquid the stream simultaneously with heating in the boiler is converted, by boiling part of the liquid medium, into a two-phase stream with the transfer of the stream, due to this, to the supersonic flow regime, then in the stream to a heated two-phase medium, a pressure jump is organized and in this pressure jump, the two-phase flow is converted into a liquid flow with microscopic vapor-gas bubbles with additional heating of the liquid medium in a pressure jump, then a heated liquid medium with microscopic bubbles is supplied from the water heating device to the heat-consuming device with the release of the last part of the thermal energy heated liquid medium to the heat consumer, and discharge of the cooled liquid medium from the heat consuming device through the constricting device in water heating device (patent RU 2221935, F04F 5/54, F04J 3/00, F24D 15/00, 01/20/2004).

Из этого же описания к патенту известна наиболее близкая к изобретению по технической сущности струйная тепловыделяющая установка, содержащая водонагревательное устройство, подключенное со стороны выхода из него потока нагретой жидкой среды к теплопотребляющему устройству, а последнее выходом из него охлажденной жидкой среды подключенное к водонагревательному устройству с формированием, таким образом, контура циркуляции жидкой среды, при этом водонагревательное устройство снабжено со стороны входа в него из теплопотребляющего устройства охлажденной жидкой среды сужающим устройством (патент RU 2221935, F04F 5/54, F04J 3/00, F24D 15/00, 20.01.2004)From the same description to the patent, the jet heat generating unit closest to the invention is known in technical essence, comprising a water heating device connected from the outlet side of it from a stream of heated liquid medium to a heat consuming device, and the latter exiting from it a cooled liquid medium connected to a water heating device with formation Thus, the circulation circuit of the liquid medium, while the water heating device is provided from the input side of it from a heat-consuming unit oystva narrowing device chilled liquid medium (Patent RU 2221935, F04F 5/54, F04J 3/00, F24D 15/00, 20.01.2004)

Указанные способ работы струйной тепловыделяющей установки и установка для его осуществления позволяют организовать контур циркуляции жидкой среды для обогрева различного рода помещений.The specified method of operation of the jet fuel plant and the installation for its implementation allow you to organize the circulation of the liquid medium for heating various types of premises.

Как показал анализ работы известной струйной тепловыделяющей установки, процесс преобразования потока в водонагревательном устройстве в двухфазный поток с последующим скачком давления и преобразованием потока в однофазный жидкостной поток, заполненный микроскопическими парогазовыми пузырьками, может происходить при строго определенных условиях.As an analysis of the operation of the known jet fuel plant showed, the process of converting a stream in a water heating device into a two-phase stream, followed by a pressure jump and converting the stream into a single-phase liquid stream filled with microscopic vapor-gas bubbles, can occur under strictly defined conditions.

Именно сужающее устройство, путем снижения расхода жидкой среды, позволяет организовать такой режим течения в водонагревательном устройстве. Нагрев двухфазного потока жидкой среды в водонагревательном устройстве позволяет не только создать оптимальные условия для протекания процессов преобразования потока жидкой среды в двухфазный сверхзвуковой поток и проведения скачка давления на выходе из водонагревательного устройства, но и организовать процесс схлопывания микроскопических пузырьков, что позволяет интенсифицировать процесс нагрева жидкой среды в водонагревательном устройстве.It is the narrowing device, by reducing the flow rate of the liquid medium, that makes it possible to organize such a flow regime in a water heating device. Heating a two-phase flow of a liquid medium in a water-heating device allows not only creating optimal conditions for the processes of converting a flow of a liquid medium into a two-phase supersonic flow and conducting a pressure jump at the outlet of a water-heating device, but also organizing the process of collapse of microscopic bubbles, which makes it possible to intensify the process of heating a liquid medium in the water heating device.

Однако во всех указанных выше технологиях не решается вопрос автономного функционирования устройства как системы в целом, в том числе: подготовки воды (санитарного и технического кондиционирования воды); независимость от вида и качества топлива; его воспроизводства на основе солнечной энергии; получения электроэнергии безмашинным способом с высоким КПД и использованием тепла окружающей среды с применением теплонасоса.However, in all the above technologies, the issue of the autonomous functioning of the device as a system as a whole is not resolved, including: water treatment (sanitary and technical water conditioning); independence from type and quality of fuel; its reproduction based on solar energy; generating electricity by machine-less method with high efficiency and the use of environmental heat using a heat pump.

Теплоснабжение объектов в течение года меняется от открытой системы в теплое время (для целей горячего водоснабжения) до частично оборотной в зимнее время (оборотная система работает для целей обогрева помещений), поэтому реально существующие системы открыты, что требует постоянного поступления в систему новой воды. Это в свою очередь требует постоянного процесса водоподготовки воды. Поэтому в реальных условиях необходима достройка известных установок устройствами механической и химической очистки воды, что в свою очередь требует достройки устройствами производства и регенерации активных углей и коагулянтов.The heat supply of the facilities during the year varies from an open system in warm time (for hot water supply) to partially circulating in winter (a circulating system works for space heating), therefore real-life systems are open, which requires a constant supply of new water to the system. This in turn requires a continuous process of water treatment. Therefore, in real conditions, the completion of known installations with mechanical and chemical water purification devices is necessary, which in turn requires the completion of devices for the production and regeneration of activated carbons and coagulants.

Кроме того, известные установки и устройства не используют тепло окружающей среды и механическую энергию сжатого рабочего тела на выходе из газожидкостного струйного аппарата (воздуха).In addition, the known installations and devices do not use the heat of the environment and the mechanical energy of the compressed working fluid at the outlet of the gas-liquid jet apparatus (air).

В основу изобретения поставлена задача создания нового способа системного получения энергоносителей путем автономно функционирующей энергогенерирующей системы, включающей получение теплоэнергии и электроэнергии безмашинным способом с высоким КПД и использованием тепла окружающей среды с применением теплонасоса, исключающей зависимость от вида и качества топлива и возможности его воспроизводства на основе солнечной энергии, а также химподготовку воды.The basis of the invention is the task of creating a new method for the systematic production of energy carriers by means of an autonomously functioning energy-generating system, including the production of heat and electric power by a machine with high efficiency and the use of environmental heat using a heat pump, eliminating the dependence on the type and quality of fuel and the possibility of its reproduction based on solar energy, as well as chemical water treatment.

Поставленная задача решается тем что, в способе работы энергогенерирующей системы, включающем образование тепла посредством струйной тепловыделяющей установки путем нагрева жидкой среды в водонагревательном устройстве, выполненном в виде газожидкостного струйного аппарата, на входе оборудованного сужающим соплом, подачу с выхода газожидкостного струйного аппарата нагретой жидкой среды к теплопотребителю и возврат от теплопотребителя охлажденной жидкой среды для последующего нагрева в газожидкостном струйном аппарате с формированием контура циркуляции жидкой среды, согласно изобретению энергию неконденсирующегося газового компонента газожидкостной смеси на выходе газожидкостного струйного аппарата используют для забора и создания дополнительного напора поступающей в аппарат воды, сжатия атмосферного воздуха посредством выполнения входного сужающего сопла газожидкостного струйного аппарата в виде системы коаксиально расположенных сопел и в газовом цикле для перекачки тепла из атмосферы и гидросферы посредством аэродинамического испарения, компремирования и расширения в детандере, электроэнергию при этом получают из воспроизводимых фитопродуктов, полученных в фитокомплексе, технологически связанном с топливным элементом и электропиролизным реактором, также технологически связанным с цепью санитарного и технического кондиционирования воды, при этом технологический цикл запускают перегретой водой, которую подают от генератора перегретой воды.The problem is solved in that, in the method of operation of the energy-generating system, including the generation of heat by means of a jet heat-generating installation by heating a liquid medium in a water heating device made in the form of a gas-liquid jet device, an inlet equipped with a constricting nozzle, supplying a heated liquid medium to the output of the gas-liquid jet device to heat consumer and return from the heat consumer of the cooled liquid medium for subsequent heating in a gas-liquid jet apparatus from the According to the invention, the energy of the non-condensable gas component of the gas-liquid mixture at the outlet of the gas-liquid jet apparatus is used to draw and create additional pressure of the water entering the apparatus, to compress the atmospheric air by making the inlet narrowing nozzle of the gas-liquid jet apparatus in the form of a system of coaxially arranged nozzles and in gas cycle for transferring heat from the atmosphere and hydrosphere through aerodynamic evaporation, compressors expansions and expansion in the expander, electricity is obtained from reproducible phyto products obtained in a phytocomplex technologically connected with a fuel cell and an electro-pyrolysis reactor, also technologically connected with a sanitary and technical water conditioning circuit, while the technological cycle is started with superheated water, which is supplied from the generator superheated water.

Способ работы энергогенерирующей системы иллюстрируется схемой, изображенной на фиг.1, и заключается в том, что перегретая напорная вода от генератора перегретой воды 1, выполненного в виде электродного водогрейного устройства проточного типа, по трубопроводу подается к соплу газожидкостного струйного аппарата 2, в котором происходит вскипание перегретой воды с образованием двухфазной гомогенной среды, разгон ее до звуковой скорости, а в камере расширения - до сверхзвуковой, затем в горловине аппарата получают скачок уплотнения и преобразование потока в однофазный, при этом давление воды на выходе из аппарата многократно превышает давление воды на входе в аппарат. Кроме того, на вход камеры смешения аппарата подается дополнительная масса напорной воды от комплекса химподготовки 9, а также из атмосферы и гидросферы посредством аэродинамического испарения, компремирования и расширения в детандере. При этом 1/3 часть сверхнапорного потока, выходящего из струйного аппарата, через обратный клапан 7 подается на вход генератора перегретой воды. Электроэнергию при этом получают из воспроизводимых фитопродуктов, полученных в фитокомплексе 13, технологически связанном с топливным элементом 12 и электропиролизным реактором 10, также технологически связанным с цепью санитарного и технического кондиционирования воды 9. Технологический цикл запускают перегретой водой, которую подают от генератора перегретой воды 1.The method of operation of the energy generating system is illustrated by the diagram shown in Fig. 1, and consists in the fact that the superheated pressure water from the superheated water generator 1, made in the form of a flow-type electrode water-heating device, is piped to the nozzle of a gas-liquid jet apparatus 2, in which boiling of superheated water with the formation of a two-phase homogeneous medium, its acceleration to sound speed, and in the expansion chamber to supersonic, then in the neck of the apparatus a shock wave and The flow is directed into a single-phase, while the pressure of water at the outlet of the apparatus is many times higher than the pressure of water at the inlet of the apparatus. In addition, an additional mass of pressure water from the chemical preparation complex 9, as well as from the atmosphere and hydrosphere, is supplied to the mixing chamber of the apparatus through aerodynamic evaporation, compression and expansion in the expander. In this case, 1/3 of the over-pressure stream leaving the jet apparatus is fed through a check valve 7 to the inlet of the superheated water generator. Electricity is obtained from reproducible phyto products obtained in the phytocomplex 13, technologically connected with the fuel cell 12 and the electrolysis reactor 10, also technologically connected with the sanitary and technical conditioning of water 9. The process cycle is started with superheated water, which is supplied from the superheated water generator 1.

В основу изобретения также поставлена задача создания автономно функционирующей системы, с полным санитарно-энергетическим обеспечением с получением энергоносителей, в том числе включающей химподготовку воды, получение теплоэнергии и электроэнергии безмашинным способом с высоким КПД и использованием тепла окружающей среды с применением теплонасоса, исключающей зависимость от вида и качества топлива и возможности его воспроизводства на основе солнечной энергии, простой в эксплуатации, со сниженными массогабаритными показателями.The basis of the invention is also the task of creating an autonomously functioning system, with full sanitary and energy support to obtain energy carriers, including chemical preparation of water, heat and electric power without a machine with high efficiency and the use of environmental heat using a heat pump, eliminating the dependence on type and fuel quality and the possibility of its reproduction based on solar energy, easy to operate, with reduced weight and size indicators.

Задача решается тем, что энергогенерирующая система содержащая струйную тепловыделяющую установку, выполненную в виде водонагревательного газожидкостного струйного аппарата, подключенного со стороны выхода из него потока нагретой жидкой среды к теплопотребителю, а со стороны входа оборудованного сужающим соплом, подключенного к отводу от потребителя охлажденной жидкой среды с формированием контура циркуляции жидкой среды, согласно изобретению дополнительно содержит генератор перегретой воды, выполненный в виде электродного водогрейного устройства проточного типа, детандеры, использующие энергию неконденсирующегося газового компонента рабочего тела для забора и создания дополнительного напора поступающей в систему воды, аэродинамический испаритель для отбора тепла из гидросферы, электропиролизный реактор, технологически связанный с топливным элементом и фитокомплексом для получения электроэнергии из воспроизводимых фитопродуктов, гидроциклоном и элеватором, посредством которых электропиролизный реактор связан с технологической цепью санитарного и технического кондиционирования воды, кроме того, входное сужающее сопло водонагревательного газожидкостного струйного аппарата выполнено в виде системы коаксиально расположенных сопел, в том числе для сжатия атмосферного воздуха.The problem is solved in that the energy-generating system comprising a jet heat-generating installation made in the form of a water-gas-liquid jet apparatus connected from the outlet side of it from a stream of heated liquid medium to a heat consumer, and from the inlet side equipped with a narrowing nozzle, connected to the outlet from the consumer a cooled liquid medium with the formation of the circulation loop of the liquid medium, according to the invention further comprises a generator of superheated water, made in the form of electrode water a flow-type device, expanders that use the energy of a non-condensable gas component of the working fluid to draw and create additional pressure entering the water system, an aerodynamic evaporator for heat extraction from the hydrosphere, an electro-pyrolysis reactor technologically connected to a fuel cell and phytocomplex for generating electricity from reproducible phytoproducts, hydrocyclone and elevator, through which the electro-pyrolysis reactor is connected to the technological chain of sanitary and technical water conditioning, in addition, the inlet narrowing nozzle of a water-gas-liquid jet apparatus is made in the form of a system of coaxially arranged nozzles, including for compressing atmospheric air.

На фиг.1 представлена общая схема конструктивного исполнения и работы энергогенерирующей системы, на фиг.2 представлена схема конструктивного исполнения топливного элемента 12, на фиг.3 представлена схема конструктивного исполнения электропиролизного реактора 10, на фиг.4 представлена схема конструктивного исполнения сепаратора 11.Figure 1 presents the general diagram of the design and operation of the energy generating system, figure 2 shows the design of the fuel cell 12, figure 3 shows the design of the electro-pyrolysis reactor 10, figure 4 shows the design of the separator 11.

Энергогенерирующая система в соответствии с заявленным изобретением содержит: 1 - генератор перегретой воды, выполненный в виде электродного водогрейного устройства проточного типа с объемным разогревом воды, в межэлектродном пространстве (можно использовать традиционный котлоагрегат); 2 - газожидкостный струйный аппарат превращения тепловой энергии в кинетическую для гомогенной среды; 3 - диаэратор (устройство для сепарации гетерогенных сред, то есть отделения неконденсирующегося газа); 4 - детандер, например, эрлифтного типа 1-й ступени (для повышения давления поступающей воды); 5 - детандер эрлифтного типа 2-й ступени (для принудительной подачи воды из гидросферы окружающей среды); 6 - аэродинамический испаритель; 7 - обратный клапан; 8 - элеватор для забора и подачи в сепаратор 9 коагулянтов и активного угля; 9 - сепаратор гидроциклонного типа для очистки воды и осаждения шламов; 10 - электропиролизный реактор; 11 - сепаратор для продуктов термической переработки материалов; 12 - топливный элемент; 13 - фитокомплекс; 14 - трансформатор и преобразователь постоянного тока в переменный; 15 - задвижка; 16 - задвижка; 17 - солнечный коллектор (сегментный, или параболический, или параболоцилиндрический); Вхп - вода хозпитьевого качества и/или холодная обратная вода из системы теплоснабжения; Тп - теплопотребители (система горячего водоснабжения и отопления); Хп - хладопотребители; Эп - потребители электроэнергии; Фп - потребители фитопродукции; Ас - атмосфера; Гс - гидросфера (подземные и/или поверхностные источники воды, из которых «откачивается» тепловая энергия); Зс - поток загрязненный (жидкий или газообразный, в частностиThe energy-generating system in accordance with the claimed invention contains: 1 - an overheated water generator made in the form of an electrode type flow-type water-heating device with volumetric heating of water in the interelectrode space (a traditional boiler unit can be used); 2 - gas-liquid jet apparatus for converting thermal energy into kinetic energy for a homogeneous medium; 3 - diaaerator (device for the separation of heterogeneous media, that is, separation of non-condensable gas); 4 - expander, for example, airlift type of the 1st stage (to increase the pressure of the incoming water); 5 - expander of the airlift type of the 2nd stage (for forced supply of water from the hydrosphere of the environment); 6 - aerodynamic evaporator; 7 - check valve; 8 - elevator for collecting and feeding into the separator 9 coagulants and activated carbon; 9 - a hydrocyclone-type separator for water purification and sedimentation of sludge; 10 - electropyrolysis reactor; 11 - a separator for products of thermal processing of materials; 12 - a fuel cell; 13 - phytocomplex; 14 - transformer and converter of direct current to alternating current; 15 - valve; 16 - valve; 17 - solar collector (segment, or parabolic, or parabolocylindrical); Vhp - household water and / or cold return water from the heat supply system; Tp - heat consumers (hot water supply and heating system); Xp - refrigeration consumers; EP - consumers of electricity; Фп - consumers of phytoproducts; Ac - atmosphere; GS - hydrosphere (underground and / or surface water sources from which thermal energy is "pumped out"); Zs - contaminated stream (liquid or gaseous, in particular

SO₃, SO₂, NO₂ - продукты выбросов химпроизводства, вентиляционные выбросы); Ос - поток очищенный (жидкий или газообразный).SO ₃ , SO ₂ , NO ₂ - chemical emissions products, ventilation emissions); Os is a purified stream (liquid or gaseous).

Генератор перегретой воды 1 представляет собой объемный электроразогрев воды переменным электротоком, то есть электродное водогрейное устройство проточного типа.The generator of superheated water 1 is a volumetric electric heating of water with an alternating electric current, that is, an electrode type water-heating device.

Конструктивно генератор перегретой воды представляет собой стальную трубу, одновременно являющуюся электродом и емкостью для разогрева воды. Внутренние стенки трубы выполнены с антикоррозийным покрытием, а по центру коаксиально и электроизолированно установлен второй электрод, выполненный, например, из графита. На вход генератора подают воду от сепаратора 3 через обратный клапан 7. На электроды подают переменный ток, посредством которого происходит разогрев протекающей в межэлектродном пространстве воды. Выход водогрейного устройства 1 соединен патрубком с входным соплом 2.1 струйного аппарата 2.Structurally, the generator of superheated water is a steel pipe, which at the same time is an electrode and a tank for heating water. The inner walls of the pipe are made with a corrosion-resistant coating, and a second electrode made, for example, of graphite, is installed coaxially and electrically insulated in the center. Water is supplied to the generator inlet from the separator 3 through a check valve 7. An alternating current is supplied to the electrodes, by means of which the water flowing in the interelectrode space is heated. The output of the hot water device 1 is connected by a pipe to the inlet nozzle 2.1 of the jet apparatus 2.

Возможно использование в качестве генератора перегретой воды существующего традиционного котлоагрегата.It is possible to use an existing traditional boiler as a generator of superheated water.

Топливный элемент 12, схематически изображенный на Фиг.2, содержит следующие конструктивные элементы:The fuel element 12, schematically depicted in figure 2, contains the following structural elements:

- 12.1 положительный электрод, например, из активного электропроводного угля;- 12.1 positive electrode, for example, of active conductive carbon;

- 12.2 отрицательный электрод, например, из графитового токосъемника обложенного металлическими гранулами, например, из железа и пространством между гранулами заполненным электролитом;- 12.2 negative electrode, for example, from a graphite current collector lined with metal granules, for example, from iron and the space between granules filled with electrolyte;

- 12.3 мембрана, например, из спрессованного неэлектропроводного древесного угля (полукокса);- 12.3 membrane, for example, of compressed non-conductive charcoal (semi-coke);

- 12.4 токосъемник положительного электрода, например, из графита в виде газоводонепроницаемого ограждения;- 12.4 current collector of the positive electrode, for example, of graphite in the form of a gas-tight enclosure;

12.5 днище и крышка (из газоводонепроницаемого неэлектропроводного материала, например стекла).12.5 bottom and cover (made of gas-tight non-conductive material, such as glass).

Топливный элемент конструктивно выполнен в виде коаксиально расположенных цилиндров соответственно: положительного токосъемника 12.4; положительного электрода - 12.1; мембраны - 12.3; отрицательного электрода 12.2, которые сверху и снизу скреплены днищем и крышкой с отверстиями для входных и выходных патрубков.The fuel cell is structurally made in the form of coaxially arranged cylinders, respectively: positive current collector 12.4; positive electrode - 12.1; membranes - 12.3; negative electrode 12.2, which are fastened at the top and bottom with a bottom and a cover with holes for inlet and outlet pipes.

Струйная тепловыделяющая установка работает следующим образом.Inkjet fuel plant operates as follows.

К предварительно заполненному водой электродному водогрейному проточного типа устройству 1 подается электроэнергия от электропреобразователя 14. В результате вода в устройстве нагревается до температуры 300°С (перегретая вода). Образованная перегретая вода в качестве рабочего тела подается к сужающему соплу 2.1 газожидкостного струйного аппарата 2, при этом с увеличением скорости в сопле падает давление внутри потока, что приводит к вскипанию перегретой воды с образованием гомогенной парожидкостной смеси, и увеличением скорости потока. Обратный клапан 7 предотвращает выход рабочего тела из входа в устройство 1. Образованный скоростной поток парогазовой смеси, выходящий из сопла 2.1, создавая разрежение в камере смешения 2.2, способствует притоку в камеру посредством коаксиально установленных сопел 2.3 и 2.4 соответственно воды из сепаратора циклонного типа 9 и влажного воздуха из аэродинамического испарителя 6, при этом в камере смешения образуется газожидкостный поток со звуковой скоростью, который в расширяющемся сопле 2.5 (диффузоре) разгоняется до сверхзвуковой скорости и затем в горловине 2.6 происходит скачок уплотнения со статическим давлением выше, чем в электродном проточном устройстве 1, причем водяной пар и вода образуют однородную гомогенную среду. Из газожидкостного струйного аппарата 2 поток в виде горячей воды и горячего сжатого воздуха (гетерогенная среда) подается в сепаратор 3, в котором происходит отделение газа (воздуха) и воды. Сжатый горячий газ (воздух) подается в детандер эрлифтного типа 1-й ступени 4, а горячая вода поступает к потребителю тепла Тп, а ¹/₃ часть ее подается через обратный клапан 7 к электродному проточному водогрейному устройству 1 с давлением (за счет сверхзвукового скачка в газожидкостном струйном аппарате 2), превышающим рабочее давление в нем.To the pre-filled flow-type electrode water-heating device 1, electric power is supplied from the electric converter 14. As a result, the water in the device is heated to a temperature of 300 ° C (superheated water). The superheated water formed as a working fluid is supplied to the narrowing nozzle 2.1 of the gas-liquid jet apparatus 2, while with an increase in speed, the pressure inside the nozzle drops, which leads to boiling of superheated water with the formation of a homogeneous vapor-liquid mixture, and an increase in the flow rate. The check valve 7 prevents the working fluid from leaving the entrance to the device 1. The formed high-speed vapor-gas mixture flow coming out of the nozzle 2.1, creating a vacuum in the mixing chamber 2.2, facilitates the influx into the chamber by means of coaxially mounted nozzles 2.3 and 2.4, respectively, of water from the cyclone type separator 9 and moist air from the aerodynamic evaporator 6, while in the mixing chamber a gas-liquid flow is formed with a sound velocity, which in the expanding nozzle 2.5 (diffuser) is accelerated to supersonic speed and then, in neck 2.6, a shock wave occurs with a static pressure higher than in the electrode flow device 1, and water vapor and water form a homogeneous homogeneous medium. From a gas-liquid jet apparatus 2, a stream in the form of hot water and hot compressed air (heterogeneous medium) is supplied to a separator 3, in which gas (air) and water are separated. Pressurized hot gas (air) is fed into an expander airlift type 1st stage 4 and the hot water is supplied to the consumer heat Tn and ^_third part of it is fed through the check valve 7 to the electrode flow-through water-heating device 1 with the pressure (due to supersonic leap in a gas-liquid jet apparatus 2) exceeding the working pressure in it.

Поступающий в основание детандера 4 сжатый воздух при своем расширении увлекает в верхнюю часть воду, поступающую в основание детандера 4, от, например, хозпитьевого водопровода, создавая дополнительное пьезометрическое (напор по высоте столба жидкости) давление. В верхней части детандера 4 в диффузоре 4.1 происходит отделение жидкой фазы от газообразной, причем жидкая фаза (вода) подается к элеватору 8, в котором происходит подсос пульпы угля и коагулянтов от сепаратора 11. При этом образованная смесь воды угольного адсорбента и коагулянтов подается к сепаратору гидроциклонного типа 9, в котором происходит адсорбция органических и химических веществ, их осаждение и накопление в основании сепаратора 9 с дальнейшей их подачей в виде пастообразной массы посредством открытого вентиля 15 к электропиролизному реактору 10. Очищенная вода из центральной зоны сепаратора 9 подается к соплу 2.3 газожидкостного струйного аппарата 2.The compressed air entering the base of the expander 4 during expansion expands the water entering the base of the expander 4 from, for example, a drinking water supply, creating an additional piezometric pressure (pressure along the height of the liquid column). In the upper part of the expander 4 in the diffuser 4.1, the liquid phase is separated from the gaseous one, and the liquid phase (water) is supplied to the elevator 8, in which the pulp of coal and coagulants is sucked from the separator 11. In this case, the formed mixture of water of coal adsorbent and coagulants is fed to the separator hydrocyclone type 9, in which the adsorption of organic and chemical substances occurs, their deposition and accumulation in the base of the separator 9 with their further supply in the form of a paste-like mass by means of an open valve 15 to electropyrolysis CB reactor 10. The treated water from the central zone of the separator 9 is supplied to the nozzle 2.3 gas-liquid jet apparatus 2.

Из I ступени детандера 4 воздух с остаточным напором подается в основание детандера II ступени 5, причем одновременно из гидросферы Гс (например, поверхностного или подземного источника воды) с подкомандным напором (при погружении основания детандера 5 под уровень воды в источнике) подается в основание детандера 5 вода, при этом в процессе расширения воздуха вода перемещается вверх, создавая пьезометрический напор, необходимый для подачи воды из источника гидросферы Гс к верхней части аэродинамического испарителя 6, в котором вода равномерно распределяется и стекает очень тонким слоем по вертикально установленному цилиндру 6.1, а затем скапливается в поддоне 6.2, из которого с пьезометрическим командованием в охлажденном виде подается потребителю холода Хп с последующим сбросом в естественный источник Гс, удаленный от точки забора воды.From the I stage of the expander 4, air with a residual pressure is supplied to the base of the expander of the II stage 5, and simultaneously from the hydrosphere G (for example, a surface or underground water source) with a command pressure (when the base of the expander 5 is immersed under the water level in the source) is supplied to the base of the expander 5 water, while in the process of expanding the air, the water moves upward, creating a piezometric pressure necessary to supply water from the hydrosphere source G to the upper part of the aerodynamic evaporator 6, in which the water is uniform distributed and flows very thin layer of a vertically mounted cylinder of 6.1, and then collects in the sump 6.2, from which a command piezometric refrigerated cold Xn is supplied to the consumer, followed by discharge into natural source G, remote from the point of water intake.

Охлаждение воды осуществляется за счет ее испарения с поверхности цилиндра 6.1 под действием потока атмосферного воздуха, подаваемого в верхнюю часть устройства 6, причем движение воздуха создается подсосом из сопла 2.4, создаваемым коаксиально движущимся потоком рабочего тела из сопел 2.1 и 2.3 в аппарате 2.Water is cooled due to its evaporation from the surface of the cylinder 6.1 under the action of a stream of atmospheric air supplied to the upper part of the device 6, and the air movement is created by the suction from the nozzle 2.4, created by the coaxially moving flow of the working fluid from the nozzles 2.1 and 2.3 in the apparatus 2.

Образующееся парциальное давление паровой фазы в рабочей смеси после скачка уплотнения на выходе из аппарата 2 больше давления испарения воды, что обеспечивает конденсацию пара, при этом тепло окружающей среды (при конденсации части пара, полученного в аэродинамическом испарителе 6) поступает в виде горячей воды потребителю. Одновременно тепло от сжатия атмосферного воздуха в аппарате 2 также передается горячей воде при образовании скачка уплотнения, а энергия сжатого атмосферного воздуха используется для создания гидроэнергии с последующим апосредованием ее в аппарате 2 для сжатия газа, поступающего из аэродинамического испарителя 6. После соответствующего накопления шлама на дне сепаратора 9 открывается вентиль 15 и шлам в виде пастообразной массы через шлюзовой аппарат 10.1 поступает в электропиролизный реактор 10. Одновременно к 10.1 переносится соль FeSO₄ от топливного элемента 12 и фитопродукты от фитокомплекса 13. Предварительно межэлектродное пространство реактора 10 заполняют на 1/3 электропроводным углеродным сыпучим материалом. Затем на электроды 10.2 от преобразователя 14 подают электроэнергию и/или солнечную концентрированную энергию через световоды от солнечного коллектора (например, параболического концентратора) 17. Электроды 10.2 выполнены в виде труб, например, из графита со светопроводным каналом. Межэлектродное пространство наполняют компонентами, поступающими от сепаратора 9, топливного элемента 12, фитокомплекса 13.The resulting partial pressure of the vapor phase in the working mixture after the shock wave at the outlet of the apparatus 2 is greater than the pressure of evaporation of water, which ensures steam condensation, while the ambient heat (when condensing part of the steam obtained in the aerodynamic evaporator 6) enters the consumer in the form of hot water. At the same time, the heat from the compression of atmospheric air in the apparatus 2 is also transferred to hot water during the formation of a shock wave, and the energy of compressed atmospheric air is used to create hydropower with its subsequent mediation in the apparatus 2 for compressing the gas coming from the aerodynamic evaporator 6. After the corresponding accumulation of sludge at the bottom separator 9 opens the valve 15 and the sludge in the form of a paste-like mass through the lock apparatus 10.1 enters the electropyrolysis reactor 10. Simultaneously, the FeSO ₄ salt is transferred from 10.1 fuel element 12 and phyto products from the phytocomplex 13. Pre-interelectrode space of the reactor 10 is filled by 1/3 of the electrically conductive carbon bulk material. Then, electrodes and / or concentrated solar energy are supplied to the electrodes 10.2 from the transducer 14 through optical fibers from a solar collector (for example, a parabolic concentrator) 17. The electrodes 10.2 are made in the form of tubes, for example, graphite with a light guide channel. The interelectrode space is filled with components coming from the separator 9, the fuel cell 12, the phytocomplex 13.

В электропиролизном реакторе 10 (фиг.3) происходят послойно сверху вниз следующие процессы:In the electropyrolysis reactor 10 (FIG. 3), the following processes occur in layers from top to bottom:

- в верхних слоях шихты разогрев и испарение воды (эндотермический процесс, при температуре ≈100°C);- heating and evaporation of water in the upper layers of the charge (endothermic process, at a temperature of ≈100 ° C);

- пиролиз органических веществ в средних слоях (экзотермический процесс, при температуре ≈400-500°С);- pyrolysis of organic substances in the middle layers (exothermic process, at a temperature of ≈400-500 ° C);

- дегидратация солей металлов, образование кокса и выделение SO₃ (эндотермический процесс, при температуре ≈500-700°С);- dehydration of metal salts, the formation of coke and the release of SO ₃ (endothermic process, at a temperature of ≈500-700 ° C);

- газификация кокса разогретыми парами воды с получением синтез газа СО, Н₂ (экзотермический процесс, при температуре ≈700-900°С);- gasification of coke with heated water vapor to produce synthesis gas CO, H ₂ (exothermic process, at a temperature of ≈700-900 ° С);

- восстановление окислов металлов синтез газом (эндотермический процесс, при температуре ≈700-350°С).- reduction of metal oxides by synthesis gas (endothermic process, at a temperature of ≈700-350 ° C).

Конечные продукты термической переработки через шлюзовой аппарат 10.3 поступают в сепаратор 11, а SO₃ в процессе его образования поглощается в качестве деполяризатора на положительном пористом углеродном электроде 12.1 топливного элемента 12.The final products of thermal processing through the lock apparatus 10.3 enter the separator 11, and SO ₃ in the process of its formation is absorbed as a depolarizer on the positive porous carbon electrode 12.1 of the fuel element 12.

В сепараторе 11 (фиг.4) при поступлении твердых продуктов переработки происходит магнитная сепарация магнитом 11.1 путем отклонения траектории падения железосодержащих продуктов, накопление их в отдельном отсеке 11.2 и механический перенос к отрицательному электроду 12.2 топливного элемента 12. Остальная часть твердых продуктов, содержащая активный уголь, минеральные вещества, накапливается в отсеке 11.3, оборудованном на дне наклонной сеткой, через которую на днище 11.4 поступают растворенные минеральные вещества, вода и углекислый газ, которые затем по коммуникации поступают к фитокомплексу 13 и/или в окружающую среду. В фотореакторе 13.1 из воды, углекислого газа, растворенных минеральных солей и солнечной энергии создается питательная среда для воспроизводства фитопродукции (микроводорослей, другой растительности). В результате образования фитопродукции вырабатывается кислород, который поступает к положительному электроду 12.1 топливного элемента 12 и используется в качестве деполяризатора водорода. Часть полученной фитопродукции поступает к потребителю Фп, а технологически необходимая часть поступает к электропиролизному реактору 10 в качестве основного энергоресурса в виде воспроизводимого источника углерода и водорода.In the separator 11 (Fig. 4), upon receipt of solid processed products, magnetic separation occurs with a magnet 11.1 by deflecting the falling path of iron-containing products, accumulating them in a separate compartment 11.2 and mechanically transferring fuel element 12 to the negative electrode 12.2. The rest of the solid products containing activated carbon , mineral substances, accumulates in compartment 11.3, equipped at the bottom with an inclined mesh through which dissolved minerals, water and carbon dioxide enter the bottom 11.4, which ATEM Communications come to Phyto-13 and / or the environment. In photoreactor 13.1, a nutrient medium is created from water, carbon dioxide, dissolved mineral salts and solar energy to reproduce phytoproducts (microalgae, other vegetation). As a result of the formation of phytoproducts, oxygen is produced, which enters the positive electrode 12.1 of the fuel element 12 and is used as a hydrogen depolarizer. A part of the obtained phytoproducts goes to the consumer of FP, and the technologically necessary part goes to the electro-pyrolysis reactor 10 as the main energy resource in the form of a reproducible source of carbon and hydrogen.

В топливном элементе 12 на отрицательном электроде 12.2 происходят процессы окисления и растворения железа, а на положительном углеродном электроде происходит восстановление ионов железа и водорода, при этом происходит его поляризация, которая снимается химическим взаимодействием с деполяризаторами:In the fuel cell 12, the processes of oxidation and dissolution of iron occur on the negative electrode 12.2, and the ions of iron and hydrogen are reduced on the positive carbon electrode, and its polarization occurs, which is removed by chemical interaction with depolarizers:

SO₃, О₂, Н₂SO₄, - а также процессов термического рассеивания водорода, в результате сохраняется потенциал и во внешней цепи протекает электроток. Образующиеся соли металлов, например FeSO₄, в концентрированном виде отводятся к шлюзовому аппарату 10.1 электропиролизного реактора 10, а электроэнергия постоянного тока по токопроводам поступает к преобразователю постоянного тока в переменный 14.SO ₃ , O ₂ , H ₂ SO ₄ , - as well as the processes of thermal dispersion of hydrogen, as a result, the potential is preserved and an electric current flows in the external circuit. The resulting metal salts, for example FeSO ₄ , in concentrated form are discharged to the lock apparatus 10.1 of the electropyrolysis reactor 10, and the direct current electricity is supplied to the DC / AC converter 14 via current conductors.

Технологически необходимая часть электроэнергии переменного тока поступает к электропиролизному реактору 10 и электродному проточному котлу 1, а остальная часть электроэнергии поступает к внешнему потребителю электроэнергии Эп.The technologically necessary part of the AC electric power is supplied to the electrolysis reactor 10 and the electrode flow boiler 1, and the rest of the electric power is supplied to the external electric power consumer Ep.

Способ работы энергогенерирующей системы и энергогенерирующая система для его осуществления апробированы в лабораторных условиях отдельными конструктивными элементами и узлами, а возможное ее промышленное применение подтверждаются следующим расчетным примером.The method of operation of the energy-generating system and the energy-generating system for its implementation have been tested in laboratory conditions by individual structural elements and units, and its possible industrial application is confirmed by the following calculation example.

Удельные техноэкономические показатели системы зависят от конкретных конструктивных решений.Specific techno-economic indicators of the system depend on specific design decisions.

Наибольшие объемы занимают топливные элементы и фитокомплекс. Наименьший объем (1:10 от общего) занимают силовые преобразователи энергии (по схеме отдельные конструктивные устройства - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 14).The largest volumes are occupied by fuel cells and phytocomplex. The smallest volume (1:10 of the total) is occupied by power energy converters (according to the scheme, individual structural devices are 1, 2, 3, 4, 5, 6, 14).

Для стационарных решений рекомендуются варианты с загрузкой энергоаккумулирующих веществ (например, железа) из расчета постоянной работы в течение одного месяца. В этом случае удельная мощность топливного элемента составит 5 Вт на 1 л объема брутто. Для жилого образования с расходом электроэнергии 3 кВт в сутки топливный элемент будет занимать 1 м³ с исходной загрузкой 90 кг железа.For stationary solutions, options are recommended with the loading of energy-accumulating substances (for example, iron) based on continuous operation for one month. In this case, the specific power of the fuel cell will be 5 W per 1 liter of gross volume. For residential education with a power consumption of 3 kW per day, the fuel cell will occupy 1 m ³ with an initial load of 90 kg of iron.

Для предприятия с суточным расходом электроэнергии 1000 кВт·час потребуется объем в 300 м³ и производственная площадка 10×10 м.For an enterprise with a daily energy consumption of 1000 kW · h, a volume of 300 m ³ and a production site of 10 × 10 m will be required.

В вариантах с выполнением топливного элемента в виде электрохимического реактора с непрерывным оборотом энергоаккумулирующего вещества и деполяризатора удельная мощность составит 50 Вт на 1 л брутто.In embodiments with a fuel cell in the form of an electrochemical reactor with a continuous rotation of the energy storage substance and a depolarizer, the specific power will be 50 W per 1 liter of gross.

КПД использования солнечной энергии в фотореакторах при выработке хлореллы или в форме растительной массы составляет в среднем 10%, с использованием выработанного углеродного материала для внутритехнологических целей. Остальные 90% в виде тепловой энергии с помощью теплонасоса установки поступают к потребителю тепла в виде горячего водяного теплоносителя.The efficiency of using solar energy in photoreactors when producing chlorella or in the form of plant mass is on average 10%, using the produced carbon material for internal technological purposes. The remaining 90% in the form of thermal energy with the help of the heat pump of the installation is supplied to the heat consumer in the form of hot water heat carrier.

На 1 м² освещенной поверхности падает 2·10³ кВт·ч солнечной энергии в год, причем только 10% реально можно превратить при использовании заявленных способа и системы в энергоаккумулирующее вещество (уголь, оборотный металл, например железо). Для малого хозяйства необходима площадь фитокомплекса не менее 11 м с учетом того, что в зимнее время (3 месяца) интенсивность солнечной радиации в три раза меньше, чем летом.2 · 10 ³ kW · h of solar energy per year falls on 1 m ^{2 of the} illuminated surface, and only 10% can actually be converted using the claimed method and system into an energy storage substance (coal, circulating metal, for example iron). For small farms, the phytocomplex area is not less than 11 m, taking into account the fact that in winter (3 months) the intensity of solar radiation is three times less than in summer.

Для предприятия с расходом энергии 1000 кВт·ч в сутки потребуется 11:330≈3600 м², например, размещение фотореакторов на кровле цеха размером 36×100 м или интенсивного использования зеленых насаждений на территории предприятия и прилегающих участках городского благоустройства, причем теплообеспечение составит 0,9·2·10³×3600≈6,5·10⁶ ккал ≈6,5 Гкал.For an enterprise with an energy consumption of 1000 kWh per day, 11: 330≈3600 m ² will be required, for example, the placement of photoreactors on the roof of a workshop measuring 36 × 100 m or the intensive use of green spaces in the territory of the enterprise and adjacent urban areas, with heat supply being 0 9 · 2 · 10 ³ × 3600≈6.5 · 10 ⁶ kcal ≈6.5 Gcal.

Кроме того, заявленные способ и система позволяют использовать аэродинамический испаритель в качестве устройства для получения рассолов и дистиллированной воды.In addition, the claimed method and system allows the use of an aerodynamic evaporator as a device for producing brines and distilled water.

Использовать топливный элемент в качестве активного утилизатора загрязненной среды. Использовать солнечные параболоидные, параболические, параболоцилиндрические и др. коллекторы для наработки энергоаккумулирующих веществ путем помещения в фокус контейнера со смесью окислов железа и угля (по аналогу доменного процесса), а образовавшийся углекислый газ направить в фитокомплекс.Use a fuel cell as an active contaminant disposal device. Use solar paraboloid, parabolic, parabolocylindrical and other collectors to produce energy-accumulating substances by placing the container with a mixture of iron and coal oxides (similar to the blast furnace process) in the focus, and direct the resulting carbon dioxide into the phytocomplex.

Таким образом использование заявленных способа и системы позволит осуществить полномасштабное автономное экологически безопасное жизнеобеспечение практически всех видов хозяйствующих субъектов, при этом утилизировать все санитарные (бытовые и канализационные отходы) и тепловые выбросы в окружающую среду.Thus, the use of the claimed method and system will allow for a full-fledged autonomous environmentally safe life support for almost all types of business entities, while disposing of all sanitary (household and sewage waste) and thermal emissions into the environment.

Claims

1. The method of operation of the energy-generating system, including the generation of heat by means of a jet heat-generating installation, by heating a liquid medium in a water heating device made in the form of a gas-liquid jet apparatus, at the inlet equipped with a constricting nozzle, supplying a heated liquid medium to the heat consumer from the outlet of the gas-liquid jet apparatus and returning from heat consumer of a cooled liquid medium for subsequent heating in a gas-liquid jet apparatus with the formation of a circulation loop of the liquid medium, characterized in that the energy of the non-condensable gas component of the gas-liquid mixture at the outlet of the gas-liquid jet apparatus is used to draw and create an additional pressure of the water entering the apparatus, compressing atmospheric air by performing an inlet narrowing nozzle of the gas-liquid jet apparatus in the form of a system of coaxially arranged nozzles and in the gas cycle for pumping heat from the atmosphere and the hydrosphere through aerodynamic evaporation, compression and expansion in the expander, electroe In this case, energy is obtained from reproducible phytoproducts obtained in a phytocomplex technologically connected with a fuel cell and an electro-pyrolysis reactor, also technologically connected with a sanitary and technical conditioning system for water, while the technological cycle is started with superheated water, which is supplied from the superheated water generator.

2. An energy-generating system containing a jet fuel device made in the form of a water-gas-liquid jet apparatus connected from the outlet side of it from a stream of heated liquid medium to a heat consumer, and from the inlet side equipped with a constricting nozzle, connected to a tap of a cooled liquid medium from the consumer to form a circuit circulation of a liquid medium, characterized in that it further comprises a superheated water generator, made in the form of an electrode water heating device of the exact type, expanders using the energy of the non-condensing gas component of the working fluid to collect and create additional pressure entering the system of water, an aerodynamic evaporator for taking heat from the hydrosphere, an electro-pyrolysis reactor technologically connected to a fuel cell and phytocomplex for generating electricity from reproducible phyto products, a hydrocyclone and an elevator, by means of which the electro-pyrolysis reactor is connected to the technological chain of sanitary and technical air conditioning water Bani, moreover, a narrowing inlet nozzle water-heating the gas-liquid jet apparatus is designed as a system of coaxially arranged nozzle including air compression.