[go: up one dir, main page]

RU2382959C2 - Air turbine-driven plant - Google Patents

Air turbine-driven plant Download PDF

Info

Publication number
RU2382959C2
RU2382959C2 RU2008131534/06A RU2008131534A RU2382959C2 RU 2382959 C2 RU2382959 C2 RU 2382959C2 RU 2008131534/06 A RU2008131534/06 A RU 2008131534/06A RU 2008131534 A RU2008131534 A RU 2008131534A RU 2382959 C2 RU2382959 C2 RU 2382959C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
room
compressor
heat exchanger
ejector
Prior art date
Application number
RU2008131534/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008131534A (en
Inventor
Валерий Игнатьевич Гуров (RU)
Валерий Игнатьевич Гуров
Константин Никодимович Шестаков (RU)
Константин Никодимович Шестаков
Елена Федосиевна Ватченко (RU)
Елена Федосиевна Ватченко
Игорь Валерьевич Гуров (RU)
Игорь Валерьевич Гуров
Александр Федорович Куфтов (RU)
Александр Федорович Куфтов
Original Assignee
Валерий Игнатьевич Гуров
Константин Никодимович Шестаков
Елена Федосиевна Ватченко
Игорь Валерьевич Гуров
Александр Федорович Куфтов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Игнатьевич Гуров, Константин Никодимович Шестаков, Елена Федосиевна Ватченко, Игорь Валерьевич Гуров, Александр Федорович Куфтов filed Critical Валерий Игнатьевич Гуров
Priority to RU2008131534/06A priority Critical patent/RU2382959C2/en
Publication of RU2008131534A publication Critical patent/RU2008131534A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382959C2 publication Critical patent/RU2382959C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: heating systems.
SUBSTANCE: plant is intended mainly for operation in small populated areas, field conditions and transport vehicles. Plant includes compressor with a drive, turbine expansion engine, heat exchanger, room, which are connected via main lines with valves. In addition, plant is equipped with electric generator, ejector, control and breather, where electric generator is connected kinematically to turbine expansion engine. Outlet of compressor is connected through main lines with valves to turbine expansion engine inlet before or through heat exchanger. Turbine expansion engine outlet is connected to inlet of high-head part of ejector, the outlet of which is connected to the room. Inlet of low-head ejector part is connected to atmosphere through the control. Room has two outlets; one outlet is connected to compressor inlet, and the other one - through breather to atmosphere.
EFFECT: use of invention will allow providing high economy during manufacture and operation of the plant.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки «холодильной» энергии разных уровней, тепловой энергии и электроэнергии в широком температурном диапазоне атмосферного воздуха в полевых условиях.The invention relates to the field of energy and can be used to generate "refrigerating" energy of different levels, thermal energy and electricity in a wide temperature range of atmospheric air in the field.

В России есть множество регионов, в которых имеется большая потребность в энергии холода. В частности, это относится к южным широтам с небольшими сельскими населенными пунктами, где из-за дефицита электроэнергии нет возможности использования турбохолодильных машин (ТХМ) для хранения сельскохозяйственной продукции в холодильных камерах.In Russia there are many regions in which there is a great need for cold energy. In particular, this applies to the southern latitudes with small rural settlements, where, due to a shortage of electricity, it is not possible to use turbo-refrigerating machines (ТХМ) for storing agricultural products in refrigerators.

Известна установка для охлаждения воздуха помещения (Патент РФ №39936, МПК 7 F25B 11/00 от 20.04.2004), содержащая источник сжатого воздуха, воздушную турбину и помещение с эжектором, где источник сжатого воздуха соединен с высоконапорной частью эжектора, выход турбины соединен с низконапорной частью эжектора, а вход - с выходом помещения, и вход помещения соединен с выходом эжектора, турбина механически соединена с воздушным компрессором. Недостатком технического решения является низкая экономичность установки из-за использования эжектора для обеспечения циркуляции воздуха в установке.A known installation for cooling the air of a room (RF Patent No. 399636, IPC 7 F25B 11/00 of 04/20/2004) containing a source of compressed air, an air turbine and a room with an ejector, where the source of compressed air is connected to the high-pressure part of the ejector, the turbine outlet is connected to low-pressure part of the ejector, and the entrance is with the exit of the room, and the entrance of the room is connected to the exit of the ejector, the turbine is mechanically connected to the air compressor. The disadvantage of the technical solution is the low efficiency of the installation due to the use of an ejector to ensure air circulation in the installation.

Наиболее близким аналогом заявляемому техническому решению являются способ комбинированного получения холода и тепла для кондиционирования помещения и установка для его осуществления (Патент РФ №2062964, МПК6 F25B 29/00 от 14.10.93), принятая за прототип, включающая воздушный компрессор с приводом, компрессорно-турбинный агрегат с включенными между компрессором и турбиной первичным воздухо-воздушным теплообменником и вторичным регенеративным теплообменником и рециркуляционный контур кондиционируемого помещения. Имеется также регенеративный теплообменник, включенный в рециркуляционный контур байпасным трубопроводом между выходом воздуха из вторичного регенеративного теплообменника и входом в регенеративный теплообменник и вторым байпасным трубопроводом между выходом воздуха из регенеративного теплообменника и входом в турбину.The closest analogue to the claimed technical solution is a method for the combined production of cold and heat for air conditioning and installation for its implementation (RF Patent No. 2062964, IPC6 F25B 29/00 from 10/14/93), adopted as a prototype, including an air compressor with a drive, compressor a turbine unit with a primary air-air heat exchanger and a secondary regenerative heat exchanger connected between the compressor and the turbine; and a recirculation loop of the air-conditioned room. There is also a regenerative heat exchanger included in the recirculation loop by the bypass pipe between the air outlet from the secondary regenerative heat exchanger and the inlet of the regenerative heat exchanger and a second bypass pipe between the air outlet from the regenerative heat exchanger and the turbine inlet.

Техническое решение по прототипу позволяет снабдить «холодильной» энергией одного потребителя - например, холодильную камеру, но при этом не может быть обеспечено кондиционирование помещений обслуживающего персонала в жаркое время года; оно не только не обеспечивает инфраструктуру электроэнергией, но наоборот требует ее для привода воздушного компрессора и вентилятора. Оба компрессора и турбина в зависимости от температуры окружающей среды работают с расходом воздуха, изменяющимся в широком диапазоне, что не позволяет иметь достаточно высокие значения кпд агрегатов. Применение раздельных контуров получения «холодильной» энергии и циркуляции воздуха в помещении (вместо одного последовательно объединенного контура) и воздухо-воздушного вместо водовоздушного теплообменника требует большей разности температур в турбине (для обеспечения заданной температуры в помещении), следовательно, большего давления за компрессорами и, соответственно, большей мощности привода воздушного компрессора.The technical solution according to the prototype allows to supply “consumer” energy to one consumer - for example, a refrigerator, but air conditioning cannot be provided for the rooms in hot weather; it not only does not provide the infrastructure with electricity, but on the contrary requires it to drive an air compressor and a fan. Both compressors and a turbine, depending on the ambient temperature, operate with an air flow rate that varies over a wide range, which does not allow sufficiently high values of efficiency of the units. The use of separate circuits for the production of "refrigerating" energy and air circulation in the room (instead of one sequentially combined circuit) and air-air instead of a water-air heat exchanger requires a greater temperature difference in the turbine (to ensure a predetermined room temperature), therefore, greater pressure behind the compressors and, accordingly, more power drive the air compressor.

Кроме того, установка прототипа имеет излишне большое количество агрегатов - второй компрессор, вторичный регенеративный и регенеративный теплообменники, вентилятор, что повышает стоимость установки и понижает надежность ее функционирования.In addition, the installation of the prototype has an unnecessarily large number of units - a second compressor, a secondary regenerative and regenerative heat exchangers, a fan, which increases the cost of the installation and reduces the reliability of its operation.

В основу изобретения положено решение следующих задач.The basis of the invention is the solution of the following problems.

1. Обеспечение потребителя «холодильной» или тепловой энергией для кондиционирования или подогрева помещения в полевых условиях.1. Providing the consumer with “refrigerating” or thermal energy for conditioning or heating the premises in the field.

2. Обеспечение инфраструктуры в широком температурном диапазоне атмосферного воздуха:2. Provision of infrastructure in a wide temperature range of atmospheric air:

- непрерывно обновляемым воздухом постоянной температуры в помещениях,- continuously updated air of constant temperature in the premises,

- горячей водой,- hot water

- электроэнергией (сжатым воздухом, водой под давлением).- electricity (compressed air, water under pressure).

3. Обеспечение высокой экономичности при производстве и эксплуатации установки.3. Ensuring high efficiency in the production and operation of the installation.

Поставленные задачи решаются тем, что воздушная турбоэнергетическая установка содержит воздушный компрессор с приводом, турбодетандер, теплообменник и помещение, соединенные магистралями с клапанами.The tasks are solved in that the air turbine power plant contains an air compressor with a drive, a turboexpander, a heat exchanger and a room connected by highways with valves.

В соответствии с изобретением установка дополнительно снабжена потребителем мощности, эжектором, регулятором и суфлером. Потребитель мощности кинематически связан с турбодетандером. Выход компрессора соединен магистралями с клапанами с входом турбодетандера до или через теплообменник. Выход из турбодетандера соединен с входом высоконапорной части эжектора, выход которого соединен с помещением. Вход низконапорной части эжектора соединен с атмосферой через регулятор, при этом помещение имеет два выхода, один выход соединен с входом компрессора, а другой - через суфлер соединен с атмосферой.In accordance with the invention, the installation is additionally equipped with a power consumer, an ejector, a regulator and a breather. A power consumer is kinematically coupled to a turboexpander. The compressor output is connected by lines to the valves with the inlet of the turbo expander before or through the heat exchanger. The exit from the turboexpander is connected to the inlet of the high-pressure part of the ejector, the outlet of which is connected to the room. The input of the low-pressure part of the ejector is connected to the atmosphere through a regulator, while the room has two outputs, one output is connected to the compressor input, and the other is connected to the atmosphere through a prompter.

Использование теплообменника и турбодетандера позволяет обеспечить потребителя «холодильной» энергией и горячей водой.The use of a heat exchanger and a turboexpander allows us to provide consumers with “refrigerating” energy and hot water.

Использование потребителя мощности, приводимого турбодетандером, позволяет обеспечить потребителя необходимым видом энергии.The use of a power consumer driven by a turboexpander allows providing the consumer with the necessary type of energy.

Использование суфлера и регулятора с эжектором, выход которого соединен с помещением, позволяет обновлять воздух в помещении, обеспечивая температуру на заданном уровне и давление, равное атмосферному давлению.The use of a breather and a regulator with an ejector, the output of which is connected to the room, allows you to update the air in the room, providing a temperature at a given level and a pressure equal to atmospheric pressure.

Существенные признаки изобретения могут иметь развитие и уточнение.The essential features of the invention may be developed and clarified.

Выполнение помещения и камеры теплоизолированными позволяет повысить экономичность эксплуатации установки путем уменьшения затрат «холодильной» или тепловой энергии для поддержания заданной температуры в помещении.The implementation of the premises and the chamber thermally insulated allows you to increase the efficiency of operation of the installation by reducing the cost of "refrigerating" or thermal energy to maintain a given temperature in the room.

Дооборудование установки, по меньшей мере, одной камерой, дополнительным турбодетандером с потребителем мощности, которые присоединены к ней так, что выход из теплообменника соединен с входом турбодетандера, а выход последнего через камеру - с входом компрессора, позволяет в камере иметь уровень температуры воздуха, более низкий, чем в помещении. Это позволяет использовать камеру в качестве холодильной, а потребитель мощности - для производства дополнительной энергии (электрической, гидравлической, сжатого воздуха).Retrofitting the installation with at least one chamber, an additional turboexpander with a power consumer, which are connected to it so that the outlet of the heat exchanger is connected to the inlet of the expander, and the outlet of the latter through the chamber with the compressor inlet allows the chamber to have an air temperature level of more than low than indoors. This allows you to use the camera as a refrigerator, and a power consumer to produce additional energy (electric, hydraulic, compressed air).

Применение двух турбодетандеров позволяет:The use of two turboexpander allows:

- работать каждому турбодетандеру на практически постоянном режиме с высоким кпд в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды,- work for each turbo-expander in almost constant mode with high efficiency in a wide range of changes in ambient temperature,

- устанавливать турбодетандеры в непосредственной близости от разнесенных друг от друга камеры и охлаждаемого помещения, что исключает потери хладоресурса в соединительных магистралях,- install turbo expanders in the immediate vicinity of spaced apart chambers and a refrigerated room, which eliminates the loss of cold resources in the connecting lines,

- оптимально выбирать (минимизировать мощность привода компрессора) соотношение расходов воздуха, для обеспечения нужных температурных условий в камере и помещении.- optimally select (minimize the compressor drive power) the ratio of air flow to ensure the necessary temperature conditions in the chamber and room.

Выполнение теплообменника водовоздушным вследствие более чем на порядок большей величины коэффициента теплоотдачи со стороны воды (по сравнению с воздухом) позволяет существенно уменьшить потребную поверхность теплопередачи (по сравнению с воздухо-воздушным теплообменником) и соответственно уменьшить его габариты, массу и стоимость.The implementation of the heat exchanger with water-air due to more than an order of magnitude greater heat transfer coefficient from the side of water (compared to air) can significantly reduce the required heat transfer surface (compared with an air-air heat exchanger) and, accordingly, reduce its dimensions, weight and cost.

Высокая экономичность воздушной турбоэнергетической установки показана в приведенном ниже примере.The high cost-effectiveness of an air turbine power plant is shown in the example below.

Таким образом, решены поставленные в изобретении задачи:Thus, the objectives of the invention are solved:

- установка снабжает «холодильной» энергией помещение и камеру, обеспечивая их нормальную работу в годовом диапазоне изменения температуры окружающей среды,- the installation supplies “refrigerating” energy to the room and the chamber, ensuring their normal operation in the annual range of changes in ambient temperature,

- инфраструктура при тех же атмосферных условиях обеспечена обновляемым воздухом заданной температуры, горячей водой и электроэнергией (или другим видом энергии, необходимой потребителю).- the infrastructure under the same atmospheric conditions is provided with updated air of a given temperature, hot water and electricity (or other type of energy needed by the consumer).

Настоящее изобретение поясняется чертежами.The present invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема воздушной турбоэнергетической установки.Figure 1 shows a diagram of an air turbine power plant.

На фиг.2 изображена схема воздушной турбоэнергетической установки с дополнительным оборудованием.Figure 2 shows a diagram of an air turbine power plant with additional equipment.

Воздушная турбоэнергетическная установка (см. фиг.1) содержит компрессор 1 с приводом 2, турбодетандер 3, теплообменник 4, помещение 5 и магистрали с отсечными клапанами. Установка дополнительно снабжена электрогенератором 6, эжектором 7, регулятором 8 и суфлером 9. Электрогенератор 6 кинематически связан с турбодетандером 3. Выход компрессора 1 связан магистралью с отсечными клапанами 10 и 11 с входом турбодетандера 3, до или через теплообменник 4. Выход из турбодетандера 3 соединен с входом высоконапорной части эжектора 7, выход которого соединен с помещением 5, причем вход низконапорной части эжектора 7 соединен с атмосферой через регулятор 8. Помещение 5 имеет два выхода, один выход соединен с входом компрессора 1, а другой - через суфлер 9 соединен с атмосферой. Помещение 5 может быть выполнено теплоизолированным.Air turbine power plant (see figure 1) contains a compressor 1 with a drive 2, a turboexpander 3, a heat exchanger 4, room 5 and lines with shut-off valves. The installation is additionally equipped with an electric generator 6, an ejector 7, a regulator 8 and a breather 9. The electric generator 6 is kinematically connected with a turbo expander 3. The output of the compressor 1 is connected via a line with shut-off valves 10 and 11 to the inlet of the turbo-expander 3, before or through the heat exchanger 4. The output from the turbo-expander 3 is connected with the input of the high-pressure part of the ejector 7, the output of which is connected to the room 5, and the input of the low-pressure part of the ejector 7 is connected to the atmosphere through the regulator 8. Room 5 has two outputs, one output is connected to the input of the compressor 1 and the other - through the breather 9 is connected with the atmosphere. Room 5 can be made insulated.

Установка также может дополнительно содержать (см. фиг.2) камеру 12, дополнительный турбодетандер 13, соединенный кинематически с дополнительным электрогенератором 14. Причем, выход из теплообменника 4 соединен с входом дополнительного турбодетандера 13, а выход последнего через холодильную камеру 12 - с входом компрессора 1. Камера 12 может быть выполнена теплоизолированной. Теплообменник 4 выполнен водовоздушным.The installation may also additionally contain (see FIG. 2) a chamber 12, an additional turbo expander 13, connected kinematically to the additional electric generator 14. Moreover, the output from the heat exchanger 4 is connected to the input of the additional turbo expander 13, and the output of the latter through the cooling chamber 12 is connected to the compressor inlet 1. The chamber 12 may be thermally insulated. The heat exchanger 4 is made of water-air.

Функционирование предлагаемой воздушной турбоэнергетической установки (ВТЭУ) осуществляется следующим образом (см. фиг.1). Привод 2 вращает компрессор 1, где поступающий в него воздух сжимается, нагревается и попадает в магистрали до клапанов 10 и 11. Далее установка функционирует по-разному. Если тепло от помещения 5 нужно отводить, то при закрытом клапане 11 и открытом клапане 10 холодный воздух за теплообменником 4 подается на вход турбодетандера 3. Если к помещению 5 тепло нужно подводить, то при закрытом клапане 10 и открытом клапане 11 горячий воздух за компрессором 1 подается на вход турбодетандера 3 минуя теплообменник 4. Охлажденный в турбодетандере 3 воздух поступает в высоконапорную часть эжектора 7, где он смешивается с поступающим в низконапорную часть эжектора 7 через регулятор 8 воздухом из атмосферы. Воздух из эжектора 7 поступает в помещение 5, откуда часть его (равная расходу воздуха, поступающему в систему через низконапорную часть эжектора 7) через суфлер 9 выходит в атмосферу, а остальной воздух подается на вход компрессора 1. Создаваемая в турбодетандере 3 мощность идет на привод электрогенератора 6, вырабатывающего электроэнергию.The operation of the proposed air turbine power plant (VTEU) is as follows (see figure 1). The actuator 2 rotates the compressor 1, where the air entering it is compressed, heated and enters the mains to valves 10 and 11. Further, the installation operates in different ways. If heat from room 5 needs to be removed, then with the valve 11 closed and the valve 10 open, cold air behind the heat exchanger 4 is supplied to the inlet of the turbo expander 3. If heat needs to be supplied to room 5, then when the valve 10 is closed and the valve 11 is open, hot air is behind the compressor 1 fed to the inlet of the turboexpander 3 bypassing the heat exchanger 4. The air cooled in the turboexpander 3 enters the high-pressure part of the ejector 7, where it is mixed with the air from the atmosphere entering the low-pressure part of the ejector 7. Air from the ejector 7 enters room 5, from where part of it (equal to the air flow entering the system through the low-pressure part of the ejector 7) through the prompter 9 is released into the atmosphere, and the rest of the air is supplied to the inlet of the compressor 1. The power generated in the turboexpander 3 goes to the drive an electric generator 6 generating electricity.

Дополнительно в установке (см. фиг.2) может функционировать и второй контур. Часть охлажденного в теплообменнике 4 воздуха поступает в турбодетандер 13, где срабатывается потенциальная энергия сжатого воздуха и он поступает в камеру 12 с температурой ниже требуемого уровня, откуда поступает на вход компрессора 1. Разность располагаемой температуры поступающего в камеру 12 воздуха и потребной температуры компенсирует приток тепла через стенки камеры. Создаваемая в турбодетандере 13 мощность идет на привод электрогенератора 14, вырабатывающего электроэнергию.Additionally, in the installation (see figure 2), the second circuit can also function. Part of the air cooled in the heat exchanger 4 enters the turbo expander 13, where the potential energy of the compressed air is triggered and it enters the chamber 12 with a temperature below the required level, from where it enters the compressor 1. The difference in the available temperature of the air entering the chamber 12 and the required temperature compensates for the heat influx through the walls of the chamber. The power generated in the turboexpander 13 is used to drive an electric generator 14 that generates electricity.

Выполнение камеры теплоизолированной уменьшает приток тепла через стенки камеры из атмосферы.Performing a thermally insulated chamber reduces heat flow through the chamber walls from the atmosphere.

В качестве примера промышленной применимости изобретения рассмотрим ВТЭУ, имеющую холодильную камеру, которая для поддержания в ней температуры 278 К (+5°С) потребляет 18 кВт «холода», и кондиционируемое помещение, которое для поддержания в нем температуры 293 К (+20°С) потребляет 55 кВт. В этой установке используются:As an example of the industrial applicability of the invention, we consider a VTEU having a refrigerating chamber, which consumes 18 kW of “cold” to maintain a temperature of 278 K (+ 5 ° C), and an air-conditioned room, which maintains a temperature of 293 K (+ 20 °) C) consumes 55 kW. This installation uses:

1. Компрессор, приводимый серийно выпускаемым промышленностью ДВС (дизелем) мощностью N=224 кВт и частотой вращения n=6000 об/мин, имеет степень повышения полного давления

Figure 00000001
, кпд, равный 0.8, расход воздуха G=5.1 кг/с. Эти параметры близки к параметрам высоконапорных центробежных вентиляторов с консольно расположенным рабочим колесом, поэтому изготавливаться детали проточной части компрессора могут из тонкостенной листовой стали, что значительно сокращает его стоимость.1. A compressor driven by a commercially available engine (diesel) engine with a power of N = 224 kW and a rotational speed of n = 6000 rpm has a degree of increase in total pressure
Figure 00000001
, efficiency equal to 0.8, air flow rate G = 5.1 kg / s. These parameters are close to those of high-pressure centrifugal fans with a cantilever impeller; therefore, parts of the compressor flow part can be made of thin-walled sheet steel, which significantly reduces its cost.

2. В качестве теплообменника с коэффициентом термической эффективности, равным 0.6, могут быть применены серийно выпускаемые промышленностью водовоздушные радиаторы, суммарно обеспечивающие съем тепла, равного 175 кВт.2. As a heat exchanger with a coefficient of thermal efficiency equal to 0.6, water-air radiators commercially available from the industry can be used, which in total ensure the removal of heat equal to 175 kW.

3. В качестве турбодетандера (и дополнительного турбодетандера) используется двухступенчатая турбина со степенью расширения 1.42, расходом воздуха 2.55 кг/с, кпд, равным 0.81, частотой вращения 3000 об/мин и консольным расположением ротора.3. A two-stage turbine with an expansion ratio of 1.42, an air flow rate of 2.55 kg / s, an efficiency of 0.81, a rotational speed of 3000 rpm and a cantilever rotor arrangement is used as a turboexpander (and an additional turboexpander).

4. Электрогенератор (и дополнительный электрогенератор) с максимальной электрической мощностью 70 кВт и частотой вращения 3000 об/мин.4. An electric generator (and an additional electric generator) with a maximum electric power of 70 kW and a rotational speed of 3000 rpm.

Расчеты ВТЭУ с указанными параметрами агрегатов позволяют оценить энергетические параметры установки, которые отражены в таблице.Calculations of VTEU with the indicated parameters of the units allow us to evaluate the energy parameters of the installation, which are reflected in the table.

Режим работыMode of operation NЭосн N Eosn NЭдоп N Edop NXK N XK NПОМ N POM NГОР.ВОДЫ N HOT WATER 1 - Хол. возд.1 - Hall. air 61.3 кВт61.3 kW 59.4 кВт59.4 kW 37.5 кВт37.5 kW 54.7 кВт54.7 kW 176.4 кВт176.4 kW 2 - Тепл возд.2 - Heat air. 61.3 кВт61.3 kW 69.9 кВт69.9 kW 37.5 кВт37.5 kW 42.1 кВт42.1 kW 88.2 кВт88.2 kW

Здесь NЭocн и NЭдоп - электроэнергия, вырабатываемая основным и дополнительным электрогенераторами, NXK - тепло, отбираемое от камеры, NПОМ - тепло, отбираемое (или подводимое) от помещения, NГОР.ВОДЫ - тепло, отводимое водой от теплообменника (используемое инфраструктурой); режим работы 1 - при отводе тепла из помещения, режим работы 2 - при подводе тепла в помещение.Here, N Eocn and N Edop are the electricity generated by the main and additional electric generators, N XK is the heat taken from the chamber, N POM is the heat taken (or supplied) from the room, N HORIZON WATER is the heat removed by water from the heat exchanger (used infrastructure); operating mode 1 - when removing heat from the room, operating mode 2 - when applying heat to the room.

Воздушную турбоэнергетическую установку можно рассматривать как устройство, преобразующее химическую энергию топлива в электрическую, «холодильную» и тепловую. Поэтому оценку экономической эффективности ее следует производить так же, как для энергетических установок с помощью коэффициента полезного использования теплотворной способности топливаAn air turbo-energy installation can be considered as a device that converts the chemical energy of fuel into electrical, "refrigerating" and thermal. Therefore, the assessment of economic efficiency should be carried out in the same way as for power plants using the coefficient of efficiency of the calorific value of fuel

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь обозначены:Indicated here:

NЭ - электроэнергия, NX - «холодильная» энергия, NT - тепловая энергия, КX - относительная (по отношению к электрической) стоимость «холодильной» энергии, Qтопл - тепло сгорания топлива в приводе компрессора - дизеле (его кпд равен 0.5), КT - относительная стоимость тепловой энергии. Величины коэффициентов КX=2 и KT=1/3 выбраны исходя из сложившейся обстановки в стране.N E is electric power, N X is “refrigerating” energy, N T is thermal energy, K X is the relative (relative to electric) cost of “refrigerating” energy, Q fuel is the heat of fuel combustion in the compressor drive - diesel (its efficiency is 0.5), K T is the relative cost of thermal energy. The values of the coefficients K X = 2 and K T = 1/3 are selected based on the current situation in the country.

Расчеты показывают, что без учета использования горячей воды η=0.60 при работе на первом режиме и η=0.39 при работе на втором режиме. Если горячая вода полезно используется, то величины η соответственно равны η=0.73 и η=0.46.Calculations show that without taking into account the use of hot water, η = 0.60 when working in the first mode and η = 0.39 when working in the second mode. If hot water is used favorably, then the values of η are respectively η = 0.73 and η = 0.46.

Указанные цифры свидетельствуют о высокой экономичности работы установки.These figures indicate a high efficiency of the installation.

Установка допускает возможность использования ее в малых населенных пунктах, где отсутствует подвод достаточного количества электроэнергии для функционирования холодильной камеры и связанной с ней инфраструктуры. При этом необходимо жидкое или газообразное топливо (например, природный газ) в качестве горючего для питания ДВС - привода компрессора.The installation allows the possibility of its use in small settlements, where there is no supply of a sufficient amount of electricity for the functioning of the refrigerating chamber and the related infrastructure. In this case, liquid or gaseous fuel (for example, natural gas) is required as fuel for supplying the internal combustion engine - the compressor drive.

Claims (6)

1. Воздушная турбоэнергетическая установка, содержащая компрессор с приводом, турбодетандер, теплообменник, помещение, соединенные магистралями с клапанами, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена потребителем мощности, эжектором, регулятором и суфлером, где потребитель мощности кинематически связан с турбодетандером, выход компрессора соединен магистралями с клапанами с входом турбодетандера до или через теплообменник, выход из турбодетандера соединен с входом высоконапорной части эжектора, выход которого соединен с помещением, причем вход низконапорной части эжектора соединен с атмосферой через регулятор, притом помещение имеет два выхода, один выход соединен с входом компрессора, а другой - через суфлер соединен с атмосферой.1. Air turbine power plant containing a compressor with a drive, a turboexpander, a heat exchanger, a room connected by highways with valves, characterized in that the installation is additionally equipped with a power consumer, an ejector, a regulator and a breather, where the power consumer is kinematically connected with a turboexpander, the compressor output is connected by highways with valves with a turboexpander inlet before or through a heat exchanger, the outlet of the turboexpander is connected to the inlet of the high-pressure part of the ejector, the outlet of which is connected to a room, and the input of the low-pressure part of the ejector is connected to the atmosphere through a regulator, moreover, the room has two outputs, one output is connected to the compressor input, and the other is connected to the atmosphere through a prompter. 2. Воздушная турбоэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что помещение выполнено теплоизолированным.2. Aerial turbo-energy installation according to claim 1, characterized in that the room is thermally insulated. 3. Воздушная турбоэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит турбодетандер, соединенный кинематически с потребителем мощности, и, по меньшей мере, одну камеру, причем выход из теплообменника соединен с входом турбодетандера, а выход последнего через камеру - с входом компрессора.3. The air turbo-energy installation according to claim 1, characterized in that the installation further comprises a turboexpander connected kinematically to a power consumer, and at least one chamber, the outlet of the heat exchanger being connected to the inlet of the turbine expander, and the outlet of the latter through the chamber, with compressor input. 4. Воздушная турбоэнергетическая установка по п.3, отличающаяся тем, что камера выполнена теплоизолированной.4. Aerial turbo-energy installation according to claim 3, characterized in that the chamber is thermally insulated. 5. Воздушная турбоэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник выполнен водовоздушным.5. Air turbo-energy installation according to claim 1, characterized in that the heat exchanger is made of water-air. 6. Воздушная турбоэнергетическая установка по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что потребитель мощности выполнен в виде электрогенератора. 6. Air turbine power plant according to claims 1 and 3, characterized in that the power consumer is made in the form of an electric generator.
RU2008131534/06A 2008-08-01 2008-08-01 Air turbine-driven plant RU2382959C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008131534/06A RU2382959C2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Air turbine-driven plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008131534/06A RU2382959C2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Air turbine-driven plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008131534A RU2008131534A (en) 2008-12-27
RU2382959C2 true RU2382959C2 (en) 2010-02-27

Family

ID=42127982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008131534/06A RU2382959C2 (en) 2008-08-01 2008-08-01 Air turbine-driven plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382959C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4840036A (en) * 1987-06-05 1989-06-20 Household Manufacturing, Inc. Air cycle refrigeration system
US5438845A (en) * 1994-06-21 1995-08-08 The Boc Group, Inc. Refrigeration device
RU2062964C1 (en) * 1992-10-14 1996-06-27 Хагенук Фарцойгклима ГмбХ Method of combined production of cold and heat for rooms conditioning and plant for its realization
RU14074U1 (en) * 1999-12-27 2000-06-27 Борисенко Юрий Георгиевич UNIVERSAL COOLANT AND HEAT SYSTEM
RU39936U1 (en) * 2004-04-20 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" ROOM COOLING UNIT

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4840036A (en) * 1987-06-05 1989-06-20 Household Manufacturing, Inc. Air cycle refrigeration system
RU2062964C1 (en) * 1992-10-14 1996-06-27 Хагенук Фарцойгклима ГмбХ Method of combined production of cold and heat for rooms conditioning and plant for its realization
US5438845A (en) * 1994-06-21 1995-08-08 The Boc Group, Inc. Refrigeration device
RU14074U1 (en) * 1999-12-27 2000-06-27 Борисенко Юрий Георгиевич UNIVERSAL COOLANT AND HEAT SYSTEM
RU39936U1 (en) * 2004-04-20 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" ROOM COOLING UNIT

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008131534A (en) 2008-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11352951B2 (en) Variable pressure turbine
US5444971A (en) Method and apparatus for cooling the inlet air of gas turbine and internal combustion engine prime movers
US7578142B2 (en) Method for recovering the energy of gas expansion and a recovery device for carrying out said method
AU697987B2 (en) Method and apparatus for cooling the inlet air of gas turbine and internal combustion engine prime movers
US7398642B2 (en) Gas turbine system including vaporization of liquefied natural gas
US20080047271A1 (en) Wind turbine system
US20080050234A1 (en) Wind turbine system
CA3074392C (en) A combined heat recovery and chilling system and method
JP7134688B2 (en) Intercooled turbine with heat storage system
RU2013616C1 (en) Method of operating combination gas-turbine system of gas distribution and apparatus for carrying out the method
EP4073357B1 (en) Cryogenic energy system for cooling and powering an indoor environment
CN104169542A (en) Electricity generation device and method
Jaber et al. Assessment of power augmentation from gas turbine power plants using different inlet air cooling systems
US6408609B1 (en) Method and apparatus for enhancing power output and efficiency of combustion turbines
WO2008139527A1 (en) Power supply facility for natural gas liquefaction plant, system and method for control of the power supply facility, and natural gas liquefaction plant
RU2665752C1 (en) Installation for combined electrical and cold supply at gas distribution station
RU2354838C2 (en) Gas turbine power plant
RU2382959C2 (en) Air turbine-driven plant
US20090272115A1 (en) Method of Utilization of Gas Expansion Energy and Utilization Power Installation for Implementation of this Method
Mukolyants et al. Analysis of the joint operation of the expander-generator unit and air heat pump
Batenin et al. A steam-gas power plant for combined generation of electricity, heat, and cold (Trigeneration)
Klimenko et al. On the possibility of generation of cold and additional electric energy at thermal power stations
Khaledi et al. Effect of inlet air cooling by absorption chiller on gas turbine and combined cycle performance
RU91743U1 (en) WIND UNIT FOR PRODUCTION OF ELECTRICITY, COLD AND HEAT
RU2364796C1 (en) Heat supply method and heat supply device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120802