RU2714635C1

RU2714635C1 - Solar thermal power plant

Info

Publication number: RU2714635C1
Application number: RU2019119256A
Authority: RU
Inventors: Максим Владимирович Герьятович
Original assignee: Максим Владимирович Герьятович
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-02-18

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: invention relates to power engineering, in particular to devices for production of thermal, electric energy, its accumulation, as well as for desalination of salt water, drying of vegetables and fruits. Solar thermal power plant is shaped as pyramid located under vacuum glass dome. Heat accumulating body of pyramid is made of stone or concrete blocks. In the center of the pyramid there is a cavity, from which channels are directed to the pyramid surface. Translucent coating is made of glass in the form of a vacuum chamber, which covers the pyramid surface on all its sides, except the base. Surface of vacuum chamber on pyramid side is coated with light-transmitting and heat-reflecting film. In its turn, pyramid surface has light-absorbing coating. Said chamber is communicated with vacuum pump. Pyramid base is insulated from ground by heat insulation. High-pressure boiler is placed in the pyramid cavity. Boiler is equipped with water level sensor and filled with water to form cavity above it to sensor level. Cavity of said boiler from below is communicated via pipe with water supply pump, above water – with turbine, which is kinematically connected to generator. Besides, thermal power plant is equipped with light reflectors with possibility to direct light flux on surface of pyramid faces.EFFECT: technical result consists in obtaining hot water, steam, electric power, heat energy and its accumulation.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для получения тепловой, электрической энергии, ее аккумулирования, а также для опреснения соленой воды, сушки овощей и фруктов.The invention relates to the field of energy, in particular to devices for generating thermal, electrical energy, its accumulation, as well as for desalination of salt water, drying vegetables and fruits.

Известна стеновая панель здания, содержащая светопрозрачное покрытие и размещенный за последним теплоаккумулирующий элемент с вертикальным воздушным каналом, образованным наружной лучепоглащающей и внутренней теплопередающей стенками. В верхней и нижней частях внутренней стенки выполнены отверстия, сообщающие канал с помещением здания. При этом в нижнем отверстии установлена регулирующая заслонка, в которой с целью повышения аккумулирующей способности и обеспечения регулирования теплового режима здания в воздушном канале установлены капсулы, заполненные теплоаккумулирующим веществом. Наружная лучепоглащающая стенка выполнена полой и разделена по высоте перегородкой, образующей в полости замкнутый контур, заполненный жидкостью, причем в верхней части контура установлен регулирующий клапан, корпус которого разделен подвижной мембраной со штоком на две герметичные воздушные камеры, одна из которых расположена со стороны жидкостного контура, а другая - со стороны воздушного канала (Патент РФ №1601472, F24J 2/42, 25.11.1988 г.) [1].Known wall panel of the building, containing a translucent coating and placed behind the last heat-accumulating element with a vertical air channel formed by the external beam-absorbing and internal heat-transmitting walls. Holes are made in the upper and lower parts of the inner wall, communicating the channel with the building premises. At the same time, a regulating flap is installed in the lower hole, in which, with the aim of increasing the accumulating ability and ensuring the regulation of the building's thermal regime, capsules filled with heat-accumulating substance are installed in the air channel. The outer beam-absorbing wall is hollow and height-separated by a partition, forming a closed loop filled with liquid in the cavity, and a control valve is installed in the upper part of the loop, the body of which is divided by a movable membrane with a rod into two sealed air chambers, one of which is located on the side of the liquid loop and the other from the side of the air channel (RF Patent No. 1601472, F24J 2/42, 11/25/1988) [1].

Недостатком этого изобретения является низкая теплоемкость аккумулятора тепла.The disadvantage of this invention is the low heat capacity of the heat accumulator.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является стеновая панель здания, содержащая теплоаккумулирующую стену, светопрозрачное покрытие, где теплоаккумулирующая стена заполненна фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. В верхней и нижней частях этой панели выполнены отверстия, в которых установлены терморегулируемые заслонки (Патент РФ №2223451, F24J 2/42, 06.03.2002 г.) [2].The closest technical solution adopted as a prototype is a wall panel of a building containing a heat storage wall, a translucent coating, where the heat storage wall is filled with phase transition heat storage material. In the upper and lower parts of this panel, holes are made in which thermostatic dampers are installed (RF Patent No. 2223451, F24J 2/42, 03/06/2002) [2].

Недостатками данного изобретения являются низкая теплоемкость аккумулятора тепла и низкая лучепоглощающая способность.The disadvantages of this invention are the low heat capacity of the heat accumulator and low radiation absorption capacity.

Задачей изобретения является создание устройства для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование.The objective of the invention is to provide a device for producing hot water, steam, desalination of salt water, generating electricity, heat energy and its storage.

Сущность изобретения заключается в следующем. Теплоаккумулирующее тело выполнено из каменных или бетонных блоков в виде четырехгранной пирамиды, причем с образованием полости в центре нее и каналов, отходящих от этой полости к поверхности пирамиды. Один из этих каналов выполнен в виде змеевика и соединяет верхнюю точку пирамиды с верхней точкой полости. Другие каналы имеют внутри вентиляторы и соединяют нижние точки полости с точками, лежащими на линиях пересечения боковых граней пирамиды с ее основанием. Светопрозрачное покрытие выполнено из стекла в виде вакуумной камеры, облегающей поверхность пирамиды со всех ее сторон, кроме основания, причем таким образом, что между ее поверхностью и поверхностью пирамиды образована герметичная полость, которая сообщается с атмосферой через редукционный клапан. Кроме того, поверхность вакуумной камеры со стороны пирамиды покрыта светопропускающей и теплоотражающей пленкой. В свою очередь, поверхность пирамиды имеет светопоглощающее покрытие. Указанная камера сообщена с вакуумным насосом. Основание пирамиды изолировано от грунта теплоизоляцией. Теплоэлектростанция дополнительно снабжена котлом высокого давления, который помещен в полость пирамиды и посредством подкладок установлен на ее нижней горизонтальной поверхности. Котел оснащен датчиком уровня воды и заполнен водой с образованием полости над ней до уровня датчика. Полость названного котла снизу сообщена посредством трубы с насосом подачи воды, над водой - с турбиной, которая кинематически связана с генератором. Кроме того, теплоэлектростанция оснащена светоотражателями с возможностью направления светового потока на поверхность граней пирамиды. В совокупности это позволяет создать устройство для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование. Технический результат достигается тем, что теплоаккумулирующее тело имеет форму пирамиды и выполнено из каменных или бетонных блоков с возможностью их нагрева в дневное время. Мощность теплоэлектростанции увеличивается за счет светоотражающих покрытий расположенных вокруг пирамиды и направленных на ее грани. Увеличение светопоглощающей способности осуществляется за счет вакуумной камеры, которая имеет свойства теплоизолятора, светопоглощающей пленки нанесенной на грани пирамиды и теплоотражающей пленки нанесенной на внутреннее стекло вакуумной камеры.The invention consists in the following. The heat storage body is made of stone or concrete blocks in the form of a tetrahedral pyramid, with the formation of a cavity in the center of it and channels extending from this cavity to the surface of the pyramid. One of these channels is made in the form of a coil and connects the top of the pyramid with the top of the cavity. Other channels have fans inside and connect the lower points of the cavity with the points lying on the lines of intersection of the side faces of the pyramid with its base. The translucent coating is made of glass in the form of a vacuum chamber that encloses the surface of the pyramid on all its sides except the base, and in such a way that a tight cavity is formed between its surface and the surface of the pyramid, which communicates with the atmosphere through a pressure reducing valve. In addition, the surface of the vacuum chamber from the side of the pyramid is covered with a light-transmitting and heat-reflecting film. In turn, the surface of the pyramid has a light-absorbing coating. The specified chamber is in communication with a vacuum pump. The base of the pyramid is insulated from the ground by thermal insulation. The thermal power plant is additionally equipped with a high-pressure boiler, which is placed in the cavity of the pyramid and is installed on its lower horizontal surface by means of linings. The boiler is equipped with a water level sensor and is filled with water to form a cavity above it to the level of the sensor. The cavity of the named boiler is communicated from below through a pipe with a water supply pump, above the water - with a turbine that is kinematically connected to the generator. In addition, the power plant is equipped with reflectors with the possibility of directing the light flux to the surface of the faces of the pyramid. Together, this allows you to create a device for producing hot water, steam, desalination of salt water, generating electricity, heat energy and its storage. The technical result is achieved by the fact that the heat storage body has the shape of a pyramid and is made of stone or concrete blocks with the possibility of heating in the daytime. The power of a thermal power plant increases due to reflective coatings located around the pyramid and directed to its face. The increase in light-absorbing ability is due to the vacuum chamber, which has the properties of a heat insulator, a light-absorbing film deposited on the edge of the pyramid and a heat-reflecting film deposited on the inner glass of the vacuum chamber.

На чертеже изображена солнечная теплоэлектростанция. Солнечная теплоэлектростанция содержит теплоаккумулирующее тело, светопрозрачное покрытие и арматуру. Теплоаккумулирующее тело выполнено из каменных или бетонных блоков в виде четырехгранной пирамиды 1, причем с образованием полости 5 в центре нее и каналов 4 и 17, отходящих от этой полости 5 к поверхности пирамиды 1. Один из этих каналов выполнен в виде змеевика 4 и соединяет верхнюю точку пирамиды с верхней точкой полости 5. Другие каналы 17 имеют внутри вентиляторы 18 и соединяют нижние точки полости 5 с точками, лежащими на линиях пересечения боковых поверхностей пирамиды с ее основанием. Светопрозрачное покрытие выполнено из стекла в виде вакуумной камеры 2, облегающей поверхность пирамиды 1 со всех ее сторон, кроме основания, причем таким образом, что между ее поверхностью и поверхностью пирамиды 1 образована герметичная полость, которая сообщается с атмосферой через редукционный клапан 19. Кроме того, поверхность вакуумной камеры 2 со стороны пирамиды 1 покрыта светопропускающей и теплоотражающей пленкой 20. В свою очередь, поверхность пирамиды 1 имеет светопоглощающее покрытие 3. Указанная камера 2 сообщена с вакуумным насосом 9. Основание пирамиды 1 изолировано от грунта теплоизоляцией 10. Теплоэлектростанция дополнительно снабжена котлом высокого давления 6, турбиной 14 и генератором электрического тока 13. В полость 5 пирамиды 1 помещен котел высокого давления 6, и посредством подкладок 16 установлен на ее нижней горизонтальной поверхности. Котел 6 оснащен датчиком уровня воды 7 и заполнен водой с образованием полости над ней до уровня датчика. Полость названного котла 6 снизу сообщена посредством трубы 12 с насосом подачи воды 11, полость над водой сообщена с турбиной 14 посредством трубы 15, которая кинематически связана с генератором 13. Кроме того, теплоэлектростанция оснащена светоотражателями 8 с возможностью направления светового потока на поверхность граней пирамиды 1.The drawing shows a solar thermal power plant. A solar thermal power plant contains a heat storage body, a translucent coating and armature. The heat storage body is made of stone or concrete blocks in the form of a tetrahedral pyramid 1, and with the formation of a cavity 5 in the center of it and channels 4 and 17 extending from this cavity 5 to the surface of the pyramid 1. One of these channels is made in the form of a coil 4 and connects the upper the point of the pyramid with the upper point of the cavity 5. Other channels 17 have fans 18 inside and connect the lower points of the cavity 5 with the points lying on the lines of intersection of the side surfaces of the pyramid with its base. The translucent coating is made of glass in the form of a vacuum chamber 2, encircling the surface of the pyramid 1 from all its sides except the base, and so that between its surface and the surface of the pyramid 1 there is a sealed cavity that communicates with the atmosphere through a pressure reducing valve 19. In addition , the surface of the vacuum chamber 2 from the side of the pyramid 1 is covered with a light-transmitting and heat-reflecting film 20. In turn, the surface of the pyramid 1 has a light-absorbing coating 3. The specified chamber 2 is in communication with the vacuum Osom 9. The base of the pyramid 1 is insulated from the ground by thermal insulation 10. The thermal power plant is additionally equipped with a high-pressure boiler 6, a turbine 14 and an electric current generator 13. A high-pressure boiler 6 is placed in the cavity 5 of the pyramid 1 and is installed on its lower horizontal surface by means of pads 16. The boiler 6 is equipped with a water level sensor 7 and is filled with water with the formation of a cavity above it to the level of the sensor. The cavity of the named boiler 6 is communicated from below via a pipe 12 to the water supply pump 11, the cavity above the water is connected to the turbine 14 through a pipe 15, which is kinematically connected to the generator 13. In addition, the power plant is equipped with reflectors 8 with the possibility of directing the light flux to the surface of the faces of the pyramid 1 .

Принцип работы теплоэлектростанции следующий. Прямое солнечное излучение и излучение, отраженное от системы зеркал 8, проходя сквозь вакуумную камеру 2 поступает на поверхность пирамиды 1 с нанесенным слоем светопоглащающего материала 3. С помощью вакуумного насоса 9 в вакуумной камере 2 создается регулируемый вакуум. Вакуумная камера 2, являясь теплоизолятором, сохраняет солнечную энергию, поступающую на поверхность пирамиды. Светопропускающая пленка 20, нанесенная на ближайшее стекло к пирамиде, 1 пропускает солнечное излучение и отражает излучение нагреваемой поверхности пирамиды 3. Солнечное излучение, попадая на поверхность пирамиды 3, нагревает ее, часть тепла передается телу пирамиды 1, часть нагревает парогазовый теплоноситель. Нагретый парогазовый теплоноситель поступает в верхнюю точку подкупольного пространства пирамиды 1, откуда в перегретом состоянии с помощью вентиляторов 18 нагнетается в газоподводящий канал 4 и, отдав часть тепла телу пирамиды 1, поступает в полость 5, где находится котел высокого давления 6. Давление в системе циркуляции парогазовой смеси поддерживается редукционным клапаном 19, сообщенным с атмосферой. По трубе 12 с помощью насоса 11 в котел поступает вода, уровень которой регулируется датчиком 7. Обтекая котел 6, нагретый парогазовый теплоноситель отдает энергию воде, находящейся в котле 6. При этом вода преобразуется в пар, который под давлением поступает по трубе 15 на лопатки турбины 14 и приводит ее в движение. Турбина 14 приводит в движение генератор 13. Отработанный пар используют для технических нужд или для опреснения соленой воды. Парогазовый теплоноситель, отдав большую часть энергии котлу с водой 6, вентиляторами 18 нагнетается в канал 4 и выходит по каналам 17 в нижние точки поверхности пирамиды 1. После чего цикл теплообмена повторяется. В течение дня в теле пирамиды 1 аккумулируется тепло. В ночные часы тело пирамиды 1 отдает тепло циркулирующему парогазовому теплоносителю, который в свою очередь продолжает нагревать котел.The principle of operation of a thermal power plant is as follows. Direct solar radiation and radiation reflected from the system of mirrors 8 passing through the vacuum chamber 2 enters the surface of the pyramid 1 with a layer of light-absorbing material 3. A controlled vacuum is created in the vacuum chamber 2 by means of a vacuum pump 9. The vacuum chamber 2, being a heat insulator, conserves solar energy entering the surface of the pyramid. The light-transmitting film 20, deposited on the nearest glass to the pyramid, 1 transmits solar radiation and reflects the radiation of the heated surface of the pyramid 3. Solar radiation, falling on the surface of the pyramid 3, heats it, part of the heat is transferred to the body of the pyramid 1, part heats the vapor-gas coolant. The heated vapor-gas coolant enters the upper point of the dome space of the pyramid 1, from where it is pumped into the gas supply channel 4 with the help of fans 18 and, having given part of the heat to the pyramid body 1, enters the cavity 5, where the high-pressure boiler 6 is located. Pressure in the circulation system the vapor-gas mixture is supported by a pressure reducing valve 19 in communication with the atmosphere. Through the pipe 12, with the help of the pump 11, water enters the boiler, the level of which is regulated by the sensor 7. Flowing around the boiler 6, the heated vapor-gas coolant transfers energy to the water in the boiler 6. In this case, the water is converted into steam, which under pressure passes through the pipe 15 to the blades turbine 14 and sets it in motion. The turbine 14 drives the generator 13. Waste steam is used for technical needs or for desalination of salt water. Combined-gas coolant, having given most of the energy to the boiler with water 6, is pumped by fans 18 into channel 4 and exits through channels 17 to the lower points of the surface of the pyramid 1. After that, the heat exchange cycle is repeated. During the day, heat accumulates in the body of pyramid 1. At night, the body of the pyramid 1 gives off heat to the circulating gas-vapor coolant, which in turn continues to heat the boiler.

Таким образом, приведенные технические решения в совокупности позволяют создать устройство для получения горячей воды, пара, опреснения соленой воды, получение электроэнергии, теплоэнергии и ее аккумулирование.Thus, the above technical solutions together allow you to create a device for producing hot water, steam, desalination of salt water, electricity, heat energy and its accumulation.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ:SOURCES OF INFORMATION TAKEN INTO ACCOUNT:

1. Патент РФ №1601472, F24J 2/42, 25.11.1988 г.;1. RF patent No. 1601472, F24J 2/42, 11/25/1988;

2. Патент РФ №2223451, F24J 2/42, 06.03.2002 г.2. RF patent No. 2223451, F24J 2/42, 03/06/2002

Claims

A solar thermal power plant containing a heat storage body, a translucent coating and reinforcement, characterized in that the heat storage body is made of stone or concrete blocks in the form of a tetrahedral pyramid, with the formation of a cavity in the center of it and channels extending from this cavity to the surface of the pyramid, one of them made in the form of a coil and connects the top of the pyramid to the top of the cavity, other channels have fans inside and connect the bottom of the cavity to the points that lie on the intersection lines I of the side faces of the pyramid with its base, the translucent coating is made of glass in the form of a vacuum chamber, encircling the surface of the pyramid on all its sides except the base, so that between its surface and the surface of the pyramid there is a sealed cavity that communicates with the atmosphere through pressure the valve, in addition, the surface of the vacuum chamber from the side of the pyramid is covered with a light-transmitting and heat-reflecting film, in turn, the surface of the pyramid has a light-absorbing coating, indicated to Amer is in communication with a vacuum pump, the base of the pyramid is insulated from the ground by thermal insulation, the heat and power plant is additionally equipped with a high-pressure boiler, which is placed in the cavity of the pyramid and installed on its lower horizontal surface by means of linings, the boiler is equipped with a water level sensor and is filled with water to form a cavity above it to the level sensor, the cavity of the named boiler from below is communicated through a pipe with a water supply pump, the cavity of the boiler above water is communicated with a turbine that is kinematically connected At the same time, the heat power plant is equipped with reflectors with the possibility of directing the light flux to the surface of the faces of the pyramid.