BRPI0619376B1

BRPI0619376B1 - Sistema de ciclo térmico, central elétrica, sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito e instalação de calor útil de geração de energia

Info

Publication number: BRPI0619376B1
Application number: BRPI0619376-5A
Authority: BR
Inventors: Noboru Masada
Original assignee: Noboru Masada
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2019-07-02
Also published as: BRPI0619376A2; WO2007063645A1; US7971424B2; JP2007146766A; US20090165456A1; AU2006321122B2; AU2006321122A1

Abstract

sistema de ciclo térmico e sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico composito.a presente invenção refere-se a um sistema de ciclo térmico de alto rendimento que inclui um compressor, uma primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor 7 e 8, uma primeira bomba, e um expansor, e um gerador de energia de ciclo térmico compósito que usa o sistema de ciclo térmico de alto rendimento. o gás de trabalho fg comprimido no compressor (o) aciona uma primeira turbina (s) e é, depois disso, esfriado pela passagem através de um lado de dispersão de calor de um primeiro trocador de calor (7), tendo então sua pressão elevada por uma primeira bomba (p) para formar o líquido de trabalho de alta pressão fe, o líquido de trabalho de alta pressão sendo expandido e evaporado em um trocador (k) para formar o gás de trabalho fg, o dito gás de trabalho fg sendo aquecido com a passagem através de um lado de recepção de calor 82 do segundo trocador de calor antes de ser introduzido no compressor o. um lado de dispersão de calor 81 do segundo trocador de calor compreende uma porção de dispersão de calor de uma máquina de refrigeração ou uma porção de dispersão de calor para calor perdido de uma máquina de aquecimento.

Description

A presente invenção refere-se a um sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, um expansor, um gerador de energia, um primeiro e um segundo trocadores de calor, e um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um sistema de ciclo térmico e a um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito apresentando tal sistema de ciclo térmico combinado com um sistema de ciclo Rankine. No sistema de ciclo térmico, o gás de trabalho comprimido em um compressor é resfriado e condensado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor do primeiro trocador de calor, depois de acionar a primeira turbina, tendo, por conseguinte, sua pressão elevada por uma bomba para formar o líquido de trabalho de pressão elevada, que é expandido e evaporado em um expansor para formar o gás de trabalho, que é aquecido (cruzamento de calor) à medida que ele passa os lados de recepção de calor dos primeiro e segundo trocadores de calor, sendo então introduzido no compressor.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

Até agora foram providas muitas invenções de sistemas de ciclo térmico que são capazes de converter calor em trabalho ou energia elétrica com um alto rendimento, usando líquido de trabalho. Por exemplo, a Patente JP-A-5427640 (Descrição Pública de Patente Japonesa) descreve um sistema de gera25 ção de energia elétrica que recupera energia térmica de gás queimado de alta temperatura. O sistema de geração de energia elétrica apresenta uma caldeira de calor perdido instalada no lado a montante do percurso de fluxo de gás queimado de alta temperatura e um preaquecedor de fluido no lado a jusante do mesmo. A Patente JP-A-61-229905 ou GB 2 174 148 A descreve um processo de geração de força mecânica usando um ciclo binário compreendendo um primeiro ciclo usando dois fluidos imiscíveis e um segundo ciclo usando um fluido refrigerante. A Patente J-A-2-40007 descreve um sistema de força moPetição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 4/15

-V triz onde um cicio Rankine invertido e um ciclo Rankine são combinados.

Primeiramente, será descrito abaixo o rendimento térmico do sistema de cicio térmico. Assumindo-se que enquanto uma substância de trabalho está executando um ciclo, isto é, passando por sucessivas mudan5 ças e depois retornando para o estado anterior, eia recebe uma quantidade de calor Q_h de uma fonte de alto calor em uma temperatura T_h e perde uma quantidade de calor Q_b de uma fonte de baixo calor em uma temperatura T_bpara produzir trabalho L (assumido como sendo um valor expresso em termos de qualidade de calor) para o lado de fora, a seguinte relação defende:

Q_n = Q_b + L ... (Eq. 1)

Nas máquinas térmicas, o trabalho L é conferido ao lado de fora.

Nos refrigeradores ou nas bombas de calefação, o trabalho L é conferido ao fluido de trabalho a partir do lado de fora. No caso de máquinas térmicas, é desejável que a quantidade de calor Q_h recebida da fonte de alto calor seja mínima, e o trabalho L conferido ao lado de fora seja máximo. Conseqüentemente, a seguinte equação é aplicada com relação ao rendimento térmico:

q=L.Q_h - (Eq. 2)

A partir da equação acima, L pode ser reescrito como segue: η=(Οκ-Οΐ)/Οή... (Eq. 3)

O rendimento térmico η de uma máquina térmica que executa um ciclo Carnot reversível pode ser expresso usando as temperaturas ter__________modinâmicas T_h°K e T_b°K. como segue:

η^Τ,-Τ^/Τ^Ι-ίΤ^)... (Eq. 4) ’ “

Em geral, um aparelho que transfere calor de um objeto de baixa 25 temperatura para um objeto de alta temperatura é chamado de refrigerador’¹. O refrigerador é um aparelho que é geralmente usado para fins de esfriar objetos. Enquanto isso, um aparelho que transfere calor de um objeto de baixa temperatura para um objeto de alta temperatura para o aquecimento do mesmo é chamado de bomba de calefação. O nome bomba de cale30 fação pode ser considerado um nome alternativo para refrigerador, quando o uso for trocado. A bomba de calefação é usada, por exemplo, para uma operação de aquecimento de um condicionador de ar para aquecimento e esfriamento. A relação entre a quantidade de calor Q_b absorvida de um objeto de baixa temperatura, a quantidade de calor Q_h cedida a um objeto de alta temperatura, e o trabalho L (valor expresso em termos de quantidade de calor) produzido do lado de fora para operar a bomba de calefação é expressa como segue:

Qh=Q_b+L... (Eq. 5)

Pode ser afirmado que, para o mesmo trabalho produzido, quanto maior a quantidade de calor Q_h cedida, maior a eficiência de custo da bomba de calefação. Consequentemente, a seguinte equação se refere ao coeficiente de desempenho da bomba de calefação:

e=Qn/L ... (Eq. 6)

A partir da Eq. 5 acima, L é:

L=Q_h-Q_b ... (Eq. 7)

Conseqüentemente, o coeficiente de desempenho ε é expresso 15 como segue:

e=Qb/ (Q_h-Q_b)... (Eq. 8)

Assumindo-se que a temperatura absoluta da fonte de baixo calor é T_b°K e a temperatura absoluta da fonte de alto calor é T_h°K, uma bomba de calefação que executa um ciclo Carnot reversível exibe o maior coefi20 ciente de desempenho entre as bombas de calefação que operam entre duas fontes de calor. O coeficiente de desempenho ε da bomba de calefação é:

-- --------------------------------e=Tb/(T_n-T_b) ...(Eq. 9) _____________

O ciclo Carnot reversível consiste em duas mudanças isotérmicas e duas mudanças adiabáticas e exibe o rendimento térmico máximo en25 tre todos os ciclos que operam entre as mesmas fontes de alto e baixo calor.

A figura 1 é um plano de disposição que mostra os elementos constituintes de um sistema de ciclo térmico incluindo um refrigerador convencional J. O gás refrigerante Fg com pressão elevada por um compressor C cede calor Q_h a um fluido Z em um trocador de calor (condensador) 7, sendo assim condensado. Em seguida, o refrigerante é expandido através de uma válvula de expansão V. Consequentemente, o refrigerante tem sua temperatura diminuída e, ao mesmo tempo, absorve o calor Q_b de um fluido

Z₂ em um trocador de calor 8 para esfriar o fluido Z₂. Depois disso, o refrigerante é retornado para o compressor C e então recirculado. Será discutido o cálculo térmico de um refrigerador disposto conforme mostrado na figura 1 e adaptado para usar amônia como um refrigerante. Para fins de simplicidade, é assumido que não há qualquer perda mecânica. A temperatura do refrigerante é 110°C (T₃) na saída do compressor C, 38°C (T₂) na saída do condensador 7, e -10°C (T) na saída do evaporador V. Por isso, o coeficiente de desempenho (coeficiente de desempenho teoricamente máximo) ε do refrigerador no ciclo Carnot reversível é:

ε=Τ/(Τ₂-Τ) =[273.15+(-10)]/[38-(-10)] = 5,4 ... (Eq. 10) '¹ No refrigerador mostrado na figura 1, se a entrada L (trabalho) do compressor C for assumida como sendo 1, o coeficiente de desempenho de e_h da bomba de calefação (o coeficiente de desempenho do refrigerador +1)será:

e_h=5,4+1=6,4 ... (Eq. 11)

A figura 2 é um plano de disposição que mostra elementos constituintes básicos de um sistema de ciclo térmico incluindo uma turbina a vapor (máquina térmica A). Vapor de alta temperatura e de alta pressão Fg gerado em uma caldeira B é suprido a uma turbina S para girá-la, gerando assim energia (trabalho) W. O vapor é esfriado para formar condensado Ee em um condensador Y que se comunica com a abertura de escapamento da turbina. O condensado Ee tem sua pressão elevada por uma bomba P e então é suprido à caldeira B. No sistema de ciclo térmico mostrado na figura 2, quando o calor perdido Q₂ do condensador Y não for utilizado, o trabalho W (valor expresso em termos de quantidade de calor) gerado da turbina S será conferido por:

W=Q-Q₂... (Eq. 12)

O rendimento térmico η_δ da turbina S será;

BS=(Q-Q₂)/Q ... (Eq. 13)

Na Eq. 12 e na Eq. 13, Q é a quantidade de calor retida pelo fluido de trabalho no lado de entrada da turbina, e Q₂ é a quantidade de ca5 lor emitida do fluido de trabalho no lado de saída da turbina, que é igual à quantidade de calor perdido descarregado do condensador Y.

O rendimento térmico ηο do sistema de ciclo térmico mostrado na figura 2, isto é, a relação η₀ de trabalho W gerado da turbina S - quanti5 dade de calor (quantidade de calor retida) Q introduzida no fluido de trabalho no sistema de ciclo térmico, é fornecido por:

no=W/Q ... (Eq. 14)

Se W na Eq. 14 for substituído por W=Q-Q₂ da Eq. 12, teremos: qo=(Q-G₂)/Q ... (Eq. 16)

Este é igual ao η₅ acima mencionado. Portanto, a seguinte relação sustenta que:

ηο-η₈... (Eq. 17)

No sistema de ciclo térmico da figura 2, se uma parte ou todo Q₃do calor perdido Q₂ do condensador Y for transferido para o condensado na entrada da caldeira por um preaquecedor de água de alimentação Y₂, isto é, 0<Q₃<Q₂ ... (Eq. 18) e se, ao mesmo tempo, a quantidade de calor introduzida na caldeira for reduzida pelo mesmo montante que a quantidade de calor transferida do condensador Y, então, a quantidade de calor introduzida da caldeira será Q-Q₃.

A quantidade de calor retida pelo vapor Fg na entrada da turbina S será fornecida por:

. _ _____________________Quantidade de calor introduzida da caldeira (Q-Q₃) ♦(quantidade de calor Q₃ transferida por Y₂)=Q ... (Eq. 19)

A quantidade de calor retida pelo vapor Fg na saída da turbina S pode ser considerada como sendo Q₂. Por isso, a energia W (valor expresso em termos de quantidade de calor) gerada da turbina S é:

W-G-Q₂... (Eq. 20)

Conseqüentemente, o rendimento térmico η_ε da turbina S é: n_s=(Q-Q₂)/Q...(Eq. 21)

Portanto, o rendimento térmico q_s da turbina S é igual como no caso onde o calor perdido Q₂ do condensador Y não é utilizado.

No sistema de ciclo térmico da figura 2, se uma parte ou todo Q₃ do calor perdido Q₂ do condensador Y for transferido para o condensado na entrada da caldeira pelo preaquecedor de água de alimentação Y₂ e se, ao mesmo tempo, a quantidade de calor introduzida da caldeira for reduzida pelo mesmo montante que a quantidade de calor Q₃ transferida do conden5 sador Y, isto é, (Q-Q3), o rendimento térmico η do sistema de ciclo térmico mostrado na figura 2, isto é, a relação do trabalho W gerado da turbina S, isto é, W=Q-Q₂... (Eq. 22), - a quantidade de calor introduzida do sistema de ciclo térmico, isto é, (Q-Q-3), será expresso como segue:

n=W/(Q-Q₃)=(Q-Q₂)/(Q-Q₃)... (Eq. 23)

No sistema de ciclo térmico da figura 2, se o calor perdido Q₂ do condensador Y não for absolutamente utilizado, isto é, Q₃=0, a Eq. 23 acima '^; se tornará:

n=(Q-Q₂)/Q ... (Eq. 24)

No caso de 0<Qs<Q₂ ... (Eq. 18), teremos:

n=(Q-Q₂)/(Q-Q₃)... (Eq. 25)

No caso da Eq. 25, o denominador é menor do que aquele na

Eq. 24 por -Q₃, e, consequentemente, o valor de η se tornará correspondentemente maior do que na Eq. 24.

Se todo 0 Q₂ do calor perdido do condensador for transferido 20 para 0 condensado no lado a montante ou a jusante da bomba P, teremos:

Q₂=Q₃ - (Eq. 26) __________________________ Conseqüentemente^ 0 rendimento térmico η do sistema de ciclo térmico é:

η=1 ...(Eq. 27)

No sistema de ciclo térmico da figura 2, o rendimento térmico η do mesmo no caso de 0<Q₃<Q₂... (Eq. 18) é, conforme mencionado acima, fornecido por n=(Q-Q₂)/(Q-Q₃)... (Eq. 28)

Se o denominador e o numerador da Eq. 28 forem, cada qual, divididos por Q, teremos:

n=[(Q-Q₂)/Q]/[(Q-Q₃)/Q]... (Eq. 29)

A Eq. 29 pode ser modificada como segue:

n=[(Q-Q₂)/Q]/[1 -(Qg/Q)]... (Eq, 30)

Se r|_s=(Q-Q₂)/Q ... (Eq. 21) for inserida na Eq. 30, teremos:

q=n]s/(1-Q3/Q)... (Eq- 32)

Na presente invenção, mesmo o calor apresentando um baixo valor de utilidade, tal como calor perdido, é levado para o sistema de ciclo térmico usando uma bomba de calefação, e um rendimento de força é extraído por uma turbina no sistema de ciclo térmico. O sistema de ciclo térmico de acordo com a presente invenção usa cruzamento de calor para extrair energia da turbina em alto rendimento. Quando todo o calor perdido Q₂ do condensador Y for utilizado, o rendimento térmico η do sistema de ciclo térmico será η=1 de acordo com a Eq. 27.

Como será entendido a partir da Eq. 32 acima, o rendimento térmico η do sistema de ciclo térmico será determinado pelo rendimento térmico q_s da turbina S e pela quantidade de calor Q₃ transferida do calor perdido do condensador Y para o condensado no lado a montante e a jusante da bomba P. À medida que Q₃ aumenta para se aproximar de Q, o denominador da Eq. 30, isto é, (1-Qs/Q) diminui. Conseqüentemente, η aumenta. É difícil aumentar a relação de cruzamento de calor QVQ nos ciclos térmicos a não ser no ciclo de refrigeração. A razão para isto é a de que é impossível aumentar a diferença de temperatura entre uma fonte de alto calor e uma fonte de baixo calor para transferência de calor (cruzamento de calor). Além dissn, a Fg ?7 não pode ser realizada nos ciclos térmicos a não ser no ciclo de refrigeração.

Referência de Patente 1: JP-A-54-27640 (Descrição Pública de

Patente Japonesa)

Referência de Patente 2: JP-A-61-229905 (Descrição Pública de Patente Japonesa)

Referência de Patente 3: GB2.174.148A

Referência de Patente 4: JP-A-2-40007 (Descrição Púbiica de

Patente Japonesa)

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMA A SER SOLUCIONADO PELA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é o de prover um sistema de ciclo térmico de alto rendimento incluindo um compressor, um expansor, um dito primeiro e um dito segundo trocadores de calor e um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito usando o sistema. Outro objetivo da presente invenção é o de prover um sistema de ciclo térmico que seja capaz de usar um lado de dispersão do segundo trocador de calor do sistema de ciclo térmico como uma câmara de baixa temperatura, tal como uma câmara a ser condicionada por ar, um refrigerador, ou uma câmara de formação de gelo, ou uma porção de dispersão para calor perdido de vários tipos. Outro objetivo da presente invenção é o de prover um sistema de ciclo térmico de alto rendimento adaptado para transferir calor perdido ou calor real para fluido de trabalho e para usar o calor. Outro objetivo da presente invenção é o de aperfeiçoar o rendimento térmico de um sistema de ciclo térmico compósito formado pela combinação de uma turbina a vapor e um refrigerador. Outro objetivo da presente invenção é o de aperfeiçoar o rendimento térmico do sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico pela transferência (cruzamento de calor) do calor perdido do vapor de saída da turbina a vapor para o fluido de trabalho no lado de entrada da turbina a vapor. Outro objetivo da presente invenção é o de prover um sistema de ci20 cio térmico que seja capaz de formar uma fonte de baixo calor pela combinação de um lado de recepção de calor (lado de absorção de calor) do sis- tfima de ciclo térmico com um lado de dispersão de calor de uma máquina de refrigeração, a fonte de baixo calor apresentando uma dita temperatura extremamente baixa de modo a liquefazer um gás, tal como LNG ou LPG.

Um objetivo adicional da presente invenção é o de converter calor perdido de baixa temperatura em um ciclo Rankine em uma produção térmica de alta temperatura. Um outro objetivo adicional da presente invenção é o de prover um sistema de ciclo térmico onde uma saída de refrigeração de um refrigerador é usada como uma fonte de baixo calor de um con30 densador (esfrtador) instalado na saída da turbina em um ciclo Rankine, e o refrigerador é operado como uma bomba de calefação, permitindo assim que o calor emitido do condensador tenha sua temperatura elevada e seja supri-

do como uma produção térmica para o lado de fora. Na presente invenção, a relação de cruzamento de calor Q3/Q é aumentada com 0 uso de um ciclo de refrigeração, de modo que η=1 ... (Eq. 27) seja realizado em q=qs/(1-Q3/Q) ... (Eq. 32), ou η seja formado tão próximo de 1 quanto possível. Na presen5 te invenção, 0 ciclo de refrigeração apresenta uma turbina instalada a montante de um condensador em um ciclo de refrigeração no qual um refrigerante é comprimido por um compressor. Outros objetivos da presente invenção se tornarão evidentes na seguinte descrição da invenção.

MEIOS PARA SUPERAR O PROBLEMA 10 Um sistema de ciclo térmico (sistema de ciclo básico) de acordo com a presente invenção, inclui um compressor, uma primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor. O gás de trabalho comprimido no compressor (C) aciona a primeira turbina (S). Depois disso, 0 gás de trabalho é esfriado pela passagem atra15 vés do lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7) e então elevado na pressão pela bomba (P) para formar líquido de trabalho de alta pressão (Fe). O líquido de trabalho de alta pressão (Fe) é expandido e evaporado no expansor (K, V) para formar o gás de trabalho (Fg). O gás de trabalho (Fg) é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de ca20 lor (82) do segundo trocador de calor sendo, em seguida, introduzido no compressor. O lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor —ó comprppnrlirln do uma porção de dispersão de calor da máquina de refrigeração ou de uma porção de dispersão de calor perdido de uma máquina de aquecimento (30).

O sistema de ciclo térmico da presente invenção pode incluir as seguintes características: (1) o expansor é uma turbina hidráulica de reação (K); e o fluido de trabalho de alta pressão (Fe) aciona a turbina hidráulica de reação (K) para produzir trabalho (W₂), e é expandido e evaporado para formar o gás de trabalho (Fg); (2) o gás de trabalho (Fg) é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, sendo então introduzido no compressor C; (3) a máquina de refrigeração é usada para um condicionador de ar, um refrigerador, ou um formador de gelo; (4) o líquido (Fe) é expandido e evaporado através da válvula de expansão (V) para formar o gás de trabalho (Fg); (5) a porção de dispersão de calor perdido da máquina de aquecimento (30) é uma porção de dispersão de calor para dispersar o calor perdido de um sistema de esfriamento de lubrificante do compressor, da primeira turbina, do primeiro gerador de energia (G), e de um motor de acionamento de compressor; e (6) o sistema de ciclo térmico inclui um terminal de saída (11) para suprir energia elétrica para o lado de fora do primeiro gerador de energia (G) que é acionado pela primeira turbina (S); e um fio condutor (12) para eletricamente conectar o primeiro gerador de energia (G), o terminal de saída (11), um motor (M) para acionar o compressor, e um motor (M₂) para acionar a primeira bomba.

O sistema de ciclo térmico compósito da presente invenção compreende: um refrigerador (J) incluindo um compressor, um primeiro e um segundo trocadores de calor, e um expansor; e uma máquina a vapor (A) incluindo uma caldeira, uma segunda turbina, um condensador, um terceiro gerador de energia (G3) acionado pela segunda turbina, e uma segunda bomba. O gás de trabalho comprimido no compressor (C) é resfriado à medida que eie passa um lado de dispersão de calor (71) de um primeiro troca20 dor de calor (7) para formar 0 líquido de trabalho (Fe), que é expandido em uma válvula de expansão (V) para formar 0 gás de trabalho (Fg), que é a---guonirin n modirin qhp pIp passa um lado de recepção de calor (82) de um segundo trocador de calor, sendo então introduzido no compressor. O vapor (Eg) gerado por uma caldeira (B) é esfriado à medida que ele passa um iado de dispersão de calor (81) de um condensador (Y), depois de acionar uma segunda turbina (S₂), e tem a pressão aumentada por uma segunda bomba (P₂) para formar o condensado de alta pressão (Ee), que é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (73) do primeiro trocador de calor, sendo então trazido de volta para a caldeira (Β). O lado de recepção de calor do condensador (Y) é compreendido do lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor. O primeiro trocador de calor pode compreender uma porção de receptor de calor (74) para água de alimentação.

O sistema de ciclo térmico compósito da presente invenção compreende: um sistema de ciclo térmico (sistema de ciclo básico) incluindo um compressor, uma primeira turbina, um primeiro trocador de calor, uma primeira bomba, um expansor, e um primeiro gerador de energia (G); e uma máquina a vapor incluindo uma caldeira, uma segunda turbina, um terceiro gerador de energia (G₃), um condensador, e uma segunda bomba. O gás de trabalho comprimido em um compressor (C) é resfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) de um primeiro trocador de calor (7), depois de acionar uma primeira turbina (S), tendo então sua pressão aumentada por uma primeira bomba ^P) para formar um líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado em um expansor (K, V) para formar o gás de trabalho (Fg), que é introduzido no compressor. O vapor (Eg) gerado por uma caldeira (B) é resfriado por um condensador (Y), depois de acionar uma segunda turbina (S₂), e tem sua pressão aumentada por uma segunda bomba (P₂) para formar condensado de alta pressão (Ee), que é trazido de volta para a caldeira (B). O gás de trabalho é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e um lado de recepção de calor (82) do condensador (Y), sendo então introduzido no compressor C.

O sistema de ciclo térmico da presente invenção pode incluir as seguintes características: (1) o condensador de alta pressão (Ee) é aquecido pm um mgiinrin lado rie recepção de calor (73) do primeiro trocador de calor ou um lado de recepção de calor (83) do condensador (Y), antes de ser trazido de volta para a caldeira (B); e (2) o sistema de ciclo térmico adicionalmente compreende: o primeiro gerador de energia (G); um terceiro gerador de energia (G₃) para converter o rendimento de trabalho da segunda turbina (S₂) da máquina a vapor em energia elétrica; um terminal de saída (11) para suprir energia elétrica para o lado de fora; e um fio condutor para eletricamente conectar o primeiro gerador de energia, o terceiro gerador de energia, e o terminal de saída (11). O sistema de suprimento de energia elétrica da presente invenção é caracterizado pelo fato de a energia elétrica gerada pelo sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito poder ser distribuída através de linhas de força para uma área de consumo de energia a 500 km ou mais distante.

O sistema de ciclo térmico compósito da presente invenção compreende uma combinação de: um primeiro sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, uma primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor; e um segundo sistema de ciclo térmico incluindo um segundo compressor, um condensador, um segundo expansor e um evaporador. No sistema de ciclo térmico compósito, o gás de trabalho comprimido em um compressor (C) é resfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) de um primeiro trocador de calor (7), depois de acionar uma primeira turbina (S), e tem então sua pres' são aumentada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado em um expansor (V) para formar o gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que ele passa um lado de absorção de calor (82) de um segundo trocador de calor (8), sendo então trazido de volta para o compressor. Um gás refrigerante (8g) compreendido em um segundo compressor (C2) é esfriado à medida que ele passa um condensador (81) para formar um líquido refrigerante (8e), que é expandido em um segundo expansor (V₂) e evaporado em um lado de absorção de calor (92) de um evaporador (9), enquanto absorve calor em um lado de dispersão de calor (91) do evaporador (9), de modo a formar um gás refrigeran*n (ftg), qiip- p tra7irin de volta para 0 segundo compressor (C2). O lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor compreende 0 condensador.

O sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito da presente invenção compreende: um sistema de ciclo térmico incluindo um primeiro compressor, uma primeira turbina, um primeiro gerador de energia, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, um expansor, e um primeiro gerador de energia; e uma turbina a gás do tipo aberto incluindo um segundo compressor, uma câmara de combustão, uma segunda turbina, e um terceiro gerador de energia. Neste sistema de geração de energia elétrica, 0 gás de trabalho (Fg) comprimido em um com13 pressor (C) é resfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) de um primeiro trocador de calor (7), depois de acionar uma primeira turbina (S), e tem então sua pressão aumentada por uma primeira bomba (P) para formar um líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado em um expansor (V) para formar um gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que passa um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, sendo então trazido de volta para o compressor (C). O ar de entrada (34) é comprimido em um segundo compressor (C₂) e é suprido a uma câmara de combustão (35) na qual o combustível é misturado com ar comprimido e é inflamado para combustão para gerar gás de combustão. Depois do acionamento da segunda turbina (S₂), o gás de combustão tem a temperatura reduzida na medida em que ele passa um lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor e é descarregado como um gás queimado (36) na atmosfera, de tal modo que o primeiro gerador de energia (G) e o terceiro gerador de energia (G₃) sejam acionados pelas primeira e segunda turbinas (S) e (S₂).

A instalação de calor útil de geração de energia da presente invenção compreende: um sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, uma primeira turbina, um gerador de energia acionado pela primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor p i ima_caldeira elétrica. Nesta instalação de calor útil de geração de energia, o gás de trabalho (Fg) comprimido em um compressor (C) é esfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) de um primeiro trocador de calor (7), depois de acionar uma primeira turbina (S), tendo então sua pressão aumentada por uma primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado em um expansor (V) para formar um gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que eie passa um lado de recepção de calor (82) do segundo troca30 dor de calor, e é trazido de volta para o compressor. A água (U) para calor útil é aquecida em um lado de recepção de calor (73) do primeiro trocador de calor (7) sendo, em seguida, adicionalmente aquecida pela caldeira elétrica (15) a uma temperatura predeterminada, e a energia elétrica gerada por um gerador de energia (G) acionado pela primeira turbina é suprida para a caldeira elétrica (15). Preferivelmente, o gás de trabalho é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor (7) antes de passar o lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, e um lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor é compreendido de uma câmara de baixa temperatura ou uma porção de dispersão de calor para calor perdido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um plano de disposição que mostra os elementos constituintes de um refrigerador convencional.

' A figura 2 é um plano de disposição que mostra os elementos constituintes básicos de uma máquina térmica convencional incluindo uma turbina, isto é, um sistema de ciclo térmico que executa um ciclo Rankine.

A figura 3 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico de acordo com uma primeira concretização da presente invenção.

A figura 4 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico de acordo com a segunda concretização da presente invenção.

A figura 5 é um plano de disposição de um sistema de ciclo tér20 mico de acordo com uma terceira concretização da presente invenção.

A figura 6 é um plano de disposição de um sistema de geração - — onnrgia elétrica rip rido térmico compósito de acordo com uma quarta concretização da presente invenção.

A figura 7 é um plano de disposição de um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito de acordo com uma quinta concretização da presente invenção.

A figura 8 é um plano de disposição do sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito de acordo com uma sexta concretização da presente invenção.

A figura 9 é um plano de disposição de um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito de acordo com uma sétima concretização da presente invenção.

A figura 10 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com uma oitava concretização da presente invenção.

A figura 11 é um plano de disposição de um sistema de ciclo 5 térmico compósito de acordo com uma nona concretização da presente invenção.

A figura 12 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com uma décima concretização da presente invenção.

EXPLANAÇÃO DAS LISTAGENS DE REFERÊNCIA

	A:	máquina térmica (ciclo Rankine)
	B:	caldeira
	C:	compressor
5	ε:	coeficiente de desempenho
	η:	rendimento térmico do sistema de ciclo térmico
	η₅:	rendimento térmico da turbina, conforme usada isolada-
	mente
	Eg:	vapor
10	Ee:	água (água de alimentação ou condensado)
	Fg:	gás refrigerante
	Fe:	líquido refrigerante
	θ1, θ2, θ3·	gerador elétrico
	J:	sistema de ciclo térmico (refrigerador, bomba de catefação)
15	K:	turbina a água
	L,k	trabalho (entrada)
	N:	pilha termelétrica
	M, M₂:	motor
	P, P₂:	bomba
20	Q, Qa, Q3, Q4:	quantidade de calor
	S, S₂:	turbina
	th —	—água
	V:	válvula de expansão
	W, W₂, W₃:	trabalho (rendimento)
25	Y:	condensador
	8:	trocador de calor
	9:	evaporador
	15:	caldeira elétrica
	30:	máquina de aquecimento
30	31:	corpo da máquina de aquecimento
	32:	turbina a gás do tipo aberto
	33:	conduto (dispositivo de processamento)

34:	ar de entrada
35:	câmara de combustão
36:	gás queimado
41:	sistema de esfriamento
71,81,91:	lado de dispersão de calor
72, 73, 74, 82, 83:	lado de recepção de calor (lado de absorção de calor)
91,93:	eixo
92:	lado de absorção de calor
94	conector

MELHOR MODO DE SE EXECUTAR A INVENÇÃO

A figura 3 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico J de acordo com uma primeira concretização da presente invenção. O sistema de cicio térmico J apresenta uma disposição na qual uma turbina S e outros componentes são inseridos em um refrigerador incluindo um compressor C e um condensador. O fluido de trabalho (gás refrigerante Fg) comprimido no compressor C aciona a turbina S para distribuir trabalho W. Depois disso, o fluido de trabalho é esfriado e liquefeito em um lado de dispersão de calor 71 de um trocador de calor 7. Uma bomba P conectada à saída do trocador de calor 7 suga o líquido de trabalho Fe e diminui a contrapressão da turbina S, aumentando assim o rendimento da turbina W e elevando a pressão do líquido de trabalho Fe. O líquido de trabalho Fe com uma maior prnnnnn arinna uma turbina a água de reação K para distribuir O trabalho W2. Ao mesmo tempo, o líquido de trabalho Fe é expandido pela turbina hidráulica de reação K que opera como uma válvula de expansão. Desse modo, o líquido de trabalho Fe evapora para formar o gás de trabalho (gás refrigerante Fg). O gás de trabalho Fg é aquecido em um lado de absorção de calor 72 do trocador de calor 7 e adicionalmente aquecido em um trocador de calor 8 antes de ser introduzido no compressor C.

No sistema de ciclo térmico J da figura 3, 0 trocador de calor 7 libera calor do escapamento (gás refrigerante Fg) da turbina S para aquecer 0 gás de trabalho na saída da turbina hidráulica de reação K. No lado de dispersão de calor 71 do trocador de calor 7, o escapamento da turbina S é esfriado e condensado a líquido. O lado de dispersão de calor 71 do trocador de calor 7 aumenta a diferença de temperatura entre o fluido de trabalho na entrada da turbina S e o fluido de trabalho na saída da mesma com o esfriamento do gás refrigerante Fg da turbina S, aumentando assim a saída da turbina. O calor perdido Q₃ do fluido de trabalho na saída da turbina S é transferido (cruzamento de calor) para o fluido de trabalho no lado a jusante da turbina a água de reação K. O líquido de trabalho Fe tem sua pressão elevada pela bomba P e é provido com uma energia potencial. A energia potencial do líquido de trabalho Fe é recuperada pela turbina a água de reato ção K e é expandida para formar um gás. Em um caso onde a potência elé- trica do compressor é 10.000 kW, conforme mostrado na figura 7, a energia ^l>l potencial recuperada pela turbina a água de reação K perfaz 45 kW. Por isso, com a potência elétrica do compressor em cerca de 10.000 kW, a influência devido a uma mudança no rendimento térmico poderá ser considerada como sendo pequena mesmo que uma válvula de expansão de custo relativamente baixo V seja usada como a turbina a água de reação K, conforme mostrado na figura 4.

No sistema de ciclo térmico da figura 3, Q₃ é a quantidade de calor transferida do lado de dispersão de calor 71 para o lado de recepção de calor 72 do trocador de calor 7, isto é, a quantidade de calor transferida (cruzamento térmico) do fluido de trabalho no lado de saída da turbina S pará ófrurdõ deTraballiu no lado do pntraria rin compressor C, e Q₄ é a quantidade de calor transferida do lado de dispersão de calor 81 (lado de fora) para 0 lado de absorção de calor 82 do trocador de calor 8. O rendimento W do sistema de ciclo térmico (o rendimento da turbina S) é fornecida por:

<L+G₄)... (Eq. 33)

Um primeiro gerador G para converter W em energia elétrica é eletricamente conectado através de um cabo condutor 12 a um terminal de saída 11.

No sistema de ciclo térmico da figura 3, 0 lado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 compreende uma porção de dispersão de calor de uma máquina refrigerante ou uma porção de dispersão de calor perdido de uma máquina de aquecimento. Por exemplo, a máquina de refrigeração, que é um condicionador de ar, um refrigerador, ou uma máquina de formação de gelo, inclui: um trocador de calor consistindo em um compressor de refrigerante e um lado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 para esfriar um refrigerante comprimido; uma válvula de expansão; e uma porção de absorção de calor. A porção de absorção de calor diminui a temperatura na câmara onde a porção de absorção de calor é condicionada a ar, em uma câmara de refrigeração, ou uma em câmara de formação de gelo. O lado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 pode compreender uma porção de calor perdido da máquina de aquecimento 30.

A figura 4 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico J de acordo com a segunda concretização da presente invenção na qual a turbina a água de reação K do sistema de ciclo térmico de acordo com a primeira concretização da presente invenção é meramente modificada para formar uma válvula de expansão V. O plano de disposição também mostra um exemplo de temperatura e pressão. O escapamento de uma turbina S é esfriado a 0°C (T₄) pelo vapor refrigerante em -10°C (T₂) em um condensador (o lado de dispersão de calor 71 do trocador de calor 7). Depois disso, a pressão do refrigerante é elevada de 4,39 kgf/cm²abs para

15,04 kgf/²abs por uma bomba p e, por conseguinte, liquefeita. T₄éa temperatura do refrigerante na saída do condensador (lado de dispersão de calor ~71 do trocador do-calor) na figura 4. O refrigerante com a pressão elevada pela bomba P é expandido e evaporado através da válvula de expansão V, e recebe calor de Q3 no lado de absorção de calor 72 do trocador de calor 7 para alcançar uma temperatura de -10°C (T₂). A temperatura de entrada da turbina é de 100°C (T₃), e a temperatura de refrigerante de saída do condensador é 0°C (T₄). Por isso, a eficiência da turbina h_s no ciclo Carnot é:

t1s=(T3-T₄)/T₃ =(100-0)/(273,15+110)00,28 ... (Eq. 34)

O lado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 no sistema de ciclo térmico da figura 4 compreende uma porção de dispersão de calor perdido da máquina de aquecimento 30. Especificamente, a máquina de aquecimento 30 apresenta: um corpo de trocador de calor 31; um trocador de calor consistindo em um lado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 para descarregar calor perdido do gás queimado; e um dispositivo de processamento de gás queimado ou um conduto 33. Entretanto, como no caso da figura 3, o lado de dispersão de caior 81 do trocador de calor 8 no sistema de cicio térmico da figura 4 pode compreender uma porção de dispersão de calor de uma máquina de refrigeração.

A figura 5 é um plano de disposição do sistema de ciclo térmico J de acordo com a terceira concretização da presente invenção. No sistema de cicio térmico mostrado na figura 5, oJado de dispersão de calor 81 do trocador de calor 8 no sistema de ciclo térmico de acordo com a primeira '· concretização (Figura 3) da presente invenção é modificado para formar uma porção de dispersão de calor para dispersar o caior perdido de um instrumento compreendendo o próprio sistema de ciclo térmico, tal como o calor perdido de um sistema de esfriamento 41 de um compressor ou uma turbina ou calor perdido de um sistema de lubrificação (não mostrado). O calor perdido de esfriamento do compressor inclui calor perdido do óleo de esfriamento ou lubrificante para o compressor ou calor perdido gerado devido ao esfriamento do corpo do compressor. O resto da estrutura da concretização da figura 5 é igual àquele do sistema de cicio térmico de acordo com a primeira concretização da figura 3; por isso, a descrição é omitida. No sistema de ci- —ffio tórminn Ha PQnçrptiyação da figura 5, o calor perdido de um instrumento, isto é, um componente do sistema, é recuperado pelo trocador de calor 8, e a quantidade de calor introduzida no sistema de ciclo térmico é reduzida pelo montante recuperado.

A figura 6 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a quarta concretização da presente invenção. O sistema de ciclo térmico compósito da figura 6 compreende: um refrigerador (bomba de calefação) J incluindo um compressor C, um primeiro e um segundo trocadores de calor 7 e 9, e um expansor V; e uma máquina a vapor A incluindo uma caldeira B, uma segunda turbina S₂, um condensador Y, um terceiro gerador de energia G₃ acionado pela segunda turbina S₂, e uma segunda bomba P₂. O segundo trocador de calor 8 compreende um condensador Y da máquina a vapor A. No sistema de ciclo térmico compósito, o gás de trabalho Fg comprimido no compressor C é resfriado à medida que eíe passa o lado de dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor

7, de modo a formar o líquido de trabalho Fe, que, por sua vez, é expandido na válvula de expansão V para formar o gás de trabalho de baixa temperatura Fg, que, por sua vez, é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor 82 do condensador Y, sendo então introduzido no compressor C.

No sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a quarta concretização da presente invenção mostrada na figura 6, o vapor Eg gerado pela caldeira B é esfriado à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 81 do condensador Y, depois de acionar a segunda turbina S₂, e tem sua pressão aumentada pela segunda bomba P₂ para formar o condensado de alta pressão Ee, que é trazido de volta para a caldeira B, depois de ser aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor 73 do primeiro trocador de calor. O primeiro trocador de calor 7 inclui uma porção de recepção de calor 74 para água de alimentação, de modo a suprir, por exemplo, água U₂ aquecida a 80°C para o lado de fora. Como uma fonte de calor para o sistema de ciclo térmico de acordo com a primeira concretização (Figura 3) da presente invenção, o sistema de ciclo térmico compósito da figura 6 usa çãlnrpHidlrtn tl* niáqninn n vnpnr Δ rnm um ciclo Rankine, isto é, calor perdido do condensador Y da turbina a vapor S₂.

A figura 7 é um plano de disposição de um sistema de ciclo tér25 mico compósito de acordo com a quinta concretização da presente invenção. O sistema de ciclo térmico compósito da figura 7 compreende: um refrigerador (bomba de cafefação) J incluindo um compressor C, uma primeira turbina S, um primeiro trocador de calor 7, uma primeira bomba P, uma turbina a água K, e um primeiro gerador de energia G; e uma máquina a vapor Ranki30 ne A incluindo uma caldeira B, uma segunda turbina S₂, um terceiro gerador de energia G₃, um condensador Y, e uma segunda bomba P₂. O gás de trabalho Fg comprimido no compressor C é resfriado à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor 7, depois de acionar a primeira turbina S, tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba P para formar o líquido de trabalho de alta pressão Fe, que é expandido e evaporado na turbina a água K para formar o gás de trabalho Fg, que é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor 72 do primeiro trocador de calor 7 e o lado de recepção de calor S2 do condensador Y, sendo então introduzido no compressor. Depois de acionar a segunda turbina S₂, o vapor Eg gerado pela caldeira B é esfriado no condensador Y e tem sua pressão aumentada pela segunda bomba P₂ para formar o conden10 sadode alta pressão Ee, que é trazido de volta para a caldeira B. O gás de trabalho Fg é introduzido no compressor C depois de ser aquecido à medida ^1; que ele passa o lado de recepção de calor 72 do primeiro trocador de calor e 0 lado de recepção de calor 82 do condensador Y.

No sistema de ciclo térmico compósito da figura 6, um exemplo 15 de uma operação da máquina térmica executado em um estado onde a bomba de calefação J está em repouso (isto é, a troca de calor é efetuada diretamente entre 0 vapor de escapamento Eg e o condensado Ee na máquina térmica) é o seguinte. A temperatura do vapor (entrada da turbina) é de 400°C, e a temperatura do condensado (saída da turbina) é de 60°C. O rendimento térmico η no ciclo Carnot é:

η=(400-60)/(400+273,15)00,505 ... (Eq. 45) _____—Pnr-n_t itrn inrin guando a hnmba de calefação J for operada conforme mostrado na figura 6 com a temperatura de vapor ajustada em 400°C, a temperatura do condensado (saída da turbina) será 10°C. O rendimento térmico η no ciclo de Carnot será:

η==0,579 ... (Eq. 46)

Isto mostra que a operação da bomba de calefação no sistema de ciclo térmico compósito da figura 6 faz com que a diferença de temperatura aumente de 340°C para 390°C e permite que o rendimento térmico da unidade principal da turbina aumente em:

0,579-0,505+0,074 ... (Eq. 47)

A seguir, será discutido o cruzamento térmico no sistema de ci23 cio térmico da figura 6. Guando a bomba de calefação J estiver em repouso e nenhum cruzamento de calor estiver disponível, a temperatura do condensado (saída da turbina) e a temperatura da água de alimentação (entrada da caldeira) serão ambas de 10°C. A fim de transformar o condensado e a água de alimentação em vapor em 400°C, 90 unidades de quantidade de calor serão exigidas para aquecer a água de alimentação de 10°C a 100°C, e 539 unidades de quantidade de calor serão exigidas para transformar o condensado em 100°C em vapor em 100° C. Além disso, 150 unidades de quantidade de calor são exigidas para aquecer o vapor de 100°C a 400°C assu10 míndo-se que o calor específico de vapor é 0,5. Consequentemente, é exigido um total de 779 unidades de quantidade de calor é exigido.

Em um caso onde a bomba de calefação é operada para efetuar o cruzamento térmico, a temperatura do condensado (saída da turbina) é de 10°C, e a temperatura de água de alimentação na entrada da caldeira é de

70°C. Por isso, conforme comparado à temperatura de água de alimentação de entrada de caldeira, quando nenhum cruzamento térmico for efetuado, isto é, 10°C, será possível economizar uma quantidade de calor que de outra forma seria necessária para elevar a temperatura de água de alimentação em 60°C, isto é, 60 unidades de quantidade de calor. Isto é expresso como segue:

60/779=0,077 ... (eq. 48) rnriiipõn na quantidade de calor introduzida pelo cruzamento térmico aperfeiçoa o rendimento térmico do sistema de ciclo térmico da figura 6, como segue.

A partir da Eq. 32 acima, n=ns/(1-Q3/o) (Eq. 32), isto é, η/η_δ=1/(1-03/Ο)... Eq. 49) o rendimento térmico do sistema de ciclo térmico é:

14-(1-0,077)=1,08 ... (Eq. 50)

Portanto, o rendimento térmico é aperfeiçoado em aproximadamente 8%.

Depois, será discutido o aumento da queda de calor devido ao cruzamento térmico no sistema de ciclo térmico da figura 6. O rendimento térmico η₅ da turbina quando a bomba de calefação J estiver em repouso e nenhum cruzamento térmico disponível será:

η₅=(400-10)/(400+273,15)=0,579 ... (Eq. 51)

Com a multiplicação do rendimento térmico η₅, isto é, 0,579,pela taxa de aumento acima descrita do rendimento térmico é descoberto que o rendimento térmico do sistema de ciclo térmico é 0,625.

No dispositivo de ciclo térmico compósito da figura 6, o rendimento térmico poderá ser aperfeiçoado efetuando-se o cruzamento térmico no ciclo Rankine mesmo se a energia consumida pela bomba e o trabalho gerado da turbina forem mutuamente anulados ou o equilíbrio de energia for ¹¹ um tanto positivo. O aperfeiçoamento no rendimento térmico pode ser conseguido sem a necessidade de aumentar a capacidade da caldeira. Por exemplo, a temperatura do vapor de 400°C, a temperatura do condensado (saída da turbina) de 60°C e a temperatura da água de alimentação de entrada da caldeira de 60°C no sistema convencional mudam para uma temperatura de vapor de 400°C, uma temperatura de condensado (saída da turbina) de 10°C e uma temperatura de água de alimentação de entrada de caldeira de 70°C, conforme afirmado acima. Desse modo, a temperatura de água de alimentação de entrada de caldeira apenas muda em 10°C. Conseqüentemente, é desnecessário aumentar a capacidade da caldeira.

------------ A figura 7 mostra um exemplo de uma disposição do sistema de ciclo térmico compósito da bomba de calefação J e da máquina térmica de ciclo Rankine A e das quantidades de calor acrescentadas e extraídas do fluido de trabalho. No sistema de ciclo térmico compósito da figura 7, a quantidade de calor fornecido para vapor de uma caldeira B é de 10.000 kW, e a saída W₃ da turbina S₂ é de 3.000 kW (rendimento térmico: 0,3). O calor perdido (calor perdido do condensador) da turbina S₂ é de 7.000 kW. A quantidade de calor transferida do vapor Eg para o refrigerante Fg no con30 densador Y é de 7.000 kW.

Guando a entrada L do compressor C for lançada para cada elemento da bomba de calefação J no lado direito da figura 7 no montante de uma unidade (L=1), o rendimento W da turbina S, a quantidade de cruzamento térmico Q₃ na saída do trocador de calor 7, e a quantidade de calor Q₄ levada para o trocador de calor 8 a partir do lado de fora poderão ser expressos, conforme indicado abaixo. O coeficiente de desempenho e_h da bomba é o coeficiente de desempenho do refrigerador mais 1, isto é, ^=5,4+1=6,4 ... (Eq. 52)

O rendimento W da turbina S é fornecido por:

W=£hXq_s=6,4x0,28=1,7 ... (Eq. 53)

A quantidade de cruzamento térmico Q₃ na saída do trocador de calor 7 é:

Q₃=6,4-1,7=4,7 ... (Eq. 54)

A quantidade de calor Q₄ absorvida do lado de fora no trocador de calor 8 é:

Q₄=coeficiente de desempenho do refrigerador-Q₃ (Eq. 54)

Por isso, a quantidade de calor Q₄ é:

Q₄=5,4-4,7=0,7... (Eq. 56)

Assumindo-se que a quantidade de calor transferida no condensador Y do sistema de ciclo térmico compósito da figura 7 é de 7.000 kW, conforme descrito acima, a quantidade de calor que entra e que sai de cada elemento do sistema de ciclo térmico J é obtida por um cálculo proporcional no qual a quantidade de calor absorvido 0,7 é assumida como sendo de

--------700Q kW ifitn p, uma nnidadp na figura 7 é assumida COmp sendo de 10.000 kW. A entrada L do compressor C é L=10.000 kW, e o trabalho W da turbina S é W=17.000 kW. A quantidade de cruzamento térmico Q₃ no trocador de calor 7 é Q₃=47.000 kW. A potência elétrica L₂ consumida pela bomba P é de 45 kW, e a potência elétrica W₂ gerada pela turbina a água K é de 45 kW.

A figura 8 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a sexta concretização da presente invenção. O sistema de ciclo térmico compósito da figura 8 compreende: uma bomba de calefação J incluindo um compressor C, uma primeira turbina S, um primeiro trocador de calor 7, uma primeira bomba P, uma turbina a água K e um primeiro gerador de energia G; e uma máquina térmica de ciclo Rankine

A incluindo uma caldeira B, uma segunda turbina S₂, um terceiro gerador de energia G₃, um condensador Y, e uma segunda bomba P₂. O gás de trabalho Fg comprimido no compressor C é resfriado à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor 7, depois de a5 cionar a primeira turbina S, tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba P para formar o líquido de trabalho de alta pressão Fe, que é expandido e evaporado na turbina de água K para formar o gás de trabalho Fg, é aquecido à medida que ele passa o lado de absorção de calor 72 do primeiro trocador de calor 7 e o lado de recepção de calor 82 do condensador

Y, sendo então jntroduzido no compressor C. O vapor Eg gerado pela caldeira B é resfriado pelo condensador Y, depois de acionar a segunda turbina ' S₂, tem sua pressão aumentada pela bomba P₂ para formar o condensado de alta pressão Ee, é aquecido à medida que ele passa o lado de absorção de calor 83 do condensador Y, e é trazido de volta para a caldeira Β. O sis15 tema de ciclo térmico compósito mostrado na figura 8 compreende uma combinação de uma máquina térmica A que por si só executa o cruzamento térmico, e uma bomba de calefação (refrigerador J) incluindo uma turbina, onde o escapamento da turbina na máquina térmica A é esfriado pela saída de refrigeração do refrigerador J.

A figura 9 é um plano de disposição de um sistema de cicio térmico compósito de acordo com a sétima concretização da presente inven- ção Nn sistema de cicio térmico compósito da figura 9, um eixo 91 da segunda turbina S₂ e um eixo 93 do compressor C são conectados por um conector 94, de tal modo que o compressor possa ser acionado por um rendi25 mento mecânico da segunda turbina S2. De outro modo, esta concretização é igual àquela mostrada na figura 8.

No sistema de ciclo térmico compósito das figuras de 7 a 9, o condensador Y da máquina térmica de ciclo Rankine A é esfriado por um refrigerador ou um sistema de ciclo térmico J, de modo a reduzir a tempera30 tura da saída da segunda turbina S₂, que permite obter uma saída de turbina com uma alto rendimento térmico. Uma vez que o sistema de ciclo térmico compósito é capaz de resfriar o condensador Y sem água do mar, o sistema de ciclo térmico compósito pode ser disposto em uma área de produção de combustível que é remota de uma costa. 0 sistema de ciclo térmico compósito das figuras de 7 a 9 pode aperfeiçoar sua eficiência de geração de energia em cerca de um valor 1,9 vezes aquele de uma usina termelétrica con5 vencional. Por isso, um sistema de suprimento de energia usando o sistema de ciclo térmico compósito das figuras de 7 a 9 é capaz de distribuir energia elétrica gerada pelo sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito a uma área de consumo de energia distante a mais de 500 km através de linhas de força.

10- A figura 10 é um plano de disposição de um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a oitava concretização da presente invenção. O sistema de ciclo térmico compósito da figura 10 compreende uma combinação de: um primeiro sistema de ciclo térmico incluindo um compressor C, uma primeira turbina S, um primeiro trocador de calor 7, um segundo trocador de calor 8, uma primeira bomba P, e um expansor V; e um segundo sistema de ciclo térmico incluindo um segundo compressor C₂, um condensador 81, um segundo expansor V₂ e um evaporador 92. No sistema de ciclo térmico compósito da figura 10, o gás de trabalho Fg compreendido no compressor C é esfriado à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor 7, depois de acionar a primeira turbina S, tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba P para formar o líquido

----------dp trahalhn de alta pressão Fe, que é expandido e evaporado no expansor V para formar o gás de trabalho Fg, que é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor 72 do primeiro trocador de calor 7 e o lado de re25 cepção de calor 82 do segundo trocador de calor 8, sendo trazido de volta para o compressor C.

Um gás refrigerante 8g comprimido no segundo compressor C₂ é esfriado à medida que ele passa o condensador 81, de modo a formar um líquido refrigerante 8e, que é expandido no segundo expansor V₂ e evapora30 do no lado de absorção de calor 92 do evaporador 9, enquanto absorve calor no lado de dispersão de calor 91 do evaporador 9, de modo a formar um gás refrigerante 8g, que é trazido de volta para o segundo compressor C₂. O condensador 81 compreende o lado de dispersão de calor 81 do segundo trocador de calor. O sistema de ciclo térmico compósito da figura 10 apresenta dois ciclos de refrigeração que são dispostos em série, de tal modo que o lado de dispersão de calor do segundo sistema de ciclo térmico possa ser resfriado no lado de absorção de calor do primeiro sistema de ciclo térmico; desse modo, a porção de baixo calor do segundo sistema de ciclo térmico, isto é, o lado de dispersão de calor 91 do evaporador 9, pode ser resfriada a uma temperatura extremamente baixa. Por isso, a porção de baixo calor do sistema de ciclo térmico compósito da figura 10 pode servir como uma fonte de baixo calor de um liquefator de gás para liquefazer, por exemplo, LNG ou LPG.

' A figura 11 é um plano de disposição de uma instalação de calor útil de geração de energia que é um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a nona concretização da presente invenção. A instalação de calor útil de geração de energia da figura 11 compreende: um sistema de ciclo térmico incluindo um compressor C, uma primeira turbina S, um gerador de energia G acionado pela primeira turbina, um primeiro trocador de calor 7, um segundo trocador de calor 8, uma primeira bomba P e um expansor V; uma caldeira elétrica 15; e uma caldeira de combustível fóssil 16.

Na instalação de calor útil de geração de energia da figura 11, o gás de trabalho Fg comprimido no compressor C é esfriado e liquefeito à medida que

----------file passa o larin ria dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor 7, depois de acionar a primeira turbina S, tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba P para formar o líquido de trabalho de alta pressão Fe, que é expandido e evaporado no expansor V para formar o gás de trabalho Fg. Este gás de trabalho é aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor 72 do primeiro trocador de calor 7 e o lado de recepção de calor 82 do segundo trocador de calor, sendo então trazido de volta para o compressor. A água U para calor útil é aquecida no lado de recepção de ca30 lor 73 do primeiro trocador de calor 7, é adicionalmente aquecida então a uma temperatura predeterminada pela caldeia elétrica 15, e é suprida a uma porção exigida. A caldeira elétrica 15 é suprida com energia elétrica gerada pelo gerador de energia G, que é acionado pela primeira turbina S. O lado

I de dispersão de calor 81 do segundo trocador de calor 8 pode compreender uma câmara de baixa temperatura ou uma porção de dispersão de calor perdido.

A figura 12 é um plano de disposição de um sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito, que é um sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a décima concretização da presente invenção. O sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito ¹ da figura 12 compreende: um sistema de ciclo térmico J incluindo um comI pressor C, uma primeira turbina S, um primeiro gerador de energia G acionado pela primeira turbina S, um primeiro gerador de energia G acionado , pela primeira turbina, um primeiro trocador de calor 7, um segundo trocador ' de calor 8, uma primeira bomba P e um expansor; e uma turbina a gás do ^!

I tipo aberto 32 incluindo um segundo compressor C₂, uma câmara de combustão 35, uma segunda turbina S₂, e um terceiro gerador de energia. No .

sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito da figura '

12, o gás de trabalho Fg comprimido no compressor C é resfriado e liquefeiI to à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 71 do primeiro trocador de calor 7, depois de acionar a primeira turbina S, tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba P para formar o líquido de trabalho de alta pressão Fe, que é expandido e evaporado no expansor Y para formar o gás de trabalho Fq. que_é aquecido à medida que eie passa o lado de re-__ cepção de calor 72 do primeiro trocador de calor 7 e o lado de recepção de calor 82 do segundo trocador de calor, sendo então trazido de volta para o compressor C. Por outro lado, o ar de entrada 34 é comprimido no segundo compressor C₂ e é suprido à câmara de combustão 35, de tal maneira que seja misturado com combustível na câmara de combustão 35 e seja inflama- ¹ do para combustão para gerar gás de combustão. Depois de acionar a segunda turbina S₂, o gás de combustão gerado é reduzido em temperatura à medida que ele passa o lado de dispersão de calor 81 do segundo trocador , de calor, e é liberado como um gás queimado na atmosfera. A energia elétrica, que é gerada pelos primeiro e terceiro geradores de energia G e G₃ a30 cionados pela primeira e segunda turbinas S e S₂,é suprida a um local desejado.

O sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito da figura 12 gera energia elétrica através da introdução de calor de escapamento na turbina a gás do tipo aberto 32 em uma porção de calor de entrada (o lado de absorção de calor 82 do segundo trocador de calor) do sistema de ciclo térmico J. O sistema de ciclo térmico J pode usar calor perdido de baixa temperatura. Por isso, o sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito da figura 12 pode ampliar a faixa de tempera10 tura para uso da turbina a gás do tipo aberto, para um lado de baixa temperatura e pode também aperfeiçoar o rendimento térmico com a ampliação de ^l! uma queda de calor da turbina a gás do tipo aberto. O sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito da figura 12 não exige uma fonte de água de esfriamento, podendo, portanto, ser colocado em uma área deserta ou similar.

Diferente de um sistema de geração de energia elétrica convencional, nenhuma energia térmica será perdida quando energia elétrica for gerada pela presente invenção; por isso, o calor útil (água aquecida ou vapor) pode ser obtido, sem qualquer desperdício, por um aquecedor elétrico (caldeira elétrica) usando esta energia elétrica. A presente invenção usa o calor recuperado do calor perdido pela bomba de calefação para aquecer a

- - -caldeira elétrica e é, portanto, capaz de prover calor útil de alta temperatura.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, uma primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba e um expansor, caracterizado pelo fato de que o gás de trabalho

5 comprimido no compressor (C) aciona a primeira turbina (S), e é, depois disso, resfriado com a passagem através de um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7), tendo então sua pressão elevada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), o dito líquido de trabalho de alta pressão é expandido e evaporado no expan10 sor (K, V) para formar o gás de trabalho (Fg), o dito gás de trabalho é aquecido com a passagem através de um lado de absorção de calor (82) do segundo trocador de calor, antes de ser introduzido no compressor, e um lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor é compreendido de uma câmara de baixa temperatura ou uma porção de dispersão de calor

15 perdido de uma máquina de aquecimento (30).
2. Sistema de ciclo térmico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito expansor é uma turbina a água de reação (K), o dito líquido de trabalho de alta pressão (Fe) acionando a turbina a água de reação (K) para distribuir trabalho (W2) enquanto é expandido e

20 evaporado para formar o gás de trabalho (Fg), o dito gás de trabalho sendo aquecido através de um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e através de um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor antes de ser introduzido no compressor.
3. Sistema de ciclo térmico de acordo com a reivindicação 1, ca25 racterizado pelo fato de que o dito expansor é uma válvula de expansão (V) e o dito líquido de trabalho de alta pressão é expandido e evaporado através do expansor (V) para formar o gás de trabalho.
4. Sistema de ciclo térmico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita câmara de baixa temperatura é uma

30 câmara condicionada por ar, um refrigerador, ou uma câmara de formação de gelo.
5. Sistema de ciclo térmico de acordo com a reivindicação 1, caPetição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 5/15 racterizado pelo fato de que a porção de dispersão de calor perdido da máquina de aquecimento (30) é uma porção de dispersão de calor perdido de um sistema de esfriamento de lubrificante do compressor, uma primeira turbina, um primeiro gerador de energia (G), e um motor de acionamento de

5 compressor.
6. Central elétrica que usa o sistema de ciclo térmico, como definido na reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro gerador de energia (G) acionado pela primeira turbina (S), um terminal de saída (11) para suprir energia elétrica para o lado de fora, e um fio

10 (12) para eletricamente conectar o primeiro gerador (G), o terminal de saída (11), um motor de acionamento (M) para o compressor, e um motor de acionamento (M2) para a primeira bomba.
7. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito que compreende: um refrigerador (J) incluindo um compressor, um

15 primeiro e um segundo trocadores de calor, e um expansor; e uma máquina a vapor (A) incluindo uma caldeira, uma segunda turbina, um condensador, um terceiro gerador de energia acionado pela segunda turbina, caracterizado pelo fato de que:

o gás de trabalho comprimido no compressor (C) é esfriado à

20 medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7) para formar líquido de trabalho (Fe), que é expandido em uma válvula de expansão (V) para formar gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor (Y), sendo então introduzido no compressor, e em que

25 o vapor (Eg) gerado pela caldeira (B) é resfriado e condensado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (81) do condensador (Y), depois de acionar a segunda turbina (S2), e tem sua pressão aumentada por uma segunda bomba (P2) par formar o condensado de alta pressão (Ee), que é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (73)

30 do primeiro trocador de calor, e é trazido de volta para a caldeira (B), e um lado de recepção de calor do condensador (Y) é compreendido do lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor.

Petição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 6/15
8. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (7) compreende uma porção de recepção de calor (74) para água de alimentação.

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9. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito, que compreende: um sistema de ciclo térmico (J) incluindo um compressor, uma primeira turbina, um primeiro trocador de calor, uma primeira bomba, um expansor, e um primeiro gerador de energia; e uma máquina a vapor (A) incluindo uma caldeira, uma segunda turbina, um terceiro gerador
10 de energia, um condensador, e uma segunda bomba, caracterizado pelo fato de que:

o gás de trabalho comprimido no compressor (C) é esfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7), depois de acionar a primeira turbina (S), tendo então sua

15 pressão aumentada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado no expansor (K, V) para formar o gás de trabalho (Fe), que é introduzido no compressor, em que o vapor (Eg) gerado pela caldeira (B) é resfriado pelo condensa20 dor (Y), depois de acionar uma segunda turbina (S2), tem sua pressão aumentada pela segunda bomba (P2) para formar o condensador de pressão elevada (Ee), e é trazido de volta para a caldeira (B), em que o gás de trabalho (Fg) é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e um lado de

25 recepção de calor (82) do condensador (Y), sendo então introduzido no compressor (C), de tal modo que o primeiro gerador de energia (G) seja acionado pela primeira turbina e que o terceiro gerador de energia (G3) seja acionado pela segunda turbina.

10. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico

30 compósito de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o condensado (Ee) é aquecido em um segundo lado de recepção de calor (73) do primeiro trocador de calor ou em um lado de recepção de calor (83)

Petição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 7/15 do condensado (Y), antes de ser trazido de volta para a caldeira (B).
11. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito que compreende: um sistema de ciclo térmico incluindo um primeiro compressor, uma primeira turbina, um primeiro gerador de energia, um

5 primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor; e uma turbina a gás do tipo aberto (32) incluindo um segundo compressor, uma câmara de combustão, uma segunda turbina, e um terceiro gerador de energia, caracterizado pelo fato de que:

o gás de trabalho (Fg) comprimido no primeiro compressor (C) é 10 resfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7), depois de acionar a primeira turbina (S), tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado no expansor (V) para formar o gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que ele

15 passa um lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor e um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, sendo então trazido de volta para o compressor (C), em que o ar de entrada (34) é comprimido no segundo compressor (C2) e é suprido para a câmara de combustão (35), na qual o combustível é mis20 turado com ar comprimido e inflamado para combustão para gerar gás de combustão, que, depois de acionar a segunda turbina (S2) tem sua temperatura reduzida através de um lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor e é liberado como um gás queimado (36) para a atmosfera, e os primeiro e terceiro geradores de energia (G) e (G3) são acionados pelas

25 primeira e segunda turbinas (S) e (S2), respectivamente.
12. Sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito de acordo com qualquer das reivindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um terminal de saída (11) para suprir energia elétrica para o lado de fora e um fio condutor (12)

30 para eletricamente conectar os primeiro e terceiro geradores de energia e o terminal de saída (11).
13. Sistema de suprimento de energia de acordo com qualquer

Petição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 8/15 das reivindicações de 9 a 12, caracterizado pelo fato de que a energia elétrica gerada pelo sistema de geração de energia elétrica de ciclo térmico compósito como definido em qualquer das reivindicações de 9 a 12 é distribuído através de linhas de força para uma área de consumo de energia dis5 tante a 500 km ou mais.
14. Sistema de ciclo térmico compósito que compreende um primeiro sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, uma primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor; e um segundo sistema de ciclo térmico incluindo um se10 gundo compressor, um condensador, um segundo expansor, e um evaporador, em que o gás de trabalho comprimido no compressor (C) é resfriado à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7), depois de acionar a primeira turbina (S), tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de traba15 lho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado no expansor (V) para formar o gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor (8), sendo em seguida trazido de volta para o compressor, e caracterizado pelo fato de que:

20 um gás refrigerante (8g) comprimido no segundo compressor (C2) é resfriado à medida que ele passa o condensador (81) para formar um líquido refrigerante (8e), que é expandido no segundo expansor (V2) e evaporado em um lado de absorção de calor (92) do evaporador (9), enquanto absorve calor em um lado de dispersão de calor (91) do evaporador (9), de

25 modo a formar um gás refrigerante (8g), que é trazido de volta para o segundo compressor (C2), e o condensador é compreendido do lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor.
15. Sistema de ciclo térmico compósito de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o lado de dispersão de calor

30 (91) do evaporador (9) compreende uma fonte de baixo calor de um liquefator de gás.
16. Instalação de calor útil de geração de energia que comprePetição 870190042564, de 06/05/2019, pág. 9/15 ende: um sistema de ciclo térmico incluindo um compressor, uma primeira turbina, um gerador de energia acionado pela primeira turbina, um primeiro e um segundo trocadores de calor, uma primeira bomba, e um expansor; e uma caldeira elétrica, caracterizado pelo fato de que:

5 o gás de trabalho (Fg) comprimido em um compressor (C) é resfriado e liquefeito à medida que ele passa um lado de dispersão de calor (71) do primeiro trocador de calor (7), depois de acionar uma primeira turbina (S), tendo então sua pressão aumentada pela primeira bomba (P) para formar o líquido de trabalho de alta pressão (Fe), que é expandido e evaporado no

10 expansor (V) para formar o gás de trabalho (Fg), que é aquecido à medida que ele passa um lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, sendo então trazido de volta para o compressor, e em que a água (U) para calor útil é aquecida em um lado de recepção de calor (73) do primeiro trocador de calor (7) e é em seguida adicionalmente

15 aquecida pela caldeira elétrica (15) em uma temperatura predeterminada, e a energia elétrica gerada pelo gerador de energia (G) acionado pela primeira turbina é suprida à caldeira elétrica (15).
17. Instalação de calor útil de geração de energia de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o gás de trabalho é
20 aquecido à medida que ele passa o lado de recepção de calor (72) do primeiro trocador de calor (7), antes de passar o lado de recepção de calor (82) do segundo trocador de calor, e um lado de dispersão de calor (81) do segundo trocador de calor é compreendido de uma câmara de baixa temperatura ou uma porção de dispersão de calor perdido.