DE102011116276B4 - Steam cycle process device, method of operating such and vehicle - Google Patents
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Abstract
Dampfkreisprozessvorrichtung, umfassend 1.1 einen Arbeitsmediumkreislauf (1), in dem ein Arbeitsmedium umgewälzt wird, mit einem Verdampfer (7), einem Expander (2) und einem Kondensator (3); wobei 1.2 das Arbeitsmedium in dem Verdampfer (7) durch Wärmezufuhr verdampft wird, das dampfförmige Arbeitsmedium dem Expander (2) zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend in dem Kondensator (3) verflüssigt wird; dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 eine Arbeitsmediumwechseleinrichtung (4) mit wenigstens zwei Arbeitsmediumvorräten (9, 10), die zueinander verschiedene Arbeitsmedien umfassen, die dem Arbeitsmediumkreislauf (1) als Alternativen wahlweise oder mit einem variabel einstellbaren, jedoch im Umlauf im Arbeitsmediumkreislauf (1) im Wesentlichen gleichbleibenden Mischungsverhältnis auch vermischt zuführbar sind, vorgesehen ist.Steam cycle device, comprising 1.1 a working medium circuit (1) in which a working medium is circulated, with an evaporator (7), an expander (2) and a condenser (3); 1.2 the working medium is evaporated in the evaporator (7) by supplying heat, the vaporous working medium is supplied to the expander (2) for relaxation and performing mechanical work and is subsequently liquefied in the condenser (3); characterized in that 1.3 a working medium changing device (4) with at least two working medium supplies (9, 10), which comprise mutually different working media, which the working medium circuit (1) as alternatives or with a variably adjustable, but in circulation in the working medium circuit (1) in Substantially constant mixing ratio can also be supplied mixed, is provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dampfkreisprozessvorrichtung, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen und ein Fahrzeug.The invention relates to a steam cycle device, in more detail according to the preamble of claim 1, and to a method for operating such and a vehicle.
Derartige Dampfkreisprozessvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Sie umfassen einen Expander und sind in der Regel zusammen mit einem Verbrennungsmotor in einem gemeinsamen Antriebsstrang untergebracht. Dabei können derartige Dampfkreisprozessvorrichtungen sowohl in Fahrzeugen, wie in Nutz- oder Schienenfahrzeugen, als auch in stationären Anlagen wie Heizkraftwerken, welche beispielsweise das Gas einer Bioabgasanlage zur Strom- und Wärmeerzeugung verfeuern, eingesetzt werden.Such steam cycle devices are known to those skilled in the art. They include an expander and are usually housed together with an internal combustion engine in a common drive train. In this case, such Dampfkreisprozessvorrichtungen both in vehicles, such as in utility or rail vehicles, as well as in stationary systems such as thermal power plants, which burn, for example, the gas of a biogas plant for power and heat generation, are used.
Herkömmlich weist die Dampfkreisprozessvorrichtungen einen Arbeitsmediumkreislauf auf, in dem ein Arbeitsmedium umgewälzt wird. Im Arbeitsmediumkreislauf ist ein Verdampfer angeordnet, dem beispielsweise über den Abgasstrom des Verbrennungsmotors Wärme zugeleitet wird, um das zunächst flüssige Arbeitsmedium zu verdampfen. Mit dem Dampf wird dann der Expander betrieben, wobei das dampfförmige Arbeitsmedium unter Verrichtung mechanischer Arbeit entspannt und nachfolgend einem Kondensator zu dessen Verflüssigung zugeführt wird. Dabei kann in dem Arbeitsmediumkreislauf eine Pumpe zum Umwälzen des Arbeitsmediums, insbesondere in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen, vor dem Verdampfer angeordnet sein.Conventionally, the steam cycle devices have a working medium circuit in which a working fluid is circulated. In the working medium circuit, an evaporator is arranged, to which, for example, heat is supplied via the exhaust gas stream of the internal combustion engine in order to evaporate the initially liquid working medium. With the steam, the expander is then operated, wherein the vaporous working medium is relaxed while performing mechanical work and subsequently fed to a condenser to liquefy it. In this case, a pump for circulating the working medium, in particular in the flow direction of the working medium can be arranged in front of the evaporator in the working medium circuit.
Die Anforderungen an das Arbeitsmedium von gattungsgemäßen Dampfkreisprozessvorrichtungen können über der Betriebszeit variieren. Wenn beispielsweise die Dampfkreisprozessvorrichtung im Freien betrieben wird, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, so muss sichergestellt werden, dass das System bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht einfrieren kann. Herkömmlich wird daher die Dampfkreisprozessvorrichtung stets auf den ungünstigsten anzunehmenden Betriebsfall bezüglich beispielsweise der Umgebungstemperatur eingestellt, was jedoch Nachteile für den Gesamtwirkungsgrad haben kann. Dies ist besonders dann schwerwiegend, wenn die ungünstigen Randbedingungen nur zweitweise, insbesondere vergleichsweise selten auftreten.The requirements for the working fluid of generic steam cycle devices may vary over the operating time. For example, if the steam cycle device is operated outdoors, for example in a motor vehicle, then it must be ensured that the system can not freeze at low ambient temperatures. Conventionally, therefore, the steam cycle device is always set to the worst case scenario with respect to, for example, the ambient temperature, but this can have disadvantages for the overall efficiency. This is particularly serious when the unfavorable boundary conditions occur only in part, especially comparatively rare.
Zum druckschriftlichen Stand der Technik wird verwiesen aufReference is made to the printed prior art
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DE 10 2007 020 086 B3DE 10 2007 020 086 B3 -
DE 102 28 868 B4DE 102 28 868 B4 -
US 2003 0167 769 A1 US 2003 0167 769 A1
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dampfkreisprozessvorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen sowie ein Fahrzeug anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeiden.The invention is therefore based on the object, a Dampfkreisprozessvorrichtung to provide a method for operating such and a vehicle, which avoid the disadvantages mentioned.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.The object is solved by the features of the independent claims. In the dependent claims particularly expedient and advantageous embodiments of the invention are given.
Eine erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung umfasst einen Arbeitsmediumkreislauf, in dem ein Arbeitsmedium umgewälzt wird sowie einen im Arbeitsmediumkreislauf angeordneten Verdampfer, in dem das Arbeitsmedium durch Wärmezufuhr verdampft wird. Dabei wird das dampfförmige Arbeitsmedium einem Expander zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend in einem Kondensator verflüssigt.A steam cycle process device according to the invention comprises a working medium circuit in which a working medium is circulated and an evaporator arranged in the working medium circuit in which the working medium is vaporized by supplying heat. In this case, the vaporous working medium is fed to an expander for relaxation and performance of mechanical work and subsequently liquefied in a condenser.
Erfindungsgemäß ist eine Arbeitsmediumwechseleinrichtung vorgesehen, mit wenigstens zwei Arbeitsmediumvorräten, die zueinander verschiedene Arbeitsmedien umfassen, die dem Arbeitsmediumkreislauf als Alternativen wahlweise oder mit einem variabel einstellbaren, jedoch im Umlauf im Arbeitsmediumkreislauf im Wesentlichen gleichbleibenden Mischungsverhältnis auch vermischt zuführbar sind. Im Wesentlichen gleichbleibend bedeutet hier, dass sich das Mischungsverhältnis des Arbeitsmediumgemisches, welches sich im Umlauf befindet, aufgrund von Verdampfen und Kondensieren in dem Arbeitsmediumkreislauf zwar verändern kann, dies jedoch nicht durch Zuführen von Arbeitsmedium zum oder Abziehen von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumkreislauf während des Betriebs der Dampfkreisprozessvorrichtung erfolgt. Bevorzugt wird ein Wechsel des Arbeitsmediums oder des Gemisches im Stillstand der Dampfkreisprozessvorrichtung durchgeführt.According to the invention, a working medium changing device is provided, with at least two working medium inventories comprising mutually different working media, which can be fed to the working medium circuit as alternatives alternatively or mixed with a variably adjustable, but in circulation in the working medium circuit substantially constant mixing ratio. Substantially uniform here means that the mixing ratio of the working medium mixture, which is in circulation, although may change due to evaporation and condensation in the working medium circuit, but not by supplying working medium for or removal of working fluid from the working medium circuit during operation Steam cycle process device takes place. Preferably, a change of the working medium or of the mixture is carried out at standstill of the steam cycle device.
Mit wahlweise zuführbar ist dabei gemeint, dass die wenigstens zwei Arbeitsmedien aus den Arbeitsmediumvorräten getrennt oder vermischt dem Arbeitsmediumkreislauf zugeführt werden. Unter zueinander verschiedenen Arbeitsmedien werden Arbeitsmedien verstanden, welche derartige Eigenschaften aufweisen, dass sie für sich selbst gesehen das Arbeitsmedium des Arbeitsmediumkreislaufs darstellen und damit jeweils einen Betrieb der Dampfkreisprozessvorrichtung ermöglichen. Dies bedeutet in anderen Worten, dass die Arbeitsmedien verdampfbar und kondensierbar sind.With optional supply is meant that the at least two working media from the working medium supplies are supplied separately or mixed with the working medium circuit. Working media which are different from one another are understood to mean working media which have properties such that they themselves represent the working medium of the working medium circuit and thus enable operation of the steam cycle device in each case. In other words, this means that the working media are evaporable and condensable.
Mit der erfindungsgemäßen Dampfkreisprozessvorrichtung ist es somit möglich, den Betrieb an verschiedene vorherrschende Randbedingungen, beispielsweise die Umgebungstemperatur, anzupassen und dadurch den Gesamtwirkungsgrad über der Betriebszeit zu erhöhen.With the steam cycle device according to the invention it is thus possible to operate at various prevailing boundary conditions, for example the ambient temperature, and thereby increase the overall efficiency over the operating time.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Arbeitsmediumwechseleinrichtung derart ausgeführt, dass der Arbeitsmediumkreislauf in einem ersten Betriebszustand (Sommerbetrieb) mit dem ersten Arbeitsmedium aus dem ersten Arbeitsmediumvorrat beschickbar ist und in einem zweiten Betriebszustand (Winterbetrieb) mit dem zweiten Arbeitsmedium aus dem zweiten Arbeitsmediumvorrat beschickbar ist. Dabei ist der Arbeitsmediumwechseleinrichtung eine Schalteinrichtung zugeordnet, welche automatisch abwechselnd einen der beiden Betriebszustände einschaltet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird beim Übergang vom ersten zum zweiten Betriebszustand das Mischungsverhältnis der Arbeitsmedien aus den beiden Vorräten geändert. Eine solche variierte Vermischung schließt jedoch nicht aus, dass auch ein Mischungsverhältnis von 100:0 oder 0:100 vorgesehen werden kann, das heißt nur eines der beiden Arbeitsmedien in der „Mischung” vorhanden ist. Die Änderung des Mischungsverhältnisses bewirkt dann eine Zumischung des anderen Arbeitsmediums, so dass ein Mischungsverhältnis zwischen 99:1 und 1:99 erreicht wird.According to a first embodiment, the working medium changing device is designed such that the working medium circuit in a first operating state (summer operation) can be charged with the first working medium from the first working medium supply and in a second operating state (winter operation) can be charged with the second working medium from the second working medium supply. In this case, the working medium changing device is associated with a switching device which automatically turns on alternately one of the two operating states. According to an alternative embodiment, the mixing ratio of the working media from the two supplies is changed during the transition from the first to the second operating state. However, such varied mixing does not exclude that a mixing ratio of 100: 0 or 0: 100 can be provided, that is, only one of the two working media in the "mixture" is present. The change in the mixing ratio then causes an admixture of the other working medium, so that a mixing ratio between 99: 1 and 1:99 is achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Arbeitsmediumwechseleinrichtung eine Schalteinrichtung zugeordnet, um die Arbeitsmediumwechseleinrichtung in Abhängigkeit einer vorgegebenen Randbedingung, insbesondere einer Temperatur, beispielsweise der des Arbeitsmediums, der Umgebungstemperatur oder der Temperatur eines Verbrennungsmotors, welcher der Dampfkreisprozessvorrichtung zugeordnet ist und/oder in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zeitpunktes zu betätigen. Alternativ oder zusätzlich kann die Arbeitsmediumwechseleinrichtung in Abhängigkeit weiterer Umgebungsparameter oder Parameter des Antriebsstranges oder Fahrzeugs/der stationären Einrichtung betätigt werden, um durch Auswahl des hierauf am besten abgestimmten Arbeitsmediums zum Betrieb des Arbeitsmediumkreislaufes/der Dampfkreisprozessvorrichtung den Wirkungsgrad zu erhöhen.According to a preferred embodiment of the working medium changing means is associated with a switching device to the working medium changing device in response to a predetermined boundary condition, in particular a temperature, for example, the working medium, the ambient temperature or the temperature of an internal combustion engine, which is associated with the steam cycle device and / or in dependence of a predetermined time to press. Alternatively or additionally, the working medium changing device can be actuated as a function of further environmental parameters or parameters of the drive train or vehicle / stationary device in order to increase the efficiency by selecting the working medium best suited for operating the working medium circuit / steam cycle device.
Mit einem vorbestimmten Zeitpunkt ist beispielsweise eine Datumsangabe, wie der 1. Oktober, oder ein kalendarischer Sommer- oder Winteranfang gemeint. Dabei kann die Arbeitsmediumwechseleinrichtung über die Schalteinrichtung automatisch (bei Vorliegen der besagten Randbedingungen) betätigt werden. Die automatische Betätigung kann über entsprechende Sensoren, welche mit der Schalteinrichtung in leitender Verbindung stehen, ausgelöst werden.By a predetermined time is meant, for example, a date such as October 1, or a calendar summer or winter start. In this case, the working medium changing device via the switching device can be actuated automatically (in the presence of said boundary conditions). The automatic actuation can be triggered via corresponding sensors, which are in a conductive connection with the switching device.
Das erste Arbeitsmedium kann dabei Wasser oder ein Wassergemisch sein, wohingegen das zweite Arbeitsmedium Ammoniak oder Ethanol oder ein Gemisch mit wenigstens einem dieser Stoffe sein kann. Beide hier benannte Arbeitsmedien können sich somit bei gleichem Umgebungsdruck in ihren Sieden- und/oder Kondensationstemperaturen unterscheiden. Auch hier können alternative Stoffe, beispielsweise ionische Flüssigkeiten als Arbeitsmedium, in Betracht kommen.The first working medium may be water or a water mixture, whereas the second working medium may be ammonia or ethanol or a mixture with at least one of these substances. Both working media named here can thus differ in their boiling and / or condensation temperatures at the same ambient pressure. Again, alternative materials, such as ionic liquids as a working medium, come into consideration.
Bevorzugt wird also insbesondere im Sommer ein Arbeitsmedium mit relativ hohen Siede- und/oder Kondensationstemperaturen verwendet, wohingegen bevorzugt im Winter Ammoniak oder Ethanol als Reinstoffe oder Gemische Verwendung finden. Durch die Verwendung dieser Stoffe, deren Schmelzpunkt deutlich unterhalb von 0°C liegt, wird zudem ein Gefrieren des Arbeitsmediums im Winterbetrieb bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen verhindert. In diesem Fall dient das Arbeitsmedium somit gleichzeitig als Frostschutzmittel.Thus, a working medium having relatively high boiling and / or condensation temperatures is preferably used, in particular in summer, whereas ammonia or ethanol are preferably used as pure substances or mixtures in winter. The use of these substances, whose melting point is well below 0 ° C, also prevents freezing of the working medium in winter operation at relatively low ambient temperatures. In this case, the working medium thus simultaneously serves as antifreeze.
Wird das Mischungsverhältnis variabel eingestellt, so kann beispielsweise im Sommerbetrieb 100% Wasser und damit keine Zugabe von Frostschutz als Arbeitsmedium für die Dampfkreisprozessvorrichtung verwendet werden. Hingegen kann im Winterbetrieb das Wasser beispielsweise einen Anteil von 10% Frostschutz enthalten. Auch ist es denkbar in einer Übergangszeit zwischen dem Sommer- und Winterbetrieb ein davon abweichendes Mischungsverhältnis einzusetzen, beispielsweise 95% Wasser und 5% Frostschutzmittel.If the mixing ratio is set variably, for example in summer operation 100% water and thus no addition of antifreeze can be used as the working medium for the steam cycle device. By contrast, in winter operation, for example, the water may contain 10% of antifreeze. It is also conceivable in a transitional period between the summer and winter operation to use a deviating mixing ratio, for example 95% water and 5% antifreeze.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betätigt die Schalteinrichtung die Arbeitsmediumwechseleinrichtung in Abhängigkeit einer vorgegebenen Temperatur und/oder in Abhängigkeit eines vorgegebenen Zeitpunktes derart, dass das Arbeitsmedium im Arbeitsmittelkreislauf aus dem einen Arbeitsmediumvorrat durch das Arbeitsmedium aus dem anderen Arbeitsmediumvorrat oder durch ein Gemisch aus den Arbeitsmediumvorräten, dessen Volumenanteil des einen Arbeitsmediums aus dem einen Arbeitsmediumvorrat zwischen 1% und 99% des Gesamtvolumens des Arbeitsmediums in der Dampfkreisprozessvorrichtung beträgt, ausgetauscht wird.According to a further embodiment, the switching device actuates the working medium changing device as a function of a predetermined temperature and / or as a function of a predetermined time such that the working medium in the working fluid circuit from one working fluid supply through the working fluid from the other working fluid reservoir or through a mixture of the working medium supplies, its volume fraction of a working medium from which a working medium supply is between 1% and 99% of the total volume of the working medium in the steam cycle device is exchanged.
Weiterhin kann die Schalteinrichtung die Arbeitsmediumwechseleinrichtung derart betätigen, dass das Mischungsverhältnis der Arbeitsmedien aus den Arbeitsmediumvorräten in Abhängigkeit einer vorgegebenen Temperatur und/oder in Abhängigkeit eines vorgegebenen Zeitpunkts auf ein vorgegebenes Mischungsverhältnis eingestellt wird.Furthermore, the switching device can actuate the working medium changing device such that the mixing ratio of the working media from the working medium supplies is set to a predetermined mixing ratio as a function of a predetermined temperature and / or as a function of a predetermined time.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Dampfkreisprozessvorrichtung ist dem Kondensator, in welchem das Arbeitsmedium unter Abgabe von Wärme kondensiert, eine Wärmenutzeinrichtung derart zugeordnet, dass die Kondensationswärme in die Wärmenutzeinrichtung insbesondere zur Aufheizung von Heizungswasser, zur Aufheizung von Brauchwasser oder sonstiger Aggregate, übertragen wird.According to a further preferred embodiment of the steam cycle device, the heat exchanger is assigned to the condenser, in which the working medium condenses with the release of heat, in such a way that the heat of condensation into the heat-recovery device in particular for the heating of heating water, for the heating of service water or other aggregates, is transmitted.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Dampfkreisprozessvorrichtung umfasst die folgenden Schritte:
- – Umwälzen eines Arbeitsmediums in dem Arbeitsmediumkreislauf, wobei dieses in dem Verdampfer verdampft wird und das Arbeitsmedium dem Expander zur Entspannung und Verrichtung mechanischer Arbeit zugeführt und nachfolgend im Kondensator verflüssigt wird;
- – Der Arbeitsmediumkreislauf wird alternierend mit einem der beiden zueinander verschiedenen Arbeitsmedien oder mit einem variabel einstellbaren, jedoch im Umlauf im Arbeitsmediumkreislauf im Wesentlichen gleichbleibenden Mischungsverhältnis der untereinander vermischten Arbeitsmedien aus den wenigstens zwei Arbeitsmediumvorräten betrieben.
- - circulating a working medium in the working medium circuit, wherein this is evaporated in the evaporator and the working medium supplied to the expander for relaxation and performance of mechanical work and is subsequently liquefied in the condenser;
- - The working medium circuit is operated alternately with one of the two mutually different working media or with a variably adjustable, but in circulation in the working medium circuit substantially constant mixing ratio of the mutually mixed working media from the at least two Arbeitsmediumvorräten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Dampfkreisprozessvorrichtung Teil eines stationären Systems, beispielsweise einer Biogasanlage, oder eines Fahrzeugs, wie Nutz- oder Schienenfahrzeugs, oder eines Schiffes, umfassend einen Verbrennungsmotor sowie einen Expander, wobei eine erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, dass dem Arbeitsmediumkreislauf zum Antrieb des Expanders Abwärme, insbesondere aus dem Abgas des Verbrennungsmotors, zuführbar ist.According to one embodiment of the invention, the steam cycle device is part of a stationary system, for example a biogas plant, or a vehicle, such as commercial or rail vehicle, or a ship, comprising an internal combustion engine and an expander, wherein a steam cycle device is provided, which is designed in such a way that the working medium circuit for driving the expander waste heat, in particular from the exhaust gas of the internal combustion engine, can be fed.
Das stationäre System oder das Fahrzeug beziehungsweise Schiff weist vorteilhaft eine Dampfkreisprozessvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The stationary system or the vehicle or ship advantageously has a steam cycle device which is set up to carry out the method according to the invention.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird mit dem Wechsel des Arbeitsmediums beziehungsweise mit einer automatischen Betätigung der Wechseleinrichtung auch wenigstens ein weiterer Systemparameter der Dampfkreisprozessvorrichtung geändert, um deren Betrieb im Hinblick auf das neue Arbeitsmedium zu optimieren. Ein solcher Systemparameter kann beispielsweise die Arbeitsmediummenge, Dampfmenge, der Arbeitsmediumdruck, die Arbeitsmediumtemperatur oder eine andere Größe insbesondere des Arbeitsmediumkreislaufs, beispielsweise vor oder hinter dem Verdampfer, dem Expander oder dem Kondensator sein.According to one embodiment of the invention, with the change of the working medium or with an automatic actuation of the changing device, at least one further system parameter of the steam cycle device is changed in order to optimize its operation with regard to the new working medium. Such a system parameter can be, for example, the working medium quantity, the amount of steam, the working medium pressure, the working medium temperature or another variable, in particular of the working medium circuit, for example in front of or behind the evaporator, the expander or the condenser.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden. Es zeigen:The invention will now be explained by way of example with reference to embodiments and the accompanying figures. Show it:
In
Im Arbeitsmediumkreislauf
Die Arbeitsmediumvorräte
Im vorliegenden Fall sind die beiden Arbeitsmediumvorräte
Zum Wechseln des Arbeitsmediums (oder Erzeugung eines Gemisches aus den bevorrateten Arbeitsmedien) in dem Arbeitsmediumkreislauf können eine oder mehrere Pumpen in der Arbeitsmediumwechseleinrichtung
Auch kann dem Arbeitsmediumkreislauf
Restwärme aus der Kondensation, auch als Kondensationswärme bezeichnet, kann gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung für eine sogenannte Wärmekopplung genutzt werden. Bei einer solchen Wärmekopplung wird die im Kondensator, insbesondere die in dem hier gezeigten Kondensator
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erfindungsgemäße Dampfkreisprozessvorrichtung wie oben dargestellt derart betrieben, dass der Expander mechanische Arbeit verrichtet. Dabei wird erfindungsgemäß der Arbeitsmediumkreislauf
Bevorzugt wird dabei in einem ersten Betriebszustand (Sommerbetrieb) der Arbeitsmediumkreislauf
In
Das schematisch dargestellte Fahrzeug beziehungsweise die stationäre Anlage umfasst dabei einen Verbrennungsmotor
Der Verbrennungsmotor
Im Falle des Fahrzeugs treibt der Verbrennungsmotor
Der erfindungsgemäße Wechsel des Arbeitsmediums (beim Einsatz eines Arbeitsmediumgemisches, die Änderung dessen Mischungsverhältnisses) der Dampfkreisprozessvorrichtung, wie sie in den
Im vorliegenden Fall ist der Kondensator
Anstelle der Anwendung in einem Fahrzeug mit Antriebsrädern kann die dargestellte Ausführungsform auch bei einem Wasserfahrzeug oder einem Luftfahrzeug sowie in einer stationären Anlage, bei welcher mit dem Verbrennungsmotor ein anderes Aggregat, insbesondere ein Generator, angetrieben wird, verwendet werden.Instead of being used in a vehicle with drive wheels, the illustrated embodiment can also be used in a watercraft or an aircraft as well as in a stationary installation in which a different unit, in particular a generator, is driven by the internal combustion engine.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10228868B4 (en) * | 2002-06-27 | 2005-11-17 | Enginion Ag | Steam engine with closed circuit |
US20030167769A1 (en) * | 2003-03-31 | 2003-09-11 | Desikan Bharathan | Mixed working fluid power system with incremental vapor generation |
DE102007020086B3 (en) * | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Voith Patent Gmbh | Operating fluid for a steam cycle process and method for its operation |
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Representative=s name: DR. WEITZEL & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE Effective date: 20140520 |
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