RU2011851C1 - Power plant - Google Patents
Power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011851C1 RU2011851C1 SU904830544A SU4830544A RU2011851C1 RU 2011851 C1 RU2011851 C1 RU 2011851C1 SU 904830544 A SU904830544 A SU 904830544A SU 4830544 A SU4830544 A SU 4830544A RU 2011851 C1 RU2011851 C1 RU 2011851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- condenser
- valve
- installation according
- condensable gases
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B9/00—Auxiliary systems, arrangements, or devices
- F28B9/10—Auxiliary systems, arrangements, or devices for extracting, cooling, and removing non-condensable gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для силовых установок, работающих по циклу Ранкина на органической рабочей среде. The invention relates to a power system and is intended for power plants operating on the Rankine cycle on an organic working medium.
В установке подобного типа неконденсирующиеся газы, входящие в состав рабочей среды, всегда создают проблемы при эксплуатации, связанные со снижением эффективности установок. In a plant of this type, non-condensable gases, which are part of the working medium, always create operational problems associated with a decrease in the efficiency of the plants.
Основной проблемой присутствия неконденсирующихся газов в рабочей среде таких установок является уменьшение эффективности теплопередачи в различных элементах установки. Наличие неконденсирующихся газов в рабочей среде уменьшает скорость, с которой тепло может быть передано от источника тепла к рабочей среде в испарителе силовой установки, работающей по циклу Ранкина, а также скорость, с которой тепло может быть передано от пара к охлаждающей среде в конденсаторе. The main problem of the presence of non-condensable gases in the working environment of such plants is a decrease in the heat transfer efficiency in various elements of the plant. The presence of non-condensable gases in the working medium reduces the speed with which heat can be transferred from the heat source to the working medium in the evaporator of a Rankine cycle power plant, as well as the speed with which heat can be transferred from steam to the cooling medium in the condenser.
Отработавшее тепло подается в испаритель силовой установки, работающей по циклу Ранкина, в которой в качестве рабочей среды используется изопентан. В испарителе происходит испарение рабочей среды. Затем ее подают в турбину, работающую на органическом паре и рассчитанную на создание мощности 1,5 МВт с приведением в действие электрического генератора. В турбине пар расширяется, производя работу, и подается в конденсатор. В конденсаторе такая отдавшая тепло рабочая среда опять конденсируется в жидкое состояние и подается обратно в испаритель для повторения цикла. The waste heat is supplied to the evaporator of a power plant operating according to the Rankin cycle, in which isopentane is used as the working medium. The evaporator is the evaporation of the working environment. Then it is fed into a turbine operating on organic steam and designed to create a power of 1.5 MW with an electric generator activated. In the turbine, the steam expands, producing work, and is supplied to the condenser. In the condenser, such a heat transfer medium is again condensed to a liquid state and fed back to the evaporator to repeat the cycle.
За исключением весьма холодного периода времени, внутренне давление в различных точках силовой установки, будет превышать атмосферное давление, даже при таких условиях окружающий воздух проникает в рабочую среду через металлические трубы, фланцы, соединения и т. п. Воздух диффундирует через металлические трубы и уплотнения даже тогда, когда давление внутри системы превышает давление окружающей среды. With the exception of a very cold period of time, the internal pressure at various points of the power plant will exceed atmospheric pressure, even under such conditions, ambient air enters the working medium through metal pipes, flanges, joints, etc. Air diffuses through metal pipes and seals even then when the pressure inside the system exceeds the ambient pressure.
Влияние неконденсирующихся газов на выходную мощность силовой установки является существенным. Например, в сравнительно небольших установках, рассчитанных на мощность около 1,5 МВт, когда получается потеря мощности более 10% , если не осуществлять постоянно мер по удалению неконденсирующихся газов из рабочей среды. The effect of non-condensing gases on the power output of the power plant is significant. For example, in relatively small installations, designed for a power of about 1.5 MW, when a power loss of more than 10% is obtained, if you do not constantly take measures to remove non-condensable gases from the working medium.
Обычный способ удаления неконденсирующихся газов из конденсатора силовой установки описанного типа состоит в использовании вакуумного насоса, с помощью которого рабочая среда из конденсатора подается в охлаждаемую камеру. Получается как бы миниатюрный конденсатор, в котором испаренная рабочая среда конденсируется и отделяется от неконденсирующихся газов, которые отводятся из камеры, а затем осуществляется возвращение сконденсированной рабочей среды в систему. The usual way to remove non-condensable gases from a condenser of a power plant of the type described is to use a vacuum pump, with which a working medium from the condenser is fed into a cooled chamber. It turns out, as it were, a miniature condenser in which the vaporized working medium is condensed and separated from non-condensable gases that are removed from the chamber, and then the condensed working medium is returned to the system.
Однако такое техническое решение является неудовлетворительным с точки зрения расходуемой энергии и с точки зрения сложности оборудования, которое нужно использовать для поддержания вакуума. However, such a technical solution is unsatisfactory in terms of energy consumption and in terms of the complexity of the equipment that must be used to maintain the vacuum.
Кроме того, во время охлаждения рабочей среды в охлаждаемой камере значительная часть рабочей среды остается все же в паровой фазе и при работе вакуумного насоса удаляется вместе с неконденсирующимися газами. Эта часть рабочей среды является потерянной для силовой установки. In addition, during cooling of the working medium in the chilled chamber, a significant part of the working medium remains nevertheless in the vapor phase and, when the vacuum pump is in operation, is removed together with non-condensable gases. This part of the working environment is lost for the power plant.
Известна силовая установка, которая содержит замкнутый контур, включающий последовательно соединенные испаритель, турбину и конденсатор с устройством для удаления неконденсируемых газов. Known power plant, which contains a closed loop, including a series-connected evaporator, turbine and condenser with a device for removing non-condensable gases.
Однако эта установка тоже работает с недостаточно высокой эффективностью вследствие недостаточно полного удаления конденсируемых газов из рабочего тракта установки из-за несовершенной конструкции устройства для удаления неконденсируемых газов. However, this installation also works with insufficiently high efficiency due to insufficient complete removal of condensable gases from the working path of the installation due to the imperfect design of the device for removing non-condensable gases.
Повышение эффективности силовой установки обеспечивается дополнительным введением известную установку управляемого клапана, установленного между конденсатором и устройством для удаления неконденсируемых газов, а также выполнением последнего в виде камеры, оснащенной устройством для создания в ней давления, средством для ее вентилирования с удалением из камеры несконденсированных газов и средством возврата образовавшегося в камере конденсата в конденсатор. Improving the efficiency of the power plant is ensured by the introduction of the known installation of a controlled valve installed between the condenser and the device for removing non-condensable gases, as well as the latter in the form of a chamber equipped with a device for creating pressure in it, means for venting it with removing non-condensed gases from the chamber and means return condensate formed in the chamber to the condenser.
На фиг. 1 представлена схема силовой установки, работающей на органическом рабочем теле по циклу Ранкина, включающей замкнутый контур с последовательно соединенными испарителем 1, турбиной 2 с генератором 3, конденсатором 4 с подсоединенным к нему устройством 5 для удаления неконденсируемых газов и насосом 6 для подачи конденсата рабочего тела в испаритель 1 установки. In FIG. 1 is a diagram of a power plant operating on an organic working fluid according to the Rankin cycle, including a closed loop with a series connected evaporator 1,
На фиг. 2 и 3 представлены два возможных варианта выполнения устройства для удаления неконденсируемых газов с его подсоединением к конденсатору силовой установки. In FIG. 2 and 3 present two possible embodiments of a device for removing non-condensable gases with its connection to a power plant condenser.
Устройство для удаления неконденсируемых газов подсоединено к конденсатору 4 через управляемый клапан 7. Клапан 7 может находиться в открытом положении, в котором он соединяет конденсатор с камерой, и в закрытом положении, в котором связь между конденсатором и камерой прекращается. A device for removing non-condensable gases is connected to the
Устройство, представленное на фиг. 2, содержит корпус 8, образующий камеру 9 изменяемого объема, блок управления 10, который управляет работой устройства для удаления неконденсируемых газов. The device shown in FIG. 2, comprises a
Устройство для удаления неконденсируемых газов содержит также поршневый узел 11 для создания повышенного давления в камере 9, клапан 12 для отвода неконденсирующихся газов. A device for removing non-condensable gases also contains a
Поршневой узел 11 имеет вид двойного поршня, который включает в себя нижний поршень 13, соединенный с верхним поршнем 14 поршневым штоком 15, проходящим через уплотнительную втулку 16 поперечной стенки 17, которая разделяет внутреннюю часть корпуса 8 на верхний цилиндр 19. Поршень 14, имеющий на своей периферии уплотнительное кольцо 20 круглого сечения, скользит внутри верхнего цилиндра 18, а поршень 13, имеющий на своей периферии уплотнительные кольца 21 круглого сечения, скользит внутри нижнего цилиндра 19, который имеет камеру 22 изменяемого объема, который определяется движением поршня 13 в соответствии с управляемым действием воздушных клапанов 23, 2 или клапанов 25, 26 и 27. The
Нижний свободный конец поршня 13 снабжен чашеобразным элементом 28, свободная кромка 29 которого закрывает данный конец 30 корпуса 8. Кромка 29 взаимодействует с кольцевым уплотнением 31, заделанным в донный конец 30. Когда поршень 13 приближается к пределу своего перемещения, полость 32, образуемая элементом 28, уплотняется относительно остальной части камеры 22. The lower free end of the
Внутренняя стенка, образующая камеру 22, наклонена внутрь и соединяется с концом 30 вблизи уплотнения 31. Этот участок стенки снабжен также средством для охлаждения среды, находящейся в камере 22, причем предпочтительным вариантом его исполнения является заделанный в стенку корпуса 8 охлаждающий змеевик 33, в который подается охлаждающая вода. Выходная трубка 34 соединяет камеру 9 с окружающим корпус 8 пространством через предохранительный клапан 35 и управляемый клапан 12. The inner wall forming the
Устройство для удаления неконденсируемых газов может быть выполнено и в варианте, представленном на фиг. 3, где вместо элемента 28 и уплотнения 31 между клапаном 7 и камерой 22 размещен бак 36, а между ним и камерой 22 установлен нормально открытый клапан 37. A device for removing non-condensable gases can also be implemented in the embodiment shown in FIG. 3, where instead of the element 28 and the
Установка работает следующим образом. Installation works as follows.
Испаренная рабочая среда, полученная в испарителе 1, подается в турбину 2, работающую на органическом паре. Здесь испаренная рабочая среда расширяется и производит работу. В результате образуется отдавшая тепло рабочая среда, которая подается в конденсатор 4. Работа, производимая турбиной, идет на привод электрического генератора 3, который подает энергию в сеть электроснабжения (на чертеже не показан). Отдавшая тепло рабочая среда в конденсаторе 4 охлаждается воздухом или охлаждающей водой, при этом рабочая среда конденсируется и полученный конденсат возвращается в испаритель 1 с помощью насоса 6, и цикл повторяется. The evaporated working medium obtained in the evaporator 1 is fed to a
На практике было установлено, что одной из причин уменьшения мощности при условии постоянных подвода тепла и окружающей температуры является накапливание неконденсирующихся газов в конденсаторе и любых других местах установки. Такое накапливание приводит к уменьшению эффективности теплопередачи различных теплообменников силовой установки до такой степени, что производимая мощность падает ниже своего ожидаемого значения. In practice, it was found that one of the reasons for reducing power under the condition of constant supply of heat and ambient temperature is the accumulation of non-condensable gases in the condenser and any other installation sites. Such accumulation leads to a decrease in the heat transfer efficiency of various heat exchangers of the power plant to such an extent that the power produced falls below its expected value.
Для поддержания мощности силовой установки последняя оснащена устройством 5 для удаления неконденсируемых газов, в которое отводится паровая среда из конденсатора. Это паровая среда представляет собой смесь отдавшего тепло рабочего тела и неконденсирующихся газов. В устройстве 5 эта среда подвергается внешнему сжатию таким образом, что рабочее тело сжижается и отделяется от неконденсирующих газов. To maintain the power of the power plant, the latter is equipped with a
Ожиженное рабочее тело возвращается в конденсатор 4, а неконденсирующиеся газы отводятся из установки. The liquefied working fluid is returned to the
Для обеспечения удаления из установки неконденсирующихся газов блок 10 управления образует программную серию управляющих сигналов, которые подаются к клапанам 7, 12, 23-27 при их исходном состоянии, когда клапан 7 закрыт, как и клапаны 24, 26, при этом узел 11 находится в положении, показанном на фиг. 2. Указанные управляющие сигналы приводят сначала к подниманию поршневого узла 11 в корпусе 8 с целью отвода текучей среды из конденсатора 4 в камеру 22 и в дальнейшем позволяют поступать в камеру дополнительной рабочей среде из конденсатора 4, а затем приводят к опусканию поршня с целью сжатия захваченной среды таким образом, что испаренное рабочее тело, присутствующее в камере 22, конденсируется и отделяется от неконденсирующихся газов, которые затем отводятся из камеры. To ensure removal of non-condensable gases from the installation, the
Для этого управляющие сигналы открывают клапан 7 и закрывают клапан 12, в результате чего внутренняя полость конденсатора 4 соединяется с камерой 22, которая в этот момент имеет минимальный объем. Затем открывается клапан 24, и сжатый воздух от источника 38 может поступать в камеру 39, образованную пространством между поршнем 14 и стенкой 17. В это время клапаны 25 и 27 открыты. В результате сжатый воздух создает движение поршней 13 и 14 вверх и из-за увеличения объема камеры 22 уменьшается давление в ней рабочая среда отводится из конденсатора 4 через открытый клапан 7. Эта рабочая среда представляет собой смесь отдавшего тепло рабочего тела и неконденсируемых газов. For this, the control signals open the
Когда поршневой узел 11 находится в верхней мертвой точке, объем камеры 22 становится максимальным, и рабочая среда из конденсатора 4 продолжает поступать в эту камеру. Благодаря наличию охлаждающей воды в охладительном змеевике 33 происходит конденсация испаренного рабочего тела, присутствующего в камере 22. Получающийся конденсат стекает обратно в конденсатор 4, а неконденсирующиеся газы из конденсатора 4 продолжают собираться в камере 22, так как эти газы являются более легкими, чем газообразная рабочая среда. Затем клапаны 7 и 26 закрываются, закрываются также клапаны 25 и 27, в результате рабочая среда в камере 22 оказывается захваченной. После этого управляющие сигналы от блока 10 создают движение поршневого узла 11 вниз. Клапан 24 открывается, позволяя сжатому воздуху от источника 38 поступать в камеру 19 и 9. Одновременно открывается клапан 23. В результате рабочая среда, захваченная в камере 22, сжимается, и объем камеры уменьшается, стремясь к минимальному значению. В результате этого, а также из-за охлаждения водой, проходящей в змеевике 33, рабочее тело, присутствующее в камере 22, конденсируется, превращаясь в жидкость. When the
Уплотнение 31, взаимодействуя со свободной кромкой 29 элемента 28, позволяет осуществить захват сконденсированного рабочего тела, как это показано на фиг. 2, в чашеобразную камеру 32 в поршне 13, причем неконденсирующиеся газы отделяют от конденсированного рабочего тела и захватываются в кольцевой полости, окружающей элемент 28. В этот момент под воздействием управляющих сигналов открывается клапан 12 для соединения кольцевой полости, окружающей элемент 28, с внешним пространством для выпуска неконденсирующихся газов и всей испарившейся рабочей среды, остающейся в камере 22, и открывается клапан 7 для возврата ожиженного рабочего тела в конденсатор 4. После этого клапан 12 и 7 закрываются и цикл повторяется. В этом случае, когда неконденсирующиеся газы не накапливаются или не присутствуют в камере 22, не будет иметь место возрастание давления при перемещении поршня 13 вниз. Предохранительный клапан 35, отрегулированный на срабатывание при давлении, немного превышающем давление в конденсаторе 4, открываться не будет, и поэтому будет предотвращаться отвод рабочей среды из системы в течение определенного числа циклов, как это представляется необходимым. The
Работа установки с устройством для удаления неконденсирующихся газов, представленным на фиг. 3, аналогична за исключением того, что для отделения сконденсированной рабочей среды от неконденсирующихся газов в камере 22 служит бак 36. При движении узла 11 охлажденное и ожиженное рабочее тело стекает в бак 36. так как клапан 7 открыт во время хода поршневого узла 11 на сжатие. В конце хода поршневого узла 11 клапан 37 закрывается, а клапан 7 открывается и позволяет рабочему телу из бака 36 стекать в конденсатор 4. Operation of the installation with the device for removing non-condensable gases shown in FIG. 3 is similar except that the
Хотя в варианте, представленном на фиг. 2, имеется пять отдельных клапанов с пневматическим включением 23-27, они могут быть заменены одним четырехходовым трехпозиционным клапаном с верхним, нижним и нейтральным положениями и с двойным включением, т. е. с двумя соленоидами и пружиной для возврата в нейтральное положение. Although in the embodiment of FIG. 2, there are five separate valves with pneumatic activation 23-27, they can be replaced with one four-way three-position valve with upper, lower and neutral positions and with double activation, i.e. with two solenoids and a spring to return to the neutral position.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US37275789A | 1989-06-29 | 1989-06-29 | |
US89372757 | 1989-06-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011851C1 true RU2011851C1 (en) | 1994-04-30 |
Family
ID=23469518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904830544A RU2011851C1 (en) | 1989-06-29 | 1990-06-28 | Power plant |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0405961B1 (en) |
CN (1) | CN1042060C (en) |
AU (1) | AU632825B2 (en) |
DE (1) | DE69008433T2 (en) |
IL (1) | IL94866A (en) |
PH (1) | PH27545A (en) |
RU (1) | RU2011851C1 (en) |
ZA (1) | ZA905103B (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5113927A (en) * | 1991-03-27 | 1992-05-19 | Ormat Turbines (1965) Ltd. | Means for purging noncondensable gases from condensers |
US5487765A (en) * | 1991-03-27 | 1996-01-30 | Ormat Turbines (1965) Ltd. | Apparatus for purging non-condensable gases from condensers |
JP6644619B2 (en) * | 2016-03-31 | 2020-02-12 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Bleeding device, refrigerator provided with the same, and method of controlling bleeding device |
US10247457B2 (en) * | 2016-04-22 | 2019-04-02 | Daikin Applied Americas Inc. | Non-condensable gas purge system for refrigeration circuit |
CN106052437B (en) * | 2016-06-25 | 2017-12-29 | 赖柱彭 | A kind of piston type single tube refrigerant radiating spray tower for waste gas |
CN106091777A (en) * | 2016-06-25 | 2016-11-09 | 赖柱彭 | A kind of steam heat radiation spray column |
CN111433535B (en) * | 2017-10-10 | 2021-11-26 | 江森自控科技公司 | System and method for controlling purge unit of vapor compression system |
CN111304001B (en) * | 2020-03-04 | 2023-01-06 | 深圳昱朋科技有限公司 | Rapid condensation equipment for extracting essence and spice |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1710733A (en) * | 1926-10-30 | 1929-04-30 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Condenser |
US2598799A (en) * | 1949-01-04 | 1952-06-03 | William J Kiene | Means for purging refrigeration systems |
US3230729A (en) * | 1964-09-29 | 1966-01-25 | Trane Co | Purging apparatus for refrigeration system |
DE1926395A1 (en) * | 1969-05-23 | 1970-11-26 | Reinhold Kunze | Ventilation device for exhaust steam condensers of steam turbines |
US3620038A (en) * | 1970-06-17 | 1971-11-16 | Borg Warner | Purging apparatus for refrigeration system |
US4304102A (en) * | 1980-04-28 | 1981-12-08 | Carrier Corporation | Refrigeration purging system |
-
1990
- 1990-06-26 IL IL9486690A patent/IL94866A/en not_active IP Right Cessation
- 1990-06-28 AU AU57978/90A patent/AU632825B2/en not_active Ceased
- 1990-06-28 DE DE69008433T patent/DE69008433T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-28 EP EP90307065A patent/EP0405961B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-28 RU SU904830544A patent/RU2011851C1/en active
- 1990-06-29 ZA ZA905103A patent/ZA905103B/en unknown
- 1990-06-29 PH PH40760A patent/PH27545A/en unknown
- 1990-06-29 CN CN90106802A patent/CN1042060C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL94866A0 (en) | 1991-04-15 |
CN1053117A (en) | 1991-07-17 |
CN1042060C (en) | 1999-02-10 |
EP0405961B1 (en) | 1994-04-27 |
EP0405961A1 (en) | 1991-01-02 |
ZA905103B (en) | 1992-05-27 |
PH27545A (en) | 1993-08-18 |
DE69008433D1 (en) | 1994-06-01 |
DE69008433T2 (en) | 1994-09-29 |
AU632825B2 (en) | 1993-01-14 |
IL94866A (en) | 1995-10-31 |
AU5797890A (en) | 1991-01-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5119635A (en) | Method of a means for purging non-condensable gases from condensers | |
US4747271A (en) | Hydraulic external heat source engine | |
US4077214A (en) | Condensing vapor heat engine with constant volume superheating and evaporating | |
US3788091A (en) | Thermodynamic cycles | |
US5113927A (en) | Means for purging noncondensable gases from condensers | |
RU2011851C1 (en) | Power plant | |
NO940936D0 (en) | Method of high pressure regulation in a transcritical compression debt system | |
US4450690A (en) | Thermally powered, gravitationally assisted heat transfer systems | |
KR101533472B1 (en) | Vapor compression and expansion air conditioner | |
US4566860A (en) | Liquid piston compression systems for compressing steam | |
US20110056219A1 (en) | Utilization of Exhaust of Low Pressure Condensing Steam Turbine as Heat Input to Silica Gel-Water Working Pair Adsorption Chiller | |
US4418547A (en) | Thermally powered heat transfer systems | |
US5487765A (en) | Apparatus for purging non-condensable gases from condensers | |
US4663939A (en) | Closed cycle external combustion engine | |
CA1234293A (en) | Method and apparatus for extracting useful energy from a superheated vapor | |
US3858395A (en) | External combustion power producing method and apparatus | |
GB786519A (en) | Improvements in absorption refrigerating machines | |
KR20050055594A (en) | Gas extraction apparatus | |
US2844301A (en) | Compressor for refrigeration system | |
SU1758366A1 (en) | Refrigerator | |
US3658387A (en) | Thermally activated power brake system and pump therefor | |
US4300540A (en) | Refrigerant solar energy system and method | |
WO1989008188A1 (en) | Linear reciprocating compressor | |
US255660A (en) | parker | |
RU2098641C1 (en) | Method for converting steam energy into mechanical work in steam plant |