CH215749A - Wärmekraftanlage, in welcher ein gasförmiges Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, dauernd einen geschlossenen Kreislauf beschreibt. - Google Patents

Description

  Wärmekraftanlage, in welcher ein gasförmiges Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft,  dauernd einen geschlossenen Kreislauf     beschreibt.       Die Erfindung betrifft eine Wärmekraft  anlage, in welcher ein gasförmiges Arbeits  mittel, vorzugsweise Luft, dauernd einen ge  schlossenen Kreislauf beschreibt, wobei der  durch äussere Wärmezufuhr     erhitzte    Teil des  Arbeitsmittelstromes unter äusserer Arbeits  abgabe expandieren gelassen und hierauf wie  der verdichtet wird.

   In Anlagen dieser Art ist  es häufig erwünscht, über ein erhitztes Neben  medium, beispielsweise Dampf, zu verfügen,  um     damit    heizen, kochen oder chemische Pro  zesse durchführen zu     können.    Mit Hilfe     eines     solchen geheizten Mediums, vor allem Wasser  dampf, lassen sich, wenn gewünscht, auch  Dampfturbinen betätigen. Das     Speicherver-          mögen    der Anlage kann damit vergrössert  werden, indem bei in einem Dampfkessel  aufgespeichertem Dampf vorübergehend  rasch grössere Energiemengen zur Verfügung  stehen.

   Um solchen Bedürfnissen     Rechnung     zu tragen, wird bei einer Anlage der ein  gangs erwähnten Art gemäss     vorliegender    Er-         findung    mindestens ein Teil der Wärme, die  im expandierten Teil des     Arbeitsmittel-          Stromes    enthalten ist, vor der Wiederverdich  tung des     letzteren    an ein Nebenmedium ab  gegeben und der Wärmeinhalt dieses Neben  mediums dann weiter ausgenützt.

   Zweck  mässig     kann    der gesamte expandierte     Arbeits-          mittelstrom    oder ein Teil davon durch Heiz  rohre eines Dampfkessels     treten,    die in den  geschlossenen Kreislauf des     Arbeitsmittels     der Anlage     eingeschaltet    sind.  



  Auf der Zeichnung sind beispielsweise       Ausführungsformen    des Erfindungsgegen  standes in vereinfachter Darstellungsweise  veranschaulicht, und zwar zeigt:       Fig.    1 eine Wärmekraftanlage, in wel  cher der gesamte     expandierte    Arbeitsmittel.

    strom durch in den Kreislauf des     Arbeits-          mittels    eingeschaltete Heizrohre eines Dampf  kessels geht, der Dampf zum Betrieb einer       Turbine    liefert,      Fig. 2 eine Anlage, in welcher ein Teil  des expandierten Arbeitsmittelstromes durch  in den Kreislauf des Arbeitsmittels einge  schaltete Heizrohre eines Dampfkessels und  der übrige Teil durch einen ebenfalls in  diesen Kreislauf eingeschalteten     Wärmeaus-          tauscher    geht, wo dieser zweite Teil des  ArbeitsmittelstromesWärme an den bereits  wieder verdichteten, aber noch nicht von  aussenerhitzten Teil des Arbeitsmittelstromes  abgibt, und  Fig.

   3 zeigt eine Anlage, in welcher der  gesamte expandierte Arbeitsmittelstrom zu  erst durch in den Kreislauf des Arbeitsmit  tels der Anlage eingeschaltete Heizrohre  eines Dampfkessels und dann durch einen       ebenfalls    in diesen     Kreislauf    eingeschalteten  Wärmeaustauscher geht, wo er Wärme an  den bereits wieder verdichteten, aber noch  nicht von aussen erhitzten Teil des Arbeits  mittelstromes abgibt.  



  In den verschiedenen Figuren bezeichnet.  1 einen Erhitzer, in welchem ein einen ge  schlossenen Kreislauf unter Überdruck be  schreibendes Arbeitsmittel, vorzugsweise  Luft, einer Wärmekraftanlage zu erhitzen  ist. Die eigentliche Erhitzung des Arbeits  mittels erfolgt in einem     Röhrenwärmeaus-          tauscher    2. Das so erhitzte Arbeitsmittel ge  langt durch eine Leitung 3 in eine Turbine  4, wo es unter Arbeitsabgabe an eine Ma  schine 5, die zum Beispiel als Generator aus  gebildet sein kann, expandiert. Die Turbine  4 treibt gleichzeitig einen Kreiselverdichter  6 an.  



  Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs  form strömt alles aus der Turbine 4 austre  tende, expandierte Arbeitsmittel durch eine       Leitung    7 in die in den Kreislauf des Ar  beitsmittels eingeschalteten Heizrohre 8  eines Dampfkessels 9, wo es Wärme an das in  letzterem enthaltene Wasser abgibt. Von den  Heizrohren 8 gelangt dann das Arbeitsmittel  durch eine Leitung 10, einen Vorkühler 11 und  eine Leitung 12 in den Verdichter 6, um hier  wieder verdichtet zu werden. Der Austritts  stutzen des     Verdichters    6 ist durch eine  Leitung 13 an den Röhrenerhitzer 2 ange-    schlossen. 14 bezeichnet eine Speisepumpe,  die Speisewasser aus einem Behälter 15  durch eine Leitung 16 in den Vorkühler 11  fördert.

   Das hier erwärmte Wasser gelangt  durch eine Leitung 17 in einen Zwischen  kühler 18 des Verdichters 6. wo es weiter  erwärmt wird und dann durch eine Leitung  19 dein Dampfkessel 8 zufliesst. Die im Vor  kühler 1l und im Zwischenkühler 18 dem  Arbeitsmittel entzogene Wärme wird also  zum Vorwärmen des Speisewassers für den  Dampfkessel 9 ausgenutzt. Der in letzterem       erzeugte    Dampf dient zum Antrieb einer  Turbine 40, die ihrerseits einen Generator  41 treibt. Der Dampfturbine 40 ist ein Kon  densator 42 zugeordnet; das in diesem sich  bildende Kondensat wird von einer Punpe  43 wieder in den Speisewasserbehälter 15  gefördert.  



  Bei der in     Fig.    ? gezeigten     Ausführungs-          form    strömt das in der Turbine 4 expan  dierte Arbeitsmittel in eine Leitung 20, von  wo ein Teil desselben durch eine Leitung 21  in die in den Kreislauf des Arbeitsmittels  eingeschalteten Heizrohre 22 eines Dampf  kessels 23 und der     iibrige    Teil durch eine  Leitung 24     meinen    ebenfalls in diesen  Kreislauf eingeschalteten     Wärmeaustausüher     25 gelangt.

   In letzterem gibt der betreffende  Teil des Arbeitsmittels vor dessen Wieder  v     erdichtung    im Verdichter 6     'N\'ärme    an den  verdichteten, noch nicht von     aussen    im Er  hitzer 1 erwärmten Teil des     Arbeitsmittel-          stromes    ab.

   Der Teil des     Arbeitsmittelstro-          mes,    der durch die Heizrohre 22 des     Kessels     23 strömt, gelangt, nachdem er Wärme in  diesen Rohren abgegeben hat, durch eine Lei  tung 26 in eine Leitung 27, in die auch der  Teil des     Arbeifsmittelstromes    tritt, welcher  im     Wärmeaustauscher    25 Wärme abgegeben  hast.     Die    Leitung 27 ist an einen     Vorkühler     28 für das im Verdichter 6 zu verdichtende  Arbeitsmittel     angeschlossen,    und dieser Vor  kühler 28 ist seinerseits durch eine Leitung  29 an den Verdichter 6 angeschlossen.

       30'     bezeichnet eine Pumpe, die Speisewasser für  den Dampfkessel 23 durch eine Leitung 302  in den     Vorkühier    28 fördert, von wo dieses      vorgewärmte Wasser durch eine Leitung 31  in den     Dampfkessel    23 gelangt. Der Voll  ständigkeit halber sei noch erwähnt, dass 32  eine Leitung bezeichnet, durch die das im  Verdichter 6 verdichtete Arbeitsmittel in den  Wärmeaustauscher 25 gelangt, und 33 be  zeichnet eine Leitung, durch die das im  Wärmeaustauscher 25 vorgewärmte Arbeits  mittel dem Röhrenwärmeaustauscher 2 zu  strömt.  



  Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform  unterscheidet sich von der soeben beschrie  benen dadurch, dass der gesamte Arbeits  mittelstrom nach erfolgter Expansion in der  Turbine 4 durch die Heizrohre eines Dampf  kessels 34 und dann durch einen     Wärmeaus-          tauscher    35 tritt, wo er Wärme an den be  reits wieder verdichteten, diesem     Wärmeaus-          tauscher    35 durch eine Leitung 36 zuströ  menden, aber noch nicht von aussen im     Röh-          renwärmeaustauscher    2 erhitzten Teil des  Arbeitsmittelstromes abgibt, um hierauf  durch eine Leitung 37 und einen Vorkühler  38 in den Verdichter 6 zu gelangen.  



  Der gesamte Arbeitsmittelstrom kann  nach der erfolgten Expansion in einer Tur  bine auch zuerst durch einen in den Kreis  lauf     des    Arbeitsmittels eingeschalteten       Wärmeaustauseher    strömen, wo er Wärme  an den bereits wieder verdichteten, aber noch  nicht durch äussere Wärmezufuhr erhitzten  Teil des Arbeitsmittels abgibt, und erst dar  nach durch die Heizrohre eines Dampfkessels  gehen, um hierauf,     allenfalls    noch durch  einen Vorkühler hindurch, in den Verdichter  zu gelangen.  



  Die beschriebenen Anordnungen mit  Dampfkessel bieten den Vorteil, dass das  Wärme an das Wasser abgebende Medium  sich unter einem Druck von mindestens  mehreren Atmosphären befindet, was einen  guten Wärmeaustausch gewährleistet, so dass  sich die Wärmeaustauschflächen solcher Kes  sel verhältnismässig klein bemessen lassen.  



  Als Nebenmedien, an welche der expan  dierte Arbeitsmittelstrom Wärme abgibt,       können    auch     Gase    oder     feste    Stoffe in Frage  kommen, und die von solchen Medien auf-    genommene Wärme kann nicht nur zur  Krafterzeugung, sondern zu irgendwelchen  Zwecken verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wärmekraftanlage, in welcher ein gas förmiges Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, dauernd einen geschlossenen Kreislauf be schreibt, wobei der durch äussere Wärmezu fuhr erhitzte Teil des Arbeitsmittelstromes unter äusserer expandieren gelassen und hierauf wieder verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Wärme, die im expandierten Teil des Arbeitsmittelstromes enthalten ist, vor der Wiederverdichtung des letztern an ein Nebenmedium abgegeben und der Wä-rme- inhalt dieses Nebenmediums weiter ausge nützt wird.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Wärmekraftanlage nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens ein Teil des expandierten Arbeitsmit- telstromes vor seiner Wiederverdichtung durch in den Kreislauf des Arbeitsmittels eingeschaltete Heizrohre eines Dampfkessels tritt. 2.

   Wärmekraftanlage nach dem Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der gesamte expandierte Arbeitsmittelstrom durch die Heizrohre des Dampfkessels und nach deren Verlassen durch einen ebenfalls in den Kreislauf des Arbeitsmittels eingeschalteten, Wärmeaus- tauscher geht, wo er Wärme an den bereits wieder verdichteten, aber noch nicht von aussen erhitzten Teil des Arbeitsmittel stromes abgibt. 3.

   Wärmekraftanlage nach dem Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der nicht durch Heizrohre des Dampfkessels, strömende Teil des Ar beitsmittels vor dessen Wiederverdichtung durch einen ebenfalls in den, Kreisläuf des Arbeitsmittels eingeschalteten Wärmeaus tausGher geht, wo er Wärme an den wieder verdichteten, aber noch nicht von aussen er hitzten Teil des Arbeitsmittelstromes abgibt. 4.

   Wärmekraftanlage nach dem Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Speisewasser für den Dampfkessel als Kühlwasser für einen dem Verdichter der Anlage vorgeschalteten Vor kühler und auch für den Verdichter dient. so dass es vorgewärmt dem Kessel zufliesst. 5.

   Wärmekraftanlage nach dem Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der gesamte expandierte Arbeitsmittelstrom vorerst durch einen in den Kreislauf des Arbeitsmittels eingeschal teten Wärmeaustauscher geht, wo er Wärme an den bereits wieder verdichteten Teil des Arbeiismittelstromes abgibt, und nach Ver- las:en dieses Wärmeaustauschers durch die Heizrohre des Dampfkessels fliesst.