Способ использования паровой смеси

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОВОЙ СМЕСИ(71) Заявитель ЛЕЗА МАШИНЕН ГМБХ(73) Патентообладатель ЛЕЗА МАШИНЕН ГМБХ(57) 1. Способ использования паровой смеси в замкнутом циклическом процессе для приведения в действие теплового двигателя, включающий следующие стадии образование паровой смеси из неполярной жидкости и полярной жидкости при низких температурах в первой камере высокого давления генератора паровой смеси обогащение смеси полярной жидкостью при незначительно более высокой температуре в последующем обогатительном резервуаре сжатие обогащенной смеси адиабатическое расширение паровой смеси для образования влажного пара, в результате чего полярная жидкость конденсируется и высвободившаяся теплота передается неполярной жидкости возврат расширенного влажного пара в первую камеру высокого давления генератора паровой смеси. 16963 1 2013.04.30 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полярной жидкости используют воду, а в качестве неполярной жидкости используют бензол. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что паровую смесь генерируют из полярной и неполярной жидкостей, испаряющихся при низкой температуре. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуры испарения паровой смеси достигают за счет использования солнечной энергии, геотермальной энергии или энергии сгорания биомассы. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура паровой смеси предпочтительно составляет 50-75 С. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температура обогащенной паровой смеси предпочтительно составляет 70-95 С. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что паровую смесь обогащают в сухом состоянии. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высвободившуюся в процессе адиабатического расширения паровой смеси энергию передают кривошипному механизму, создающему вращательное движение. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что полученное вращательное движение передают генератору переменного тока для производства электрической энергии. Настоящее изобретение относится к способу использования паровой смеси в замкнутом циклическом процессе для приведения в действие теплового двигателя. Нижеописанные физические процессы относятся к теплоэнергетическим установкам,приводимым в действие паровой смесью в энергетическом цикле. Применимые физические явления и закономерности известны в области термодинамики в достаточной степени с определенного времени. В настоящем патенте не предусматривается подробное пояснение указанных теоретических принципов. Принцип действия теплоэнергетической установки обычно основан на использовании паровой смеси. Для образования указанной паровой смеси в парогенератор подают жидкости под высоким давлением и превращают в пар за счет подвода энергии. Затем энергия указанного пара может быть преобразована в механическую энергию. Было доказано, что эффективность теплоэнергетических установок может быть повышена при их эксплуатации с использованием паровой смеси. В документе 155744 приведено описание получения паровой смеси из двух или нескольких полярных и неполярных жидкостей, разделение которых происходит снова в жидкой фазе. При выполнении работы в процессе одного или нескольких последовательных расширений и сжатий происходит полное или частичное ожижение паровой смеси. Наконец, паровую смесь снова превращают в пар путем подвода тепла и затем направляют в рабочий процесс. Высвободившаяся в результате этого энергия может быть использована для генерирования электрической энергии. Известны процессы для получения паровой смеси и теплоэнергетические установки, в которых энергию паровой смеси преобразуют в механическую энергию. В документе 103 56 738 1 приведено описание такого процесса для получения паровой смеси. В документе 4.729.226 раскрывается способ получения механической энергии с помощью паровой смеси. В документе 4.448.025 приведено описание способа, в котором тепло отходящих газов используют для нагрева рабочей среды. Кроме того, в документе 2005/054635 раскрывается способ получения механической энергии в энергетическом цикле с использованием рабочей среды, состоящей из двух компонентов, температура кипения которых существенно отличается. Недостатки указанных способов заключаются в высоких температурах паровой смеси и рабочем давлении, создаваемых в парогенераторах и в подающих и нагнетающих трубо 2 16963 1 2013.04.30 проводах. В результате этого к используемым материалам предъявляются особые требования. С целью обеспечения эксплуатационной безопасности таких установок для их изготовления используют высококачественные специальные сорта стали. В процессе их эксплуатации требуется интенсивный и регулярный контроль со стороны квалифицированного персонала. Все вышеуказанное является трудоемким и приводит к высоким эксплуатационным издержкам. Более того, для получения паровой смеси, обеспечивающей работу теплоэнергетической установки при достаточно высокой мощности, требуется значительное количество энергии. Кроме того, требуемая теплота парообразования генерируется практически исключительно из ископаемых видов топлива. Целью настоящего изобретения является создание способа использования паровой смеси, обеспечивающего снижение количества используемой энергии, рабочей температуры и рабочего давления и повышение коэффициента полезного действия. Указанная цель достигается с помощью способа использования паровой смеси в замкнутом циклическом процессе для приведения в действие теплового двигателя, который включает следующие стадии образование паровой смеси из неполярной жидкости и полярной жидкости при низких температурах в первой камере высокого давления генератора паровой смеси обогащение смеси полярной жидкостью при незначительно более высокой температуре в последующем обогатительном резервуаре сжатие обогащенной смеси адиабатическое расширение паровой смеси для образования влажного пара, в результате чего полярная жидкость конденсируется и высвободившаяся теплота передается неполярной жидкости возврат расширенного влажного пара в первую камеру высокого давления генератора паровой смеси. Благодаря указанным стадиям обеспечивается создание способа, позволяющего использовать возобновляемые источники энергии для экономичной и эффективной работы теплоэнергетических установок, при одновременном повышении коэффициента полезного действия. Таким образом, например, обеспечивается производство электрической энергии,которую можно эффективно накапливать в сетях общего пользования. Таким образом,обеспечивается экономичная и энергетически эффективная работа теплового двигателя с учетом имеющихся ресурсов и требуемой прибыльности. В одном усовершенствовании в качестве полярной жидкости используют воду, а в качестве неполярной жидкости используют бензол. В другом усовершенствовании паровую смесь генерируют из полярной и неполярной жидкостей, испаряющихся при низкой температуре. В еще одном усовершенствовании температуры испарения паровой смеси достигают за счет использования солнечной энергии, геотермальной энергии или энергии сгорания биомассы. Предпочтительно температура паровой смеси составляет 50-75 С. Также предпочтительно температура обогащенной паровой смеси составляет 70-95 С. В другом усовершенствовании паровую смесь обогащают в сухом состоянии. В еще одном усовершенствовании высвободившуюся в процессе адиабатического расширения паровой смеси энергию передают кривошипному механизму, создающему вращательное движение. Предпочтительно полученное вращательное движение передают генератору переменного тока для производства электрической энергии. Способ в соответствии с настоящим изобретением проиллюстрирован на прилагаемом чертеже на основе устройства, приемлемого для его реализации. Ниже приведено подробное описание устройства. 16963 1 2013.04.30 Устройство 10, проиллюстрированное на единственном рисунке, в основном включает как минимум один генератор 11 для получения паровой смеси, снабженный котлом низкого давления 12. Котел низкого давления 12 снабжен первой камерой высокого давления 13, в которой в жидкой форме находятся первая полярная жидкость 14, например вода, и как минимум одна неполярная жидкость 15, например бензол. Предпочтительно, чтобы количество полярной жидкости 14 превышало количество неполярной жидкости 15. Теплообменник 16, проиллюстрированный на рисунке, например приемлемый котел,соединен с генератором 11 для получения паровой смеси. С помощью указанного теплообменника 16 к жидкостям 14 и 15 подводят тепловую энергию, в результате чего обеспечивается их испарение. Предусматривается, что работа теплообменника 16 будет обеспечиваться за счет использования солнечной или геотермальной энергии. Также предусматривается использование возобновляемых источников энергии, таких как топливная древесина, например в виде щепы, представляющей собой лесосечные отходы. Аналогичным образом рассматривается использование любых других видов биомассы при условии, что биомасса имеется в достаточном количестве и достаточного качества для ее преобразования в тепловую энергию. Генератор 11 для получения паровой смеси работает в температурном интервале от 50 до 75 С и при давлении в диапазоне от 0,5 до 1,5 бар. Указанные параметры позволяют генерировать паровую смесь 17 из полярной жидкости 14 и неполярной жидкости 15. Получаемую таким образом паровую смесь 17 аккумулируют в камере 18 высокого давления пара генератора 11 для получения паровой смеси. Далее аккумулированную паровую смесь 17 подают через выходное отверстие 19 для паровой смеси через трубопровод 20 в последующий обогатительный резервуар 21. Обогатительный резервуар 21 снабжен второй камерой высокого давления 22, частично заполненной второй полярной жидкостью 23. Вторая полярная жидкость 23 химически идентична первой полярной жидкости 14 за тем исключением, что ее температура превышает температуру подаваемой паровой смеси 17. Температура второй полярной жидкости 23 предпочтительно находится в диапазоне от 70 до 95 С, в то время как давление в обогатительном резервуаре 21 находится в диапазоне от 0,5 до 1,5 бар. Предпочтительно, чтобы диапазоны давлений в камерах высокого давления 13 и 22 являлись идентичными. Паровую смесь 17 подают во вторую камеру высокого давления 22 через имеющуюся там вторую полярную жидкость 23. При прохождении через вторую полярную жидкость 23, имеющую более высокую температуру, паровая смесь 17 обогащается полярной жидкостью и аккумулируется во второй камере пара высокого давления 25 в виде обогащенной сухой паровой смеси 24. Обогащенную таким образом сухую паровую смесь 24 подают в тепловой двигатель через выходное отверстие 26 для паровой смеси и трубопровод 27. Сухую паровую смесь 24, находящуюся в трубопроводе 27, подают через входное отверстие 29 в рабочую камеру 30 теплового двигателя для сжатия. За счет такого сжатия происходит существенное повышение температуры сухой паровой смеси 24 предпочтительно до 180 С. По достижению указанной температуры обогащенная сухая паровая смесь 24 адиабатически расширяется и преобразуется во влажный пар. Расширившийся влажный пар проходит через выпускное отверстие 31 в обратный трубопровод 32 и снова подается в первую камеру высокого давления 13 через обратный клапан 33 и рециркуляционное входное отверстие 34. Далее паровой цикл повторяется. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4