ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ЦИКЛОМ

1. Система для преобразования тепловой энергии в работу, содержащая:
насос, выполненный с возможностью циркуляции рабочей текучей среды через контур рабочей текучей среды, причем ниже по потоку от насоса рабочая текучая среда разделяется на первый массовый поток и второй массовый поток, при этом рабочая текучая среда содержит диоксид углерода и находится в сверхкритическом состоянии по меньшей мере в части контура рабочей текучей среды;
первый теплообменник, проточно соединенный с насосом и находящийся в тепловом контакте с источником тепла, причем первый теплообменник выполнен с возможностью приема первого массового потока и передачи тепла от источника тепла к первому массовому потоку;
первую турбину, проточно соединенную с первым теплообменником и выполненную с возможностью расширения первого массового потока;
первый рекуператор, проточно соединенный с первой турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии из первого массового потока, выпускаемого из первой турбины, к первому массовому потоку, направляемому в первый теплообменник;
второй теплообменник, проточно соединенный с насосом и находящийся в тепловом контакте с источником тепла, причем второй теплообменник выполнен с возможностью приема второго массового потока и передачи тепла от источника тепла ко второму массовому потоку; и
вторую турбину, проточно соединенную со вторым теплообменником и выполненную с возможностью расширения второго массового потока.
2. Система по п.1, в которой источник тепла представляет собой поток отработанного тепла.
3. Система по п.1, в которой рабочая текучая среда находится в сверхкритическом состоянии на стороне повышенного давления контура рабочей текучей среды и в докритическом состоянии на стороне пониженного давления контура рабочей текучей среды.
4. Система по п.1, в которой рабочая текучая среда на входе в насос находится в сверхкритическом состоянии.
5. Система по п.1, в которой первый и второй теплообменники расположены в источнике тепла последовательно.
6. Система по п.1, в которой первый массовый поток циркулирует параллельно со вторым массовым потоком.
7. Система по п.1, дополнительно содержащая второй рекуператор, проточно соединенный со второй турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии от второго массового потока, выпускаемого из второй турбины, во второй массовый поток, направляемый во второй теплообменник.
8. Система по п.7, в которой первый и второй рекуператоры расположены последовательно на низкотемпературной стороне контура рабочей текучей среды, причем первый и второй рекуператоры на высокотемпературной стороне контура рабочей текучей среды расположены параллельно.
9. Система по п.1, дополнительно содержащая второй рекуператор, проточно соединенный со второй турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии из объединенного первого и второго массового потока в первый массовый поток, направляемый в первый теплообменник.
10. Система по п.1, в которой давление на входе первой турбины по существу равно давлению на входе второй турбины.
11. Система по п.10, в которой давление на выходе первой турбины отличается от давления на выходе второй турбины.
12. Система по п.1, дополнительно содержащая систему управления массой, функционально соединенную с контуром циркуляции рабочей текучей среды через по меньшей мере две точки врезки, причем система управления массой выполнена с возможностью управления количеством рабочей текучей среды в контуре циркуляции рабочей текучей среды.
13. Система для преобразования тепловой энергии в работу, содержащая:
насос, выполненный с возможностью циркуляции рабочей текучей среды в контуре рабочей текучей среды, причем рабочая текучая среда ниже по потоку от насоса разделяется на первый массовый поток и второй массовый поток, при этом рабочая текучая среда содержит диоксид углерода и находится в сверхкритическом состоянии по меньшей мере в части контура рабочей текучей среды;
первый теплообменник, проточно соединенный с насосом и находящийся в тепловом контакте с источником тепла, причем первый теплообменник выполнен с возможностью приема первого массового потока и передачи тепла от источника тепла к первому массовому потоку;
первую турбину, проточно соединенную с первым теплообменником и выполненную с возможностью расширения первого массового потока;
первый рекуператор, проточно соединенный с первой турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии из первого массового потока, выпускаемого из первой турбины, в первый массовый поток, направляемый в первый теплообменник;
второй теплообменник, проточно соединенный с насосом и находящийся в тепловом контакте с источником тепла, причем второй теплообменник выполнен с возможностью приема второго массового потока и передачи тепла от источника тепла ко второму массовому потоку;
вторую турбину, проточно соединенную со вторым теплообменником и выполненную с возможностью расширения второго массового потока, причем второй массовый поток, выходящий из второй турбины, повторно объединяется с первым массовым потоком для формирования объединенного массового потока;
второй рекуператор, проточно соединенный со второй турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии из объединенного массового потока во второй массовый поток, направляемый во второй теплообменник; и
третий теплообменник, находящийся в тепловом контакте с источником тепла и расположенный между насосом и первым теплообменником, причем третий теплообменник выполнен с возможностью приема и передачи тепла к первому массовому потоку перед его пропусканием через первый теплообменник.
14. Система по п.13, в которой источник тепла представляет собой поток отработанного тепла.
15. Система по п.13, в которой рабочая текучая среда находится в сверхкритическом состоянии на стороне повышенного давления контура рабочей текучей среды и в докритическом состоянии на стороне пониженного давления контура рабочей текучей среды.
16. Система по п.13, в которой рабочая текучая среда на входе насоса находится в сверхкритическом состоянии.
17. Система по п.13, в которой первый, второй и третий теплообменники расположены последовательно в потоке отработанного тепла, а первый массовый поток циркулирует параллельно со вторым массовым потоком.
18. Система по п.13, в которой первый и второй рекуператоры содержат однокомпонентный рекуператор.
19. Система по п.13, в которой первый и второй рекуператоры расположены последовательно на низкотемпературной стороне контура рабочей текучей среды, причем первый и второй рекуператоры на высокотемпературной стороне контура рабочей текучей среды расположены параллельно.
20. Система по п.13, дополнительно содержащая третий рекуператор, расположенный между насосом и третьим теплообменником.
21. Система по п.20, в которой третий рекуператор выполнен с возможностью передачи остаточного тепла от объединенного массового потока, выпускаемого из второго рекуператора, в первый массовый поток, перед введением первого массового потока в третий теплообменник.
22. Система по п.21, в которой первый, второй и третий рекуператоры расположены последовательно на низкотемпературной стороне контура рабочей текучей среды и параллельно на высокотемпературной стороне контура рабочей текучей среды.
23. Система по п.20, в которой первый, второй и третий рекуператоры содержат однокомпонентный рекуператор.
24. Система по п.23, в которой однокомпонентный рекуператор выполнен с возможностью приема первого массового потока, выпускаемого из третьего теплообменника, для передачи дополнительной остаточной тепловой энергии из объединенного массового потока к первому массовому потоку до того, как первый массовый поток проходит через первый теплообменник.
25. Система по п.13, в которой давление на входе первой турбины по существу равно давлению на входе второй турбины.
26. Система по п.25, в которой давление на выходе первой турбины отличается от давления на выходе второй турбины.
27. Способ преобразования тепловой энергии в работу, включающий:
циркуляцию рабочей текучей среды с помощью насоса через контур рабочей текучей среды, при этом рабочая текучая среда содержит диоксид углерода и находится в сверхкритическом состоянии по меньшей мере в части контура рабочей текучей среды;
разделение рабочей текучей среды в контуре циркуляции рабочей текучей среды на первый массовый поток и второй массовый поток;
передачу тепловой энергии в первом теплообменнике от источника тепла в первый массовый поток, причем первый теплообменник находится в тепловом контакте с источником тепла;
расширение первого массового потока в первой турбине, проточно соединенной с первым теплообменником;
передачу остаточной тепловой энергии в первом рекуператоре от первого массового потока, выпускаемого из первой турбины, в первый массовый поток, направляемый в первый теплообменник, причем первый рекуператор проточно соединен с первой турбиной;
передачу тепловой энергии во втором теплообменнике от источника тепла во второй массовый поток, причем второй теплообменник находится в тепловом контакте с источником тепла; и
расширение второго массового потока во второй турбине, проточно соединенной со вторым теплообменником.
28. Способ по п.27, в котором передают остаточную тепловую энергию во втором рекуператоре от второго массового потока, выпускаемого из второй турбины, во второй массовый поток, направляемый во второй теплообменник, причем второй рекуператор проточно соединен со второй турбиной.
29. Способ по п.28, в котором передают тепловую энергию в третьем теплообменнике от источника тепла в первый массовый поток перед пропусканием его через первый теплообменник, причем третий теплообменник находится в тепловом контакте с источником тепла и расположен между насосом и первым теплообменником.
30. Способ по п.29, в котором передают остаточное тепло в третьем рекуператоре от объединенного первого и второго массового потока, выпускаемого из второго рекуператора, в первый массовый поток перед введением первого массового потока в третий теплообменник, причем третий рекуператор расположен между насосом и третьим теплообменником.
31. Способ по п.27, в котором передают остаточную тепловую энергию во втором рекуператоре от объединенного первого и второго массового потока в первый массовый поток, направляемый в первый теплообменник, причем второй рекуператор проточно соединен со второй турбиной.
32. Система или способ по любому из пп.3-12 или 15-31, в которых источник тепла представляет собой поток отработанного тепла.
33. Система или способ по любому из пп.2, 4-12, 14 или 16-31, в которых рабочая текучая среда находится в сверхкритическом состоянии на стороне повышенного давления контура рабочей текучей среды и в докритическом состоянии на стороне пониженного давления контура рабочей текучей среды.
34. Система или способ по любому из пп.2-3, 5-12, 14-15 или 17-31, в которых рабочая текучая среда на входе насоса находится в сверхкритическом состоянии.
35. Система или способ по любому из пп.2-4 или 6-31, в которых первый и второй теплообменники расположены в источнике тепла последовательно.
36. Система или способ по любому из пп.2-5 или 7-31, в которых первый массовый поток циркулирует параллельно со вторым массовым потоком.
37. Система или способ по любому из пп.2-6 или 8-31, в которых дополнительно предусмотрен второй рекуператор, проточно соединенный со второй турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии от второго массового потока, выпускаемого из второй турбины, во второй массовый поток, направляемый во второй теплообменник.
38. Система или способ по любому из пп.2-7, 9-12, 14-18 или 20-31, в которых первый и второй рекуператоры расположены последовательно на низкотемпературной стороне контура рабочей текучей среды, причем первый и второй рекуператоры на высокотемпературной стороне контура циркуляции рабочей текучей среды расположены параллельно.
39. Система или способ по любому из пп.2-8 или 10-31, в которых дополнительно предусмотрен второй рекуператор, проточно соединенный со второй турбиной и выполненный с возможностью переноса остаточной тепловой энергии от объединенного первого и второго массового потока в первый массовый поток, направляемый в первый теплообменник.
40. Система или способ по любому из пп.1-12, 14-24 или 26-31, в которых давление на входе первой турбины по существу равно давлению на входе второй турбины.
41. Система или способ по любому из пп.1-25 или 27-31, в которых давление на выходе первой турбины отличается от давления на выходе второй турбины.
42. Система или способ по любому из пп.2-11 или 13-31, в которых дополнительно предусмотрена система управления массой, функционально соединенная с контуром циркуляции рабочей текучей среды через по меньшей мере две точки врезки, причем система управления массой выполнена с возможностью управления количеством рабочей текучей среды в контуре рабочей текучей среды.
43. Система или способ по любому из пп.1-12, 14-16 или 18-31, в которых первый, второй и третий теплообменники расположены последовательно в потоке отработанного тепла, а первый массовый поток циркулирует параллельно со вторым массовым потоком.
44. Система или способ по любому из пп.1-17 или 19-31, в которых первый и второй рекуператоры содержат однокомпонентный рекуператор.
45. Система или способ по любому из пп.1-19, 21-28 или 31, в которых дополнительно предусмотрен третий рекуператор, расположенный между насосом и третьим теплообменником.
46. Система или способ по п.45, в которых третий рекуператор выполнен с возможностью передачи остаточного тепла от объединенного массового потока, выпускаемого из второго рекуператора, в первый массовый поток, прежде чем первый массовый поток вводится в третий теплообменник.
47. Система или способ по п.46, в которых первый, второй и третий рекуператоры расположены последовательно на низкотемпературной стороне контура рабочей текучей среды и параллельно на высокотемпературной стороне контура рабочей текучей среды.
48. Система или способ по п.45, в которых первый, второй и третий рекуператоры содержат однокомпонентный рекуператор.
49. Система или способ по п.48, в которых однокомпонентный рекуператор выполнен с возможностью приема первого массового потока, выпускаемого из третьего теплообменника, для передачи дополнительной остаточной тепловой энергии от объединенного массового потока в первый массовый поток, перед пропусканием первого массового потока через первый теплообменник.