УСТРОЙСТВО ПРЯМОГО ИСПАРЕНИЯ И СИСТЕМА РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ

1. Устройство прямого испарения для использования в системе рекуперации энергии с органическим циклом Ренкина (ORC), содержащее:
(а) корпус, имеющий входное отверстие для газообразного источника тепла и выходное отверстие для газообразного источника тепла и ограничивающий проточный проход для газообразного источника тепла от входного отверстия к выходному отверстию, и
(б) теплообменную трубку, расположенную в указанном проточном проходе для газообразного источника тепла, выполненную с возможностью вмещения рабочей текучей среды органического цикла Ренкина и имеющую входное отверстие для рабочей текучей среды и выходное отверстие для рабочей текучей среды,
при этом устройство прямого испарения выполнено с обеспечением теплового контакта по меньшей мере части газообразного источника тепла, находящегося в контакте по меньшей мере с частью теплообменной трубки, с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения через входное отверстия для газообразного источника тепла.
2. Устройство по п.1, выполненное с обеспечением теплового контакта между газообразным источником тепла, выходящим из устройства прямого испарения, и газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения.
3. Устройство по п.1, выполненное с обеспечением теплового контакта между газообразным источником тепла, находящимся внутри устройства прямого испарения, и газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее перегородку и обратный контур, соединяющий выходное отверстие для газообразного источника тепла с входным отверстием для газообразного источника тепла.
5. Устройство по п.4, в котором перегородка выполнена с возможностью регулирования для управления потоком газообразного источника тепла, выходящего из устройства прямого испарения, и который проходит по обратному контуру и вводится в тепловой контакт с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения.
6. Устройство прямого испарения для использования в системе рекуперации энергии с органическим циклом Ренкина, содержащее:
(а) корпус, имеющий входное отверстие для газообразного источника тепла и выходное отверстие для газообразного источника тепла и ограничивающий проточный проход для газообразного источника тепла от входного отверстия к выходному отверстию, и
(б) теплообменную трубку, расположенную в указанном проточном проходе для газообразного источника тепла, выполненную с возможностью вмещения рабочей текучей среды в органическом цикле Ренкина и имеющую входное отверстие для рабочей текучей среды и выходное отверстие для рабочей текучей среды,
при этом входное отверстие для газообразного источника тепла и выходное отверстие для газообразного источника тепла выполнены с обеспечением теплового контакта по меньшей мере части газообразного источника тепла, выходящего из выходного отверстия для газообразного источника тепла, с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения через входное отверстие для газообразного источника тепла.
7. Устройство по п.6, в котором теплообменная трубка образует три области: первую область, расположенную смежно с выходным отверстием для газообразного источника тепла, вторую область, расположенную смежно с входным отверстием для газообразного источника тепла, и третью область, расположенную между первой областью и второй областью, при этом входное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с первой областью, выходное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с третьей областью, и первая область не находится в непосредственном проточном сообщении с третьей областью.
8. Устройство по п.6, в котором теплообменная трубка полностью расположена в проточном проходе для газообразного источника тепла.
9. Устройство по п.6, в котором теплообменная трубка образует три области: первую область, расположенную смежно с выходным отверстием для газообразного источника тепла, вторую область, расположенную между первой областью и третьей областью, которая расположена смежно с входным отверстием для газообразного источника тепла, при этом входное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с первой областью, а выходное отверстие для рабочей текучей среды находится в непосредственном проточном сообщении с третьей областью.
10. Устройство по п.6, выполненное с обеспечением указанного теплового контакта через барьер.
11. Устройство по п.10, в котором барьер является тепло-пропускающим.
12. Устройство по п.7, дополнительно содержащее перегородку и обратный контур, соединяющий выходное отверстие для газообразного источника тепла с входным отверстием для газообразного источника тепла.
13. Устройство по п.12, в котором перегородка выполнена с возможностью регулирования для управления потоком газообразного источника тепла, выходящего из устройства прямого испарения, который проходит через обратный контур и вводится в тепловой контакт с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения.
14. Система рекуперации энергии с органическим циклом Ренкина, содержащая:
(i) устройство прямого испарения, содержащее:
(а) корпус, имеющий входное отверстие для газообразного источника тепла и выходное отверстие для газообразного источника тепла и ограничивающий проточный проход для газообразного источника тепла от входного отверстия к выходному отверстию, и
(б) теплообменную трубку, расположенную в указанном проточном проходе для газообразного источника тепла, выполненную с возможностью вмещения рабочей текучей среды в органическом цикле Ренкина и имеющую входное отверстие для рабочей текучей среды и выходное отверстие для рабочей текучей среды,
при этом устройство прямого испарения выполнено с обеспечением теплового контакта по меньшей мере части газообразного источника тепла, находящегося в контакте по меньшей мере с частью теплообменной трубки, с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения через входное отверстия для газообразного источника тепла,
(ii) устройство извлечения работы,
(iii) конденсатор и
(iv) насос,
при этом устройство прямого испарения, устройство извлечения работы, конденсатор и насос выполнены с возможностью работы в замкнутом контуре.
15. Система по п.14, в которой устройство извлечения работы содержит турбину.
16. Система по п.15, в которой указанная турбина выполнена с возможностью производства электрической энергии.
17. Способ рекуперации энергии, включающий:
(а) введение газообразного источника тепла, имеющего температуру, в устройство прямого испарения, содержащее жидкую рабочую текучую среду,
(б) перенос тепла от газообразного источника тепла с температурой Т1, к рабочей текучей среде для получения перегретой газообразной рабочей текучей среды и газообразного источника тепла с температурой Т2,
(в) расширение перегретой газообразной рабочей текучей среды, имеющей температуру Т3, с помощью устройства извлечения работы для производства механической энергии и газообразной рабочей текучей среды, имеющей температуру Т4,
(г) конденсацию газообразной рабочей текучей среды для получения жидкой рабочей текучей среды и
(д) возвращение жидкой рабочей текучей среды в устройство прямого испарения,
причем этапы (а)-(д) выполняют в замкнутом контуре; и
при этом устройство прямого испарения содержит:
(i) корпус, имеющий входное отверстие для газообразного источника тепла и выходное отверстие для газообразного источника тепла и ограничивающий проточный проход для газообразного источника тепла от входного отверстия к выходному отверстию, и
(ii) теплообменную трубку, расположенную в указанном проточном проходе для газообразного источника тепла, выполненную с возможностью вмещения рабочей текучей среды в органическом цикле Ренкина и имеющую входное отверстие для рабочей текучей среды и выходное отверстие для рабочей текучей среды,
при этом устройство прямого испарения выполнено с обеспечением теплового контакта по меньшей мере части газообразного источника тепла, находящегося в контакте по меньшей мере с частью теплообменной трубки, с газообразным источником тепла, поступающим в устройство прямого испарения через входное отверстия для газообразного источника тепла.
18. Способ по п.17, в котором рабочая текучая среда представляет собой углеводород.
19. Способ по п.18, в котором рабочую текучую среду выбирают из группы, состоящей из метилциклопентана, метилциклобутана, циклопентана, изопентана и циклогексана.
20. Способ по п.17, в котором температура газообразного источника тепла, поступающего в устройство прямого испарения, имеет значение в диапазоне от приблизительно 350°С до приблизительно 600°С.
21. Способ по п.17, в котором газообразный источник тепла представляет собой воздух.
22. Способ по п.17, в котором газообразный источник тепла представляет собой топочный газ.
23. Способ по п.17, в котором газообразный источник тепла имеет температуру Т2 в диапазоне от приблизительно 100°С до приблизительно 250°С.
24. Способ по п.17, в котором тепловой контакт выполняют путем непосредственного смешивания.