ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности к энергетическим установкам, использующим естественную разность температуры окружающей среды для выработки элекроэнергии, Известна океаническая тепловая электростанция (а.с. СССР N 1681 031, F 01 К 13/00, F 03 G 7/04. публ. БИ N 36, 1991 г.) Установка содержит последовательно соединенные в замкнутом контуре размещенные над уровнем воды конденсатор, гидравлическую турбину, размещенный под водой испаритель, паровую турбину, при этом конденсатор расположен в аэродинамической трубе, которая выполнена в виде сверхзвукового диффузора. Установка снабжена пароперегревателем для дополнительного подогрева рабочего тела, в качестве которого используют низкокипящую жидкость, например фреон. Пары
рабочего тела после испарителя перегреваются в пароперегревателе и вращают паровую турбину, посте чего они попадают в конденсатор, расположенный внутри аэродинамической трубы. Пары рабочего тела охлаждаются воздухом и конденсируются. После конденсации рабочее тело стекает вниз и за счет напора вращает гидравлическую турбину. С турбинами связаны электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Однако работа указанной установки в сильной степени зависит от наличия воздушных потоков над поверхностью океана и силы ветра, что снижает стабильность функционирования установки и усложняет ее конструкцию. Известна океаническая энергетическая установка, использующая естественную разность температур между теплыми поверхностными слоями океана и холодными глубинными слоями (ЕПВ N 01625799, F 03 G 7/04, публ. 1985 г.). Установка содержит систему циркуляции рабочего тела в замкнутом контуре, включающем конденсатор, испаритель, паровую турбину, связанную с
электрогенератором, а также системы циркуляции теплой и холодной воды, отбираемой с помощью насосов с разных глубин океана, соответственно для испарения рабочей жидкости в испарителе и для охлаждения паров рабочей жидкости в конденсаторе. Установка обеспечивает различные режимы работы в дневное и ночное время, что улучшает ее экономичность. Однако наличие циркуляционных контуров теплоносителя требует включения в схему установки дополнительных контуров, которые усложняют установку. (а..с. СССР N 1744276, F 01 К 13/00, F 03 G 7/04, публ. БИ N 24, 1992 г. Установка содержит последовательно соединенные в замкнутом циркуляционном контуре паровую турбину, связанную с электрическим генератором, трубчатые конденсаторы и испаритель, при этом испаритель размещен ниже уровня воды океана, а конденсатор размещен над поверхностью воды. Установка предназначена для работы в полярных зонах при температуре окружающего воздуха не выше -20°С. Пары рабочей жидкости, в качестве которой
используют низкокипящую жидкость, например фреон, испаряются в испарителе, омываемом подледной водой с температурой около 4°С, и поступают по паропроводу в паровую турбину, связанную с электрогенератором, после чего они конденсируются в конденсаторе, охлаждаемом атмосферным воздухам с температурой не выше -20°С. Образующийся конденсат самотеком поступает по соединительному трубопроводу в расположенный подо льдом испаритель. Указанная установка не требует организации принудительной циркуляции рабочего тела и теплоносителя, что делает ее работу более экономичной. Однако установка может быть использована в ограниченных географических широтах..
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является энергетическая установка (RU 2116465 6 F 01 K 13/00 опубликованный 27.07.98 Бюл. №21), которая выбрана автором в качестве прототипа.
Установка содержит соединенные в замкнутом циркуляционном контуре трубчатый испаритель
размещенный под поверхностью воды обеспечивающей кипение фреона в рабочем режиме, конденсатор 2, коллекторную трубу 3, возвратную трубу 4, паровую турбину связанную с электрогенератором 5, снабжена также насосом 6, и объедены в замкнутый циркуляционный контур, конденсатор размещен ниже испарителя в слоях воды обеспечивающих конденсацию фреона в рабочем режиме. Испаритель 1 и конденсатор 2 выполнены в виде трехмерных трубчатых решеток, при этом решетки испарителя и конденсатора образуют единую плавучую конструкцию с помощью стоек 7, снабженную движителями 8.
На малой скорости движения энергетическая установка не требует большого расхода энергии на собственные нужды, однако, с увеличением относительной скорости установки растет гидродинамическое сопротивление котлов, что приводит к значительному расходу вырабатываемой энергии.
Задачей изобретения является снижение гидродинамического сопротивления установки для
улучшения ходовых качеств и экономии электроэнергии при движении установки.
Новым, по сравнению с прототипом, в изобретении является то, что испаритель 1 и конденсатор 2 установки снабжены обтекаемыми корпусами 9 на поверхности, которых имеются регулируемые отверстия 10 со стороны набегающего потока и нерегулируемые отверстия 11 с
противоположной стороны.
Кроме того стойки 7 и коллекторная труба 3 с находящейся в ней паровой турбины сопряженной с электрогенератором 5, насосом 6 и возвратной трубой 4, так же заключены в обтекаемый корпус 12.
Кроме того на обтекаемые корпуса 9 установлены узлы крепления системы управления 13.
Наличие обтекателей 9 с регулируемыми отверстиями 10 со стороны набегающего потока воды и нерегулируемых отверстий 11 с противоположной стороны, а так же обтекаемая форма стоек 7 и коллекторной трубы 3
позволяют снизить гидродинамическое сопротивление и улучшить ходовые качества установки, сохраняя при этом количество необходимой воды подаваемой на испаритель 1 и конденсатор 2.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что тепловая энергетическая установка, содержащая соединенные в замкнутом циркуляционном контуре испаритель, паровую турбину сопряженную с электрогенератором, конденсатор, коллекторную трубу, возвратную трубу, насос и стойки заключены в обтекаемые корпуса.
Кроме того, обтекаемые корпуса испарителя и конденсатора имеют регулируемые отверстия со стороны набегающего потока воды и не регулируемые отверстия с противоположной стороны.
Кроме того коллекторная труба, возвратная труба, паровая турбина совмещенная с электрогенератором, насос и стойки заключены в обтекаемый корпус.
Кроме того испаритель и конденсатор имеют одинаковую конструкцию и снабжены узлами для крепления системы управления.
Схема работает следующим образом:
На малой скорости движения установки регулируемые отверстия 10 полностью открыты и вода с требуемым расходом поступает на испаритель 1 и конденсатор 2. С увеличением скорости регулируемые отверстия 10 прикрываются, что снижает сопротивление движению при этом сохраняя требуемый расход воды через испаритель 1 и конденсатор 2. Тем самым улучшается обтекаемость, что снижает расход энергии на движение установки. Для борьбы с обрастанием предусматривается возможность переворота установки на 180° по вертикали. Этим достигается значительные изменения внешних условий связанных с давлением и температурой что создает неблагоприятные условия для роста микроорганизмов на поверхности теплообменных узлов. Для разворота установки на 180° по вертикали, теплообменные трубки конденсатора 1
и испарителя 2 имеют одинаковую конструкцию рассчитанные на максимальную глубину погружения и способны совместно с турбиной совмещенной с электрогенератором 5 и насосом 6 обеспечивать работу установки в режиме, когда испаритель 1 и конденсатор 2 меняют функциональное значение на противоположное.