Патент на изобретение №2310800

(54) ТУРБОПЛАЗМЕННЫЙ ГИДРОНАГРЕВАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для создания тепловой энергии за счет утилизации избыточного давления газа на газораспределительных станциях (ГРС) и газораспределительных пунктах (ГРП). Турбоплазменный гидронагреватель содержит турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, электрогенератор, размещенные внутри корпуса из газопроводной трубы, подключенной к газотрубопроводу, и размещенные снаружи корпуса плазменный генератор импульсов (таситрон), электрически связанный с аппаратом для нагревания жидкости, представляющим собой погруженный в резервуар с жидкостью преобразователь электромагнитных колебаний, поступающих от плазменного генератора, в ультразвуковые колебания, причем для запуска плазменного генератора используется электрический ток, вырабатываемый электрогенератором. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности использования утилизационной теплоэнергии. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для создания тепловой энергии за счет утилизации избыточного давления газа на газораспределительных станциях (ГРС) и газораспределительных пунктах (ГРП).

Наиболее близким к изобретению является устройство для нагрева теплоносителя по патенту РФ на полезную модель №49960, МПК ⁷ F24Н 4/00, F24D 3/02.

Устройство содержит газовую турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, размещенными в корпусе из газопроводной трубы, подключенной к газотрубопроводу, аппарат для нагрева теплоносителя (воды), использующий эффект кавитации.

Недостатком устройства является низкая эффективность и мощность.

Задача изобретения – повышение эффективности и мощности, расширение функциональных возможностей использования получаемой утилизационной теплоэнергии.

Поставленная задача выполняется тем, что в турбоплазменном гидронагревателе, содержащем турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, размещенными внутри корпуса из газопроводной трубы, подключенной к газотрубопроводу, аппарат для нагревания жидкости, дополнительно внутри корпуса установлен электрогенератор, ротор которого консольно установлен на валу рабочего колеса турбины, а снаружи корпуса размещен плазменный генератор импульсов (таситрон), при этом аппарат для нагревания жидкости представляет собой погруженный в резервуар с жидкостью преобразователь электромагнитных колебаний, поступающих от плазменного генератора, в ультразвуковые колебания, причем для запуска плазменного генератора используется электрический ток, вырабатываемый электрогенератором.

На фиг.1 изображена схема турбоплазменного гидронагревателя.

На фиг.2 – конструкция устройства (без аппарата нагревания жидкости).

На фиг.3 – электрическая схема генератора импульсов на таситроне.

На фиг.4 – схема аппарата нагревания жидкости.

Турбоплазменный гидронагреватель жидкости включает в себя турбину 1, состоящую из соплового аппарата 2 и рабочего колеса 3, установленного консольно на валу ротора электрогенератора 4. Турбина 1, электрогенератор 4 размещены в корпусе 5 из газопроводной трубы, подключенной к газотрубопроводу 6. Электрогенератор 4 электрически связан через встроенный выпрямитель (на чертеже не показан) с плазменным генератором электромагнитных импульсов (таситроном) 7, расположенным снаружи корпуса 6. Через электрический кабель плазменный генератор 7 соединен с электродами аппарата для нагревания жидкости 8.

Устройство работает следующим образом. Газ из магистрального трубопровода 6 поступает в сопловый аппарат 2 турбины 1. Кинетическая энергия газа, выходящего из соплового аппарата 2, преобразуется в механическую энергию вращения рабочего колеса 3 турбины 1 и ротора электрогенератора 4. Возникающий в обмотке статора электрогенератора 4 индукционный ток через встроенный в электрогенератор 4 выпрямитель подается на электроды плазменного генератора импульсов 7, представляющего собой таситрон (см. фиг.3). От блока формирования задающих импульсов (на схеме не показан), питание на который также поступает от электрогенератора 4, напряжение подается на сетку таситрона, вследствие чего в определенной фазе колебаний тока между электродами тиратрона формируется низкотемпературная (менее 3000 K) плазменная дуга – таситрон “зажигается”, и по кабелю сигнал поступает на электроды аппарата для нагревания жидкости 8.

Таситрон, имеющий перфорированную конструкцию сетки, генерирует электромагнитные импульсы частотой до 300 кГц и напряжением до 100 кВ.

Аппарат для нагревания жидкости 8 (см. фиг.4) представляет собой преобразователь электромагнитных колебаний, поступающих от тиратрона, в ультрозвуковые (УЗ). При этом излучателем УЗ является ферритовая пластина, “зажатая” между электродами и погруженная в резервуар с жидкостью (водой). При генерировании УЗ в воде возникает кавитационный процесс, который сопровождается повышением температуры воды вблизи излучателя. Изменяя частоту управляющих импульсов на сетке тиратрона, можно изменять и частоту УЗ и получить релаксационный процесс в жидкости (дисперсионное поглощение УЗ в жидкости), т.е. максимальную эффективность установки.

Тепловое нагревание жидкости (воды) в резервуаре можно использовать для системы водотеплоснабжения, а отводимый из резервуара пар подавать на паросиловую установку для выработки электроэнергии. КПД установки достигает 90%, мощность – 1 МВт.

Формула изобретения

Турбоплазменный гидронагреватель, содержащий турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, размещенными внутри корпуса из газопроводной трубы, подключенной к газотрубопроводу, аппарат для нагревания жидкости, отличающийся тем, что дополнительно внутри корпуса установлен электрогенератор, ротор которого консольно установлен на валу рабочего колеса турбины, а снаружи корпуса размещен плазменный генератор импульсов (таситрон), при этом аппарат для нагревания жидкости представляет собой погруженный в резервуар с жидкостью преобразователь электромагнитных колебаний, поступающих от плазменного генератора, в ультразвуковые колебания, причем для запуска плазменного генератора используется электрический ток, вырабатываемый электрогенератором.

РИСУНКИ