表格中Tkr =临界溫度。
[0043] 总效率根据下述公式计算：
[0044] n=(W?齡/Qfc概)*100%
[0045] 其中；
[0046] W?齡二满轮的功(单位为J)，其中功为绝对值；
[0047] Qtw=低溫热源和工作介质之间的界面的热量(单位为J)。
[004引表1:締控形式的工作介质与已知的工作介质的比较 [0049]
[00加]表1
[0051]表2:烧控形式的工作介质的比较
[0化4] 表2
[0055]表3:二締控、烘控或者酸形式的工作介质与已知的工作介质的比较
【附图说明】
[0化引图1至图4示出示例的VPT循环过程，其中：
[0059]图1示出第一种VPT循环过程；
[0060]图2示出第二种VPT循环过程；
[0061 ] 图3示出第S种VPT循环过程;和
[0062] 图4示出第四种VPT循环过程。
【具体实施方式】
[0063] 图1示出第一种VPT循环过程1。存在低溫热源2,该低溫热源提供借助于地热或者 工业过程的废热加热的流体20a。借助于地热提供的流体特别是热水。加热的流体20a流过 热交换区域3,在该区域内加热的流体20a将一部分储存在其中的热能传递给工作介质7e， 该工作介质同样流过热交换区域3。作为工作介质7e使用例如丙二締、二甲酸、环丙烷、丙烘 或者=氣舰甲烧。热交换区域3设及例如热交换器，特别是一个叉流式或者对流式热交换 器。借助于加热的流体20a被加热的工作介质7a从热交换区域3到达"可变相的"满轮4(VPT) 并且在此处借助于喷嘴膨胀。
[0064] 形成的工作介质7b的射束具有动能，该动能驱动发电机的转子产生电能E。至少部 分W气态存在的工作介质7b被冷却并在冷凝区域5被冷凝。为了冷却工作介质7b冷却剂50a 例如W冷却水或者冷却空气形式被导入冷凝区域5,该冷却剂作为加热的冷却剂50b再离开 冷凝区域5。作为替代，在冷凝区域5还可W通过直接冷却或者混合冷却化ybr i dkiih 1 ung)被 冷却。冷凝后的工作介质7c被引导经过累6,通过该累工作介质7c中的压力被提高。在高压 下或者被压缩的工作介质7d接下来被全部再次输送到满轮4, W冷却发电机和润滑满轮4中 的密封件。在工作介质7e从满轮4排出后再次借助于通过地热或者工业过程加热的流体20a 将热量传递到工作介质7e上并因此使循环闭合。
[0065] 图2示出第二种VPT循环过程10。在图1和图帥使用的相同的附图标记对应于相同 的单元。作为工作介质7e例如使用丙二締、二甲酸、环丙烷、丙烘或者=氣舰甲烧。图2中的 方法流程从热交换区域3直至到达累6相应于图1已说明的方法流程。冷凝后的工作介质7c 在运里也被引导经过累6,通过该累工作介质7c中的压力被提高。高压下的工作介质7d接下 来分成第一分流7d'和第二分流7(1"。第一分流7d'被再次输送到满轮4, W冷却发电机和润 滑满轮4中的密封件。在第一分流从满轮4排出后又与第二分流7江'汇合。再次借助于通过地 热或者工业过程加热的流体20a将热量传递到合并形成的工作介质7e上并因此使循环闭 厶 1=1 O
[0066] 图3示出第S种VPT循环过程100。在图1-图3中使用的相同的附图标记对应于相同 的单元。作为工作介质7e例如使用丙二締、二甲酸、环丙烷、丙烘或者=氣舰甲烧。图3中的 方法流程从热交换区域3直至到达累6相应于图1已说明的方法流程。冷凝后的工作介质7c 在运里也被引导经过累6,通过该累工作介质7c中的压力被提高。高压下的工作介质7d接下 来直接被再次输送到热交换区域3。再次借助于通过地热或者工业过程加热的流体20a将热 量传递到工作介质7e上并因此使循环闭合。为了发电机的冷却和满轮4中的密封件的润滑， 设置有特有(signer)的冷却和润滑循环8,该循环与工作介质循环分离，将冷却剂和润滑剂 9a、9b输送到满轮4并再次从满轮输出。
[0067] 图4示出第四种VPT循环过程1'。存在低溫热源2,该低溫热源提供借助于地热或者 工业过程的废热被加热的流体20a。借助于地热提供的流体特别是热水。加热的流体20a流 过热交换区域3,在该区域内加热的流体20a将一部分储存在其中的热能传递到工作介质7e 上，该工作介质同样流过热交换区域3。作为工作介质7e使用例如丙二締、二甲酸、环丙烷、 丙烘或者=氣舰甲烧。热交换区域3设及例如热交换器，特别是叉流式或者对流式热交换 器。借助于加热的流体20a被加热的工作介质7a从热交换区域3到达"可变相的"满轮4(VPT) 并且在此处借助于喷嘴膨胀。
[0068] 形成的工作介质7b的射束具有动能，该动能驱动发电机的转子产生电能E。至少部 分W气态存在的工作介质7b被输送到分离器11，在该分离器内将W液相存在的工作介质 7b'与W气相存在的工作介质7b"分离。W气相存在的工作介质7b"被输送到燃气满轮12,借 助于该燃气满轮产生另外的电能E'。在燃气满轮12之后至少部分为气态的工作介质7b" '在 冷凝区域5被冷凝。为了工作介质7b的冷却，例如冷却水或者冷却空气形式的冷却剂50a被 输送到冷凝区域5,该冷却剂作为经加热的冷却剂50b再离开冷凝区域5。作为替代，在冷凝 区域5中还可W通过直接冷却或者混合冷却被冷却。在冷凝区域5冷凝后的工作介质7c与在 分离器11中分离出的液态的工作介质7b'部分被引导经过累6,通过该累工作介质7c、7b'中 的压力被提高。在高压下或者被压缩的工作介质7d接下来被全部再次输送到满轮4, W冷却 发电机和润滑满轮4中的密封件。在工作介质7e从满轮4排出后再次借助于通过地热或者工 业过程加热的流体20a将热量传递到工作介质7e上并因此使该循环闭合。
[0069] 在图1-图4中示例地阐述的VPT循环过程可W由本领域技术人员很容易地再进行 改变。例如冷凝区域5同样可W通过冷却剂循环被供给W冷却剂50a和诸如此类的。此外可 W例如去掉图4中的燃气满轮12,从而处于气相的工作介质7b"被从分离器11直接引入冷凝 区域5。在图4中可W在燃气满轮12和冷凝区域5之间设置另一个分离器，W便将W液相存在 的工作介质直接输送到累6,从而在燃气满轮12后只有W气相存在的工作介质被输送到冷 凝区域5。此外在VPT循环过程中可W具有调节阀、过压阀、压力测量设备等。
【主权项】
1. 用于借助至少一个低温热源（2)产生电能的方法，其中执行可变相涡轮循环过程（1、 10、100)，其特征在于，作为所述可变相涡轮循环过程（1、10、100)的工作介质使用至少一种 物质，该物质在液相在115°c的温度具有大于17巴的逸度。2. 根据权利要求1的方法，其特征在于，作为所述可变相涡轮循环过程的工作介质使用 选自1_氯_1，2，2，2-四氟乙烧、1-氯-1，1-二氟乙烧、2-甲基丙烷、异丁稀、环丙烷、丙二稀、 丙炔、二甲醚的物质。3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述低温热源（2)提供90-400°C范围的温 度。4. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述低温热源（2)提供100-250°C范围的温 度。5. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述低温热源(2)通过地热或者工业过程的 废热提供。6. 在液相在115°C的温度具有大于17巴的逸度的至少一种物质形式的工作介质用于借 助至少一个低温热源(2)产生电能的可变相涡轮循环过程(1、10、100)的用途。7. 根据权利要求6的用途，其中所述至少一种物质在液相在115°C的温度具有大于20巴 的逸度。8. 根据权利要求6或7的用途，其中通过所述低温热源(2)提供90-400°C的温度。9. 根据权利要求6的用途，其中所述至少一种物质在液相在115°C的温度具有大于25巴 的逸度。10. 根据权利要求6或7的用途，其中通过所述低温热源(2)提供100-250°C范围的温度。
【专利摘要】本发明涉及用于产生电能的方法以及工作介质的用途。具体地，本发明涉及一种用于借助于至少一个低温热源(2)产生电能的方法，其中执行VPT循环过程(1、10、100)。为了提高VPT循环过程的效率建议使用特定的工作介质。
【IPC分类】F01K25/04, F01K25/10, F01K25/02
【公开号】CN105443176
【申请号】CN201510501120
【发明人】E.博策克, M.芬茨, K.希姆勒, R.约, J.伦格特
【申请人】西门子公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2010年4月15日
【公告号】CA2761053A1, CN102639819A, CN102639819B, DE102009020268A1, DE102009020268B4, EP2432975A2, US20120086218, WO2010127932A2, WO2010127932A3