Värmepump + ångturbin, kommer det att fungera?

[ABBE9607]

Hej.

Jag fick en idé om att man borde kunna låta en värmepump driva en ångturbin. Jag har inte skrivit ut några temperaturer eller tryck utan bara gjort ett enkelt blockschema. Tanken är man skulle kunna använda propan som köldmedium i värmepumpen och ammoniak i ångturbinen. Tanken är att man ska kunna driva maskinen med temperaturer mellan ca -20° och upp till ca 30° eller mer. Ångturbinen är kopplat till en generator för att få ut ström.
Ångturbinen är konfigurerad som Rankine cycle(länk till wikipedia).
Jag har också ritat in en återmatningsslinga som ska föra tillbaka överskottsvärme till värmepumpen, detta för att höja effektiviteten.
En annan förbättring kan vara att koppla ihop kompressorn och turbinen mekanisk.

Bilden:

Värmepump och ångturbin.png

Kommer detta att fungera över huvud taget?

[TomasL]

Varför, gå över ån efter vatten?

[dunz]

För att man kan?:)

[Millox]

TomasL: Verkligen trevlig ton och nödvändigt och givande inlägg.

ABBE: Tyvärr kommer det nog att funka dåligt. Med ett COP på 3-4 och verkningsgrad på turbin på 20-30 % kommer all energi att gå åt för att driva turbinen. Det är dessutom ganska höga siffror på verkningsgraden.

Vi kan också titta på det ur ett termodynamikperspektiv och då vet vi att energi tas ut ur en temperaturdifferens. Har vi ingen differens kan vi inte utvinna energi, så var har du din värmekälla och värmesänka? Möjligen kan man använda rumstemperatur och en bergvärmeborra som källa och sänka, men det känns som fel håll att gå, för då måste man värma rummet med något annat. Alternativt borra och utetemp, men verkningsgraden blir därefter, kolla på Carnotverkningsgrad på wikipedia.

[janaf]

Ja, tyvärr kommer det inte att fungera. Till att börja med så måste turbinen producera mer el än värmepumpen drar (plus annan kringutrustning) och det kommer den inte att göra, ens med optimistiska verkningsgrader.

Som Milox skrev så är Carnots verkningsgrad en bra startpunkt. Den visar den maximala verkningsgrad som man över huvud taget kan komma upp till, även om processen är helt förlustfri för övrigt.

Ett indirekt bevis, om man accepterar att evighetsmaskiner inte finns, är att om din process skulle fungera så skulle el från turbinen kunna värma värmekällan till värmepumpen och få det att bli självgående. Vilket alltså inte går.

Det finns massor, massor av förslag på liknande cykler, mer eller mindre genomtänkta, så chansen att man hittar något radikalt nytt är väldigt liten.

Det finns beräkningsprogram där man rätt enkelt kan lägga in olika standardkomponenter som turbiner, värmeväxlare etc, binda ihop med linjer ungefär som din skiss, och räkna ut alla temperaturer, verkningsgrader mm. Det mest kända är kanske Aspen Plus som kommer från kemiindustrin. Inte gratis, ingent lågbudget.... Det finns ett annat utvecklat i Finland som jag inte minns namnet på. Inte heller gratis....

[Millox]

Tja, det är inte helt omöjligt att man skulle kunna få till nått som faktiskt kan driva sig själv även med låga temperaturdifferenser om man höjer temperaturen genom värmepump, men begränsningen Carnot sätter är ofrånkomlig, han ställer även till det på jobbet...

Kom och tänka på en sak, på jobbet har vi förvärmare för att öka verkningsgraden, kan man månne öka verkningsgraden på borran genom förvärmning? Kommer inte riktigt ihåg vari ökningen i verkningsgrad ligger, om den är på turbinsidan eller vsttenkokarsidan.

Det viktiga att komms ihåg i alla termodynamiska funderingar är att man absolut måste ha en värmesänka också, och det är framförallt dennas temperatur som avgör verkningsgraden; att sänka temperaturen på sänkan ger ett större tillskott till verkningsgraden än en ökning av temperaturen på värmekällan.

[Mizzarrogh]

Synd, jag sitter fortfarande och smyghoppas att dendär iden jag hade förut om att framställa elektricitet med ånga/värme från träspill kunde fungera...

[janaf]

Synd, jag sitter fortfarande och smyghoppas att dendär iden jag hade förut om att framställa elektricitet med ånga/värme från träspill kunde fungera...

Ja det kan det väl fungera! Elda en vanlig ångmaskin / ångturbin. I liten skala är det svårt att komma över 5-10% verkningsgrad men är bränslet gratis så går det ju.

[Mizzarrogh]

Jo, de föll på att det blev för ineffektivt för avsalu hur mycket man än vred och vände på det.

[janaf]

Tja, det är inte helt omöjligt att man skulle kunna få till nått som faktiskt kan driva sig själv även med låga temperaturdifferenser om man höjer temperaturen genom värmepump, men begränsningen Carnot sätter är ofrånkomlig, han ställer även till det på jobbet...

Problemet är ju att det för att höja temperaturen med en värmepum så behöver man tillsätta el/axeleffekt och även där finns en teoretisk max verkningsgrad. Jag har för mig, utan att titta i gamla termodynamikböcker, att det inte finns något "break even" där man kan få tillbaks samma el/axeleffekt, tex med en turbin.

Men Carnot måste ha varit ett geni eller haft en himla tur som kom fram till sina slutsatser långt innan termodynamikens grunder fanns. Det är lite som att man skulle ha kommit på ohms lag innan man visste att elektricitet fanns.

[JonasB]

Klart det funkar!
Hade en liknande ide för några år sen som jag försökte få patent på men tyvärr visade det sig att en japan kom in med sin ansökan en månad tidigare

En värmepump kräver 1kW för att generera 5kW och det extra 4 hämtas från berget/luften mao ingen evighetsmaskin.

Nackdelen är att du kommer att sänka uteffekten från värmepumpen med den effekt som krävs för att driva ångturbinen.

/JonasB

[idiotdea]

Klart det inte fungerar (som det är ritat). Det strider mot termodynamikens andra huvudsats, p.g.a. det som redan nämnts, att det endast finns en värmereservoar.

[janaf]

En värmepump kräver 1kW för att generera 5kW

Vilket innebär 5kW värme vid rätt låg temperatur. Det hög temperatur för att få ut 1kW el från dom 5kW värme igen med en ångturbin.

[maDa]

Jag satt och fundera lite löst en kväll, men en sak i frågan.

Vatten kokar i lägre temperatur i undertryck. Om du tillverkar en helt sluten miljö med några Bars undertryck, hade du kunnat få till en ångmaskin som arbetar på säg.. 60-70 graders värme bara då? Självfallet hade man fått kondensera bort värme från den slutna miljön på något sätt.

Men jag gissar på effektiviteten hade blir helt för dålig, eller?

[danei]

Nej, det fungerar inte.
Man kan ha en turbin i stället för en strypning. Men man kan inte få ut mer energi med hjälp av en värmepump.

Edit: Japp det skulle funka. Alla kraftverk kör med den principen för att oka verkningsgraden.