BRPI0407136B1 - Processo para implementar um ciclo termodinâmico - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA IMPLEMENTAR UM CICLO TERMODINÂMICO".

PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido é uma Continuação Parcial do Pedido de Patente Norte-americano de Série N° 10/669.134, depositado em 23 de setembro de 2003, que é uma Continuação Parcial do Pedido de Patente Norte-americano de Série N° 10/357.328, depositado em 3 de fevereiro de 2003.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um sistema e a um processo para a utilização de fontes de calor com temperatura inicial de moderada a baixa, tais como fontes de calor de perda geotérmica ou outras fontes simila- res.

Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um siste- ma e a um processo para a utilização de fontes de calor com temperatura inicial de moderada a baixa, tais como fonte de calor de perda geotérmica ou outras fontes similares que envolvem um processo de aquecimento de múlti- plos estágios e pelo menos uma etapa de separação para enriquecer o fluido de trabalho que é eventualmente vaporizado por completo para a extração de energia. 2. Descrição da Técnica Relacionada Na técnica anterior, na patente norte-americana de número 4982568, um fluido de trabalho é uma mistura de pelo menos dois compo- nentes com diferentes temperaturas de ebulição. A pressão alta na qual este fluido de trabalho é vaporizado e a pressão do fluido de trabalho consumido (depois da expansão em uma turbina) na qual o fluido de trabalho é conden- sado são escolhidas de tal maneira que a temperatura inicial de condensa- ção seja mais alta do que a temperatura inicial de ebulição. Por isso, é pos- sível que a ebulição inicial do fluido de trabalho seja alcançada com a recu- peração do calor liberado no processo da condensação do fluido de trabalho consumido. Mas, em um caso onde a temperatura inicial da fonte de calor usada é moderada ou baixa, a faixa de temperaturas da fonte de calor é limi- tada, sendo, portanto, a possível faixa de tal ebulição-condensação recupe- rativa significativamente reduzida e a eficiência do sistema descrito na técni- ca anterior diminuída.

Desse modo, há necessidade na técnica de um novo cicio ter- modinâmico e de um sistema com base no mesmo para uma maior utiliza- ção e conversão de energia.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção apresenta um processo para extrair energia térmica de fluxos de fonte de temperatura de baixa a moderada incluindo a etapa de transformar a energia térmica proveniente de um fluxo de ebulição totalmente vaporizado em uma forma de energia usável para produzir um fluxo consumido de pressão mais baixa. O fluxo de ebulição totalmente va- porizado é formado por meio da transferência da energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa para um fluxo de ebulição para formar o fluxo de ebulição totalmente vaporizado e um fluxo de fonte de calor externa resfria- do. O processo também inclui as etapas de transferir a energia térmica do fluxo consumido para uma primeira porção de um fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta para formar um fluxo consumido par- cialmente condensado e um primeiro fluxo de fluido de trabalho básico prea- quecido de pressão mais alta, e de transferir a energia térmica do fluxo de fonte de calor externa resfriado para uma segunda porção de fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta para formar um segundo fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta e um fluxo consumido de fonte de calor externa. O processo também inclui as eta- pas de combinar os primeiro e segundo fluxos de fluido de trabalho básicos preaquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de traba- lho básico combinado preaquecido de pressão mais alta, e de separar o flu- xo consumido parcialmente condensado em um fluxo de vapor separado e um fluxo de líquido separado. O processo também inclui as etapas de pres- surizar uma primeira porção do fluxo de líquido separado em uma pressão igual à pressão do fluxo de fluido de trabalho básico combinado preaquecido de pressão mais alta para formar um fluxo de líquido pressurizado, e de combinar o fluxo de líquido pressurizado com o fluxo de fluido de trabalho básico combinado preaquecido de pressão mais alta para formar o fluxo de ebulição. O processo também inclui as etapas de combinar uma segunda porção do fluxo de líquido separado com o fluxo de vapor separado para formar um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa, e de transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa para um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa. O processo também inclui as etapas de transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa para um fluxo refrigerante externo para formar um fluxo refrigerante consumido e um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado, e de pressurizar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado para o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta.

Em uma implementação mais eficiente da presente invenção, o processo apresenta as etapas adicionais de separar o fluxo de ebulição em um fluxo de vapor e um fluxo de líquido, de combinar uma porção do fluxo de líquido com o fluxo de vapor e passando-a através de um trocador de calor pequeno em contato com o fluxo de fonte de calor externa para assegurar a completa vaporização e o superaquecimento do fluxo de ebulição. Uma se- gunda porção do fluxo de líquido é despressurizada a uma pressão igual a uma pressão do fluxo consumido.

Em uma implementação ainda mais eficiente da presente inven- ção, o processo apresenta além das etapas adicionais descritas no parágra- fo 0006, as etapas de separar a segunda porção despressurizada de fluxo de líquido do parágrafo 0006 em um fluxo de vapor e um fluxo de líquido, onde o fluxo de vapor é combinado com o fluxo de líquido pressurizado a- presentando os parâmetros do ponto 9 e repressurizado antes de ser combi- nado com o fluxo apresentando os parâmetros do ponto 8', enquanto o fluxo de líquido é despressurizado em uma pressão igual a uma pressão do fluxo consumido apresentando os parâmetros do ponto 18. A presente invenção também apresenta um processo termodi- nâmico de dois ciclos onde uma primeira composição de ebulição é aqueci- da, vaporizada, expandida em uma turbina para extrair uma quantidade de energia mais usável, tal como energia elétrica, e condensada, e uma com- posição de recirculação é aquecida, parcialmente vaporizada, expandida na mesma turbina para extrair uma quantidade de energia mais usável, tal co- mo uma energia elétrica, e condensada, onde os dois ciclos aperfeiçoam uma eficiência total do sistema de conversão de energia. A presente invenção apresenta um sistema, conforme represen- tado nas Figuras 1A-D e 2, adaptado para implementar os processos desta invenção.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção pode ser mais bem entendida com referência à se- guinte descrição detalhada juntamente com os desenhos ilustrativos anexos, nos quais elementos semelhantes são representados com números iguais: A Figura 1A representa um esquema de um ciclo termodinâmico preferido desta invenção; A Figura 1B representa um esquema de outro ciclo termodinâmi- co preferido desta invenção; A Figura 1C representa um esquema de outro ciclo termodinâ- mico preferido desta invenção; A Figura 1D representa um esquema de outro ciclo termodinâ- mico preferido desta invenção; e A Figura 2 representa um esquema de outro ciclo termodinâmico preferido desta invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Os inventores descobriram que um novo ciclo termodinâmico (sistema e processo) pode ser implementado com o uso de um fluido de tra- balho incluindo uma mistura de pelo menos dois componentes. O fluido de trabalho preferido sendo uma mistura de água-amônia, embora outras mistu- ras, tais como misturas de hidrocarbonetos e/ou freons, possam ser usadas com praticamente os mesmos resultados. Os sistemas e processos desta invenção são mais eficientes para converter calor de um fluido de temperatu- ra relativamente baixa, tais como fluidos de fonte geotérmica, em uma forma útil de energia. Os sistemas usam um fluido de trabalho básico de múltiplos componentes para extrair energia de um ou mais (pelo menos um) fluxos de fonte geotérmica em um ou mais (pelo menos um) trocadores de calor ou zonas de troca de calor. O fluido de trabalho básico de troca de calor transfe- re então sua energia térmica adquirida para uma turbina (ou outro sistema para extrair energia térmica de um fluxo de vapor e para converter a energia térmica em energia mecânica e/ou elétrica), e a turbina converte a energia térmica adquirida em energia mecânica e/ou energia elétrica. Os sistemas também incluem bombas para aumentar a pressão dos fluxos em certos pontos nos sistemas e trocadores de calor que trazem o fluido de trabalho básico em relações de troca de calor com um fluxo frio. Uma nova caracte- rística dos sistemas e processos desta invenção, e uma das características que intensifica a eficiência dos sistemas, é o resultado do uso de um dese- nho de dois circuitos divididos apresentando um circuito de pressão mais alta e um circuito de pressão mais baixa, onde um fluxo compreendendo lí- quido consumido separado para vapor consumido do circuito de pressão mais alta é combinado com um fluxo compreendendo o fluxo de pressão mais baixa consumido na pressão do fluxo de pressão mais baixa consumi- do antes da condensação para formar o fluxo de líquido inicial totalmente condensado e onde o fluxo combinado é mais pobre do que o fluxo de líqui- do inicial totalmente condensado. O presente sistema é bem adequado para pequenas e médias unidades de força sinalizadas, tais como instalações de força de 3 a 5 Mega Watt. O fluido de trabalho usado nos sistemas desta invenção é prefe- rivelmente um fluido de múltiplos componentes que compreende um fluido componente de ponto de ebulição mais baixo - componente de baixa ebuli- ção - e um componente de ponto de ebulição mais alto - componente de aita ebulição. Fluidos de trabalho preferidos incluem uma mistura de amônia- água, uma mistura de dois ou mais hidrocarbonetos, uma mistura de dois ou mais freons, uma mistura de hidrocarbonetos e freon, ou semelhantes. Em geral, o fluido pode compreender misturas de qualquer número de compos- tos com solubilidade e características termodinâmicas favoráveis. Em uma concretização particularmente preferida, o fluido compreende uma mistura de água e amônia.

Deve ser reconhecido por aquele versado na técnica que, nesse ponto, nos sistemas desta invenção onde um fluxo é dividido em dois ou mais subfluxos, as válvulas que efetuam tal divisão de fluxo são bem conhe- cidas na técnica e podem ser manualmente ajustáveis, ou são dinamicamen- te ajustáveis de modo que a divisão atinja o aperfeiçoamento desejado na eficiência.

Com referência, agora à Figura 1 A, é mostrada uma concretiza- ção preferida de um sistema desta invenção, geralmente como 100. O sis- tema 100 é descrito em termos de sua operação usando fluxos, condições nos pontos no sistema, e equipamento. Um fluxo de fluido de trabalho total- mente condensado em uma temperatura próxima à temperatura ambiente apresentando parâmetros como em um ponto 1 é introduzido em uma bom- ba de alimentação P1, onde ele é bombeado em uma pressão elevada, ob- tendo parâmetros como em um ponto 2. A composição do fluxo de fluido de trabalho apresentando os parâmetros do ponto 2 será adiante denominada de "composição básica" ou "solução básica". O fluxo de fluido de trabalho apresentando os parâmetros do ponto 2 passa então através de um prea- quecedor recuperativo ou trocador de calor HE2, onde ele é aquecido em contrafluxo por um fluxo de retorno da solução básica, conforme descrito abaixo, obtendo os parâmetros como em um ponto 3. O estado da solução de trabalho básica no ponto 3 corresponde a um estado de líquido saturado ou ligeiramente sub-resfriado.

Depois disso, o fluxo de solução básica apresentando os parâ- metros do ponto 3 é dividido em dois subfluxos apresentando os parâmetros como nos pontos 4 e 5, respectivamente. O subfluxo apresentando os parâ- metros do ponto 4 passa então através de um trocador de calor HE4, onde ele é aquecido e parcialmente vaporizado por um fluxo de um fluido de fonte de calor (por exemplo, o fluxo de salmoura geotérmica) apresentando os parâmetros como em um ponto 42, conforme descrito abaixo, obtendo os parâmetros em um ponto 6. Enquanto isso, o fluxo da solução básica apre- sentando os parâmetros do ponto 5 passa através de um trocador de calor HE3, onde ele é aquecido e parcialmente vaporizado por um fluxo de con- densação apresentando os parâmetros como em um ponto 20 em um pro- cesso de condensação 20-21 também descrito abaixo, obtendo os parâme- tros como em um ponto 7. Depois disso, os subfluxos apresentando parâme- tros como nos pontos 6 e 7 são combinados, formando um fluxo combinado apresentando os parâmetros como em um ponto 8. O fluxo da solução bási- ca apresentando os parâmetros do ponto 8 é então combinado com um fluxo de uma solução de recirculação apresentando os parâmetros como em um ponto 10. O fluxo apresentando os parâmetros do ponto 29 se encontra em um estado de líquido sub-resfriado, ocorrendo, portanto, como resultado da mistura dos fluxos apresentando os parâmetros dos pontos 8 e 29, uma ab- sorção substancial de vapor, a temperatura sendo elevada substancialmen- te. Desse modo, uma temperatura do fluxo apresentando os parâmetros do ponto 10 é, em geral, significativamente mais alta do que aquela do fluxo apresentando os parâmetros do ponto 8. A composição do fluxo apresentan- do os parâmetros do ponto 10 é denominada aqui de "solução de ebulição". O fluxo de solução de ebulição apresentando os parâmetros do ponto 10, passa então através de um trocador de calor HE5, onde ele é a- quecido e vaporizado pelo fluxo do fluido da fonte de calor apresentando os parâmetros em um ponto 41.0 fluxo vaporizado que sai do trocador de calor HE5 apresenta agora parâmetros como em um ponto 11.0 fluxo apresen- tando os parâmetros do ponto 11 é então introduzido em um separador a gravidade S2, onde ele é separado em um fluxo de vapor apresentando os parâmetros como em um ponto 13 e um fluxo de líquido apresentando os parâmetros como em um ponto 12. O fluxo de líquido apresentando os pa- râmetros do ponto 12 é então dividido em dois subfluxos apresentando os parâmetros como nos pontos 14 e 15, respectivamente. O subfluxo apresen- tando os parâmetros do ponto 14 geralmente representa uma porção muito pequena de todo o fluxo de líquido, e é combinado com o fluxo de vapor a- presentando os parâmetros do ponto 13, conforme descrito abaixo, forman- do um fluxo de solução de trabalho com os parâmetros como em um ponto 16. O fluxo da solução de trabalho apresentando os parâmetros do ponto 16 passa então através de um trocador de calor HE6 (um pequeno trocador de calor, às vezes, denominado de secador a vapor para assegurar que o esta- do do fluxo que sai do trocador de calor seja um vapor superaquecido), onde ele é adicionalmente aquecido pelo fluxo do fluido da fonte de calor apresen- tando os parâmetros em um ponto 40, para formar um fluxo totalmente vapo- rizado e ligeiramente superaquecido apresentando os parâmetros como em um ponto 17. Depois disso, o fluxo da solução de trabalho apresentando os parâmetros do ponto 17 passa através de uma turbina T1, onde ele é ex- pandido, produzindo potência útil (conversão da energia térmica em energia mecânica e elétrica) para formar um fluxo apresentando os parâmetros como em um ponto 18. O líquido de recirculação apresentando os parâmetros do ponto 15, conforme descrito acima, passa através de uma válvula de estrangula- mento TV1, onde sua pressão é reduzida para uma pressão intermediária para formar um fluxo apresentando os parâmetros como em um ponto 19.

Como resultado do estrangulamento, os parâmetros do fluxo no ponto 19 correspondem a um estado de uma mistura de vapor-líquido. O fluxo apre- sentando os parâmetros do ponto 19 é então introduzido em um separador a gravidade S3, onde ele é separado em um fluxo de vapor apresentando os parâmetros como no ponto 30 e um fluxo de líquido apresentando os parâ- metros como em um ponto 31. O fluxo de líquido apresentando os parâme- tros do ponto 31 passa através de uma segunda válvula de estrangulamento TV2, onde sua pressão é adicionalmente reduzida a uma pressão para for- mar um fluxo apresentando os parâmetros como em um ponto 32, onde a pressão do fluxo apresentando os parâmetros do ponto 32 é igual a uma pressão do fluxo apresentando os parâmetros do ponto 18, conforme descri- to acima. Depois disso, o fluxo apresentando os parâmetros do ponto 32 e o fluxo apresentando os parâmetros do ponto 18 são combinados formando um fluxo de uma solução de condensação apresentando os parâmetros do ponto 20.0 fluxo apresentando os parâmetros do ponto 20 passa através do trocador de calor HE3, em contrafluxo para o fluxo apresentando os parâme- tros do ponto 5, em um processo de resfriamento 5-7. Depois de passar a- través do trocador de calor HE3, o fluxo apresentando os parâmetros do ponto 20 é parciaimente condensado, liberando o calor para o processo de aquecimento 20-21 descrito acima, obtendo os parâmetros como em um ponto 21. O fluxo apresentando os parâmetros do ponto 21 é então intro- duzido em um separador a gravidade S1, onde ele é separado em um fluxo de vapor apresentando os parâmetros como em um ponto 22 e um fluxo de líquido apresentando os parâmetros como em um ponto 23. O fluxo de líqui- do apresentando os parâmetros do ponto 23, por sua vez, é dividido em dois subfluxos apresentando os parâmetros como nos pontos 25 e 24, respecti- vamente. O subfluxo de líquido apresentando os parâmetros do ponto 25 é então combinado com o fluxo de vapor apresentando os parâmetros do pon- to 22, formando um fluxo da solução básica apresentando os parâmetros como em um ponto 26. O subfluxo de líquido apresentando os parâmetros do ponto 24 é introduzido em uma bomba de circulação P2, onde sua pressão é aumenta- da para uma pressão igual a uma pressão no separador a gravidade S3, isto é, igual a uma pressão do fluxo de vapor apresentando os parâmetros do ponto 30 descrito acima, obtendo os parâmetros como no ponto 9. O fluxo de líquido apresentando os parâmetros do ponto 9 se encontra em um esta- do de um líquido sub-resfriado. O fluxo de líquido apresentando os parâme- tros do ponto 9 é então combinado com o fluxo de vapor apresentando os parâmetros do ponto 30 descrito acima. Uma pressão dos fluxos apresen- tando os parâmetros dos pontos 9 e 30 é escolhida de tal maneira que o lí- quido sub-resfriado apresentando os parâmetros do ponto 9 absorva por completo todo o fluxo de vapor apresentando os parâmetros do ponto 30, formando um fluxo de líquido apresentando os parâmetros como no ponto 28. 0 fluxo de líquido apresentando os parâmetros do ponto 28 se encontra em um estado de líquido saturado ou sub-resfriado. Depois disso, o fluxo apresentando os parâmetros do ponto 28 é introduzido em uma bomba de circulação P3, onde sua pressão é aumentada para uma pressão igual a uma pressão do fluxo apresentando os parâmetros do ponto 8, obtendo os parâmetros do ponto 29 descrito acima. O fluxo apresentando os parâmetros do ponto 29 é então combinado com o fluxo da solução básica apresentando os parâmetros do ponto 8, formando o fluxo da solução de ebulição apresen- tando os parâmetros do ponto 10 descrito acima. O fluxo da solução básica apresentando os parâmetros do ponto 26 é introduzido no trocador de calor HE2, onde ele é parcialmente conden- sado liberando calor para um processo de aquecimento 2-3 descrito acima, obtendo parâmetros como em um ponto 27. Depois disso, o fluxo da solução básica apresentando os parâmetros do ponto 27 é introduzido em um con- densador HE1, onde ele é resfriado e totalmente condensado por um fluxo de ar ou água apresentando os parâmetros como no ponto 51 descrito abai- xo, obtendo os parâmetros do ponto 1.

Um fluxo de ar (ou água) apresentando os parâmetros como em um ponto 50 é introduzido em um ventilador de ar AF (ou compressor, no caso de água) para produzir um fluxo de ar apresentando os parâmetros como em um ponto 51, que força o fluxo de ar apresentando os parâmetros do ponto 51 para o trocador de calor HE1, onde ele resfria o fluxo de fluido de trabalho básico em um processo de resfriamento 27-1, obtendo os parâ- metros como no ponto 52. O fluxo de fluido de fonte de calor com os parâmetros do ponto 40 passa através do trocador de calor HE6, onde ele supre calor originário de um processo de aquecimento 6-17, obtendo os parâmetros do ponto 41. O fluxo de fluido de fonte de calor apresentando os parâmetros do ponto 41 passa através do trocador de calor HE5, onde ele supre calor para um pro- cesso de aquecimento 10-11, obtendo os parâmetros do ponto 42. O fluxo de fluido de fonte de calor apresentando os parâmetros do ponto 42 é intro- duzido no trocador de calor HE4, onde ele supre calor para um processo de aquecimento 4-6, obtendo os parâmetros como no ponto 43.

Nas variantes anteriores dos sistemas desta invenção, o fluxo de recirculação apresentando parâmetros como no ponto 29 foi misturado com o fluxo da solução básica apresentando os parâmetros como no ponto 8.

Como um resultado desta mistura, uma temperatura do fluxo combinado a- presentando parâmetros como no ponto 10 era substancialmente mais alta do que uma temperatura dos fluxos apresentando os parâmetros como nos pontos 8 e 29.

Com referência, agora, à Figura 1D, outra concretização do sis- tema desta invenção, geralmente 100, é mostrada como incluindo um troca- dor de calor adicional HE7, isto é, o trocador de calor HE5 é dividido em dois trocadores de calor HE5' e HE7 destinados a reduzirem a diferença de tem- peratura entre o fluxo, apresentando os parâmetros como no ponto 10 e os fluxos apresentando os parâmetros como nos pontos 8 e 29.

Na nova concretização, o fluxo com os parâmetros como no pon- to 8 é enviado para o trocador de calor HE7 onde ele é aquecido e adicio- nalmente vaporizado por um fluxo de fonte de calor, tal como um fluxo de fluido geotérmico, apresentando os parâmetros como em um ponto 44 pro- duzindo o fluxo de fonte de calor apresentando os parâmetros como no pon- to 42 em um processo de troca de calor de contrafluxo 44-42 e um fluxo a- presentando os parâmetros como em um ponto 34. Apenas então o fluxo apresentando os parâmetros como no ponto 34 é misturado com um fluxo de recirculação apresentando os parâmetros como no ponto 10. Uma tempera- tura do fluxo apresentando os parâmetros como no ponto 34 é escolhida de tal maneira que a temperatura do fluxo apresentando os parâmetros como no ponto 10 é igual ou muito próxima à temperatura do fluxo apresentando os parâmetros como no ponto 34. Como resultado, a irreversibilidade de mis- tura de um fluxo de solução básica e um fluxo de solução de recirculação é drasticamente reduzida. O fluxo resultante apresentando os parâmetros co- mo no ponto 10 passa através do trocador de calor HE5', onde ele é aqueci- do e vaporizado em um processo de contrafluxo 41-44 pelo fluxo de fonte de calor, tal como um fluxo de fluido geotérmico apresentando os parâmetros como no ponto 41.

Esta concretização pode também incluir um subfluxo apresen- tando os parâmetros como no ponto 14, conforme descrito acima, que ge- ralmente representa uma porção muito pequena de todo o fluxo de líquido, e é combinado com o fluxo de vapor apresentando os parâmetros do ponto 13 (não mostrado), conforme descrito abaixo, para formar o fluxo da solução de trabalho com os parâmetros como no ponto 16. Adicionalmente, esta concre- tização pode também incluir a unidade AF e fluxos associados, conforme descrito acima.

As vantagens da disposição dos fluxos mostrados na presente concretização incluem pelo menos o seguinte: uma diferença de temperatura no trocador de calor HE7 (que é, em essência, a porção de baixa temperatu- ra do trocador de calor HE5 nas variantes anteriores) é substancialmente maior e, portanto, o tamanho do trocador de calor HE7 é reduzido, enquanto o trocador de calor HE5' desta concretização trabalha absolutamente da mesma maneira que a porção de alta temperatura do trocador de calor HE5 das variantes anteriores. A eficiência do sistema desta concretização não é absolutamente afetada.

Esta concretização do processo de misturar um fluxo de recircu- lação com um fluxo de solução básica pode ser aplicada a todas as varian- tes descritas acima. Aquele versado na técnica poderá facilmente aplicar este processo sem explanação adicional.

Um exemplo de parâmetros calculados para os pontos descritos acima é fornecido na Tabela 1 para a concretização mostrada na Figura 1 A.

Tabela 1 Parâmetro de Pontos na Concretização da Figura 1A

No sistema descrito acima, o líquido produzido no separador S1 eventualmente passa através do trocador de calor HE5, sendo parcialmente vaporizado. Entretanto, a composição deste líquido é apenas ligeiramente mais rica do que a composição do líquido separado da solução de ebulição no separador S2. Em geral, quanto mais rica a composição do líquido acres- centado à solução básica, conforme comparada à composição do líquido acrescentado à solução de trabalho consumida (ponto 18), mais eficiente o sistema. No sistema proposto, o volume de líquido do separador S2 apre- sentando parâmetros como no ponto 15 é estrangulado em uma pressão intermediária, e então dividido em vapor e líquido no separador S3. Como um resultado, o fluxo de líquido apresentando os parâmetros do ponto 32 que é misturado com o fluxo de solução de trabalho consumido apresentan- do os parâmetros do ponto 18, é mais pobre do que o líquido que é separa- do da solução de ebulição no separador S2. Além disso, o líquido de recircu- lação que é separado no separador S1 é misturado com o fluxo de vapor do separador S3, sendo, portanto, enriquecido. Como resultado, o fluxo de lí- quido apresentando os parâmetros do ponto 29, que é acrescentado ao fluxo da solução básica apresentando os parâmetros do ponto 10, é mais rico do que o fluxo de líquido produzido a partir do separador S1.

Se o sistema for simplificado, e o fluxo de líquido do separador S2 apresentando os parâmetros do ponto 15 for estrangulado em uma etapa a uma pressão igual à pressão do fluxo apresentando os parâmetros do pon- to 18, então, o sistema exigirá menos equipamento, mas sua eficiência será ligeiramente reduzida. Esta variante simplificada, mas preferida do sistema desta invenção é mostrada na Figura 1B, onde o separador S3 e a válvula de estrangulamento TV2 foram removidos juntamente com os fluxos apre- sentando os parâmetros dos pontos 30, 31 e 32. A operação de tal variante deste sistema da Figura 1A não exige uma descrição separada adicional pelo fato de todas as características restantes serem totalmente descritas em conjunção com a descrição detalhada do sistema e do processo da Figu- ra 1A.

Se a quantidade de líquido do separador S1 for reduzida a tal grau que a composição do fluxo de solução de ebulição apresentando os parâmetro do ponto 10 se torne igual à composição da solução de trabalho que passa através da turbina T1, então, o separador S2 poderá ser elimina- do juntamente com a válvula de estrangulamento TV1. Por isso, o trocador de calor HE6 também se torna desnecessário, sendo também eliminado porque nesta implementação não há qualquer risco de gotículas de líquido estarem presentes no fluxo de ebulição devido à ausência do separador S2.

Esta variante ainda mais simplificada do sistema desta invenção é apresen- tada na Figura 1C. Sua eficiência ainda é novamente mais baixa do que a eficiência da variante anterior descrita na Figura 1B, mas é ainda mais efici- ente do que o sistema descrito na técnica anterior. A escolha dentre as três variantes do sistema desta invenção é ditada pelas condições econômicas de operações. Aquele versado na técni- ca poderá facilmente comparar o custo do equipamento adicional, o valor do rendimento de força adicional fornecido pela maior eficiência, e tomar uma decisão informada com relação à variante exata escolhida.

Um sumário da eficiência e do desempenho destas três varian- tes desta invenção e o sistema descrito na técnica anterior é apresentado na Tabela 2.

Tabela 2 Sumário do Desempenho É evidente a partir dos dados simulados na Tabela 2 que todas as três variantes desta invenção mostram aperfeiçoamentos nos valores lí- quidos: aperfeiçoamentos de trabalho líquido de 21,45%, 20,16% e 18,30%, respectivamente; e aperfeiçoamentos de eficiência térmica líquida e de se- gunda Lei de 4,59%, 3,58% e 2,21%, respectivamente.

Variante Aperfeiçoada Em ainda outra concretização preferida do sistema desta inven- ção destinada para a utilização de fonte de calor com temperatura inicial de moderada a baixa, tais como fonte geotérmica, fonte de calor perdido e fon- tes similares, é descrita abaixo uma configuração aperfeiçoada.

Em uma variante anterior, foi descrito um sistema que propiciou aperfeiçoamentos substanciais sobre a Patente US da técnica anterior N° 4.982.568, esta variante representando um aperfeiçoamento adicional na eficiência.

Com referência, agora, à Figura 2, outra concretização preferida do sistema desta invenção, geralmente 200, é mostrada como incluindo um fluxo de fluido de trabalho totalmente condensado 202 em uma temperatura próxima à temperatura ambiente apresentando parâmetros como em um ponto 1, que corresponde a um estado de líquido saturado, é introduzido em uma primeira bomba ou bomba de alimentação P1. O fluxo 202 apresentan- do parâmetros como no ponto 1 é bombeado a uma pressão elevada obten- do um fluxo 204 apresentando parâmetros como em um ponto 2. Depois dis- so, o fluxo 204 apresentando os parâmetros como no ponto 2 é misturado com um fluxo 206 de líquido apresentando parâmetros como em um ponto 39, conforme descrito abaixo, formando um fluxo 208 apresentando parâme- tros como em um ponto 64. A composição do fluxo 206 apresentando os pa- râmetros como no ponto 39 é mais pobre do que a composição do fluxo 204 apresentando os parâmetros como no ponto 2 (isto é, o fluxo 206 tem uma concentração inferior do componente de baixa ebulição do que o fluxo 204).

Obviamente, a composição do fluxo 208 apresentando os parâmetros como no ponto 64 é mais pobre do que a composição do fluxo 204 apresentando os parâmetros como no ponto 2, mas mais rica (apresentando uma concen- tração mais aita do componente de baixa ebulição) do que o fluxo apresen- tando os parâmetros como no ponto 39.

Depois disso, o fluxo 208 com os parâmetros como no ponto 64 passa através de um segundo trocador de calor HE2, onde ele é aquecido em contrafluxo com um primeiro fluxo 210 apresentando parâmetros como em um ponto 216 em um primeiro processo de troca de calor 26-27, confor- me descrito abaixo, para formar um fluxo 212 apresentando parâmetros co- mo em um ponto 33, correspondendo a um estado de líquido saturado ou (igeiramente sub-resfriado e um fluxo parcialmente condensado 214 apre- sentando parâmetros como em um ponto 27. Depois disso, o fluxo 212 apre- sentando os parâmetros como no ponto 33 é dividido em dois subfluxos 216 e 218 apresentando os parâmetros como nos pontos 3 e 34, respectivamen- te. O fluxo 218 com os parâmetros como no ponto 34 passa então através de uma segunda válvula de estrangulamento TV2, onde sua pressão é redu- zida, para formar uma fluxo de pressão mais baixa 220 apresentando os pa- râmetros como em um ponto 35. O fluxo 220 com os parâmetros como no ponto 35, um fluxo misturado de vapor e líquido, e é enviado para um primei- ro separador a gravidade S1, onde ele é separado em um fluxo de vapor 222 apresentando parâmetros como em um ponto 28 e um fluxo de líquido 224 apresentando parâmetros como em um ponto 38. O fluxo de líquido 224 a- presentando os parâmetros como no ponto 38 é introduzido em uma segun- da bomba P2, onde ele é bombeado a uma pressão igual a uma pressão do fluxo 204 apresentando os parâmetros como no ponto 2, formando o fluxo 206 apresentando os parâmetros como no ponto 39. Depois disso, o fluxo 206 com os parâmetros como no ponto 39 é misturado com o fluxo 204 a- presentando os parâmetros como no ponto 2, conforme descrito acima. O fluxo 216 apresentando uma composição representada pelos parâmetros como no ponto 3 terá uma composição denominada aqui de uma primeira composição de ebulição. Obviamente, as composições dos fluxos 208, 212, 218 e 220 apresentando os parâmetros dos pontos 64, 33, 34 e 35, respectivamente, são a mesma composição que o fluxo 216 apresentan- do os parâmetros como no ponto 3. A composição dos fluxos 202 e 204 a- presentando os parâmetros como nos pontos 1 e 2, respectivamente, terá a composição denominada como uma composição básica. A composição dos fluxos 210 e 214 apresentando os parâmetros como nos pontos 26 e 27, respectivamente, conforme descrito abaixo, é a mesma composição dos flu- xos 202 e 204 apresentando os parâmetros como nos pontos 1 e 2. O fluxo 216 apresentando a primeira composição de ebulição e os parâmetros como no ponto 3 é dividido em três subfluxos 226, 228 e 230 apresentando parâmetros como nos pontos 4, 5 e 62, respectivamente. O subfluxo 226 apresentando os parâmetros como no ponto 4 passa através de um quarto trocador de calor HE4, onde ele é aquecido, fervido e parcial- mente vaporizado para formar um primeiro fluxo parcialmente vaporizado 232 apresentando parâmetros como em um ponto 6 em contrafluxo com um fluxo 234 de um fluido de fonte de calor apresentando parâmetros de entra- da como em um ponto 43 e deixando os parâmetros como em um ponto 45, onde o fluxo 234 é um fluido geotérmico no caso de uma instalação geotér- mica. O subfluxo 228 apresentando os parâmetros como no ponto 5 passa através de um terceiro trocador de calor HE3, onde ele é aquecido, fervido e parcialmente vaporizado para formar um segundo fluxo parcialmente vapori- zado 236 apresentando parâmetros como em um ponto 7, em contrafluxo com um fluxo de condensação de retorno 238 apresentando os parâmetros como em um ponto 20 para formar um fluxo parcialmente condensado 240 apresentando os parâmetros como em um ponto 21, conforme descrito abai- xo. O subfluxo 230 apresentando os parâmetros como no ponto 62 passa através de um quinto trocador de calor HE5, onde ele é aquecido, fervido e parcialmente vaporizado para formar um terceiro fluxo parcialmente vapori- zado 242 apresentando os parâmetros como em um ponto 63 em contrafluxo por um fluxo de condensação 244 apresentando parâmetros como em um ponto 60 para formar um fluxo totalmente condensado 246 apresentando os parâmetros como em um ponto 61, conforme descrito abaixo.

Em seguida, os fluxos 232, 236 e 242 apresentando os parâme- tros como nos pontos 6,7 e 63, respectivamente, são combinados formando um fluxo combinado 248 apresentando parâmetros como em um ponto 8. O fluxo totalmente condensado 246 apresentando os parâmetros como no pon- to 61 é introduzido em uma quarta bomba ou bomba de circulação P4, onde ele é bombeado a uma pressão igual a uma pressão do fluxo 248 como no ponto 8, conforme descrito acima, para formar um fluxo totalmente conden- sado de pressão mais alta 250 apresentando os parâmetros como em um ponto 65. Depois disso, o fluxo 250 apresentando os parâmetros como no ponto 65 é combinado com o fluxo 248 apresentando os parâmetros como no ponto 8, formando um segundo fluxo combinado 252 apresentando os parâmetros em um ponto 9. É óbvio que a composição dos fluxos 226, 228, 252, 236, 230, 242 e 248 apresentando os parâmetros como nos pontos 4, 5,6, 7, 62, 63 e 8, respectivamente, é igual à composição do fluxo 216 apre- sentando os parâmetros como no ponto 3, isto é, a primeira composição de ebulição. Devido ao fato da composição dos fluxos 244, 246 e 250 apresen- tando os parâmetros nos pontos 60,61 e 65 ser mais pobre do que a primei- ra composição de ebulição, a composição do fluxo combinado 252 apresen- tando os parâmetros como no ponto 9 é mais pobre do que a primeira com- posição de ebulição. A composição dos fluxos 244,246 e 250 apresentando os parâmetros como nos pontos 60,61 e 65 é denominada aqui de composi- ção de recirculação, enquanto que a composição do fluxo combinado 252 apresentando os parâmetros como no ponto 9 é denominada aqui como uma segunda composição de ebulição. O segundo fluxo combinado 252 apresentando a segunda com- posição de ebulição e os outros parâmetros como no ponto 9 passa através de um sexto trocador de calor HE6, onde ele é adicionalmente fervido e va- porizado para formar um fluxo vaporizado adicional 254 apresentando parâ- metros como em um ponto 11, em contrafluxo pelo fluxo 234 do fluido de fonte de calor apresentando parâmetros de entrada como em um ponto 41 e deixando parâmetros como em um ponto 43. Depois disso, o fluxo vaporiza- do adicional 254 apresentando a segunda composição de ebulição e os ou- tros parâmetros como no ponto 11 é introduzido em um segundo separador a gravidade S2, onde ele é separado em um segundo fluxo de vapor 256 acrescentando os parâmetros em um ponto 67 e um segundo fluxo de líqui- do 258 apresentando os parâmetros como em um ponto 68.0 segundo fluxo de líquido 258 apresentando os parâmetros como no ponto 68 pode ser se- parado em dois subfluxos 260 e 262 apresentando os parâmetros como nos pontos 15 e 69, respectivamente, em alguma concretização preferida desta variante, de um regime de descarga do fluxo 262 apresentando o parâmetro como no ponto 69 será igual a zero. O fluxo 262 apresentando os parâme- tros como no ponto 69, caso presente, é combinado com o segundo fluxo de vapor 256 apresentando os parâmetros como no ponto 67, formando um terceiro fluxo combinado 264 apresentando os parâmetros como no ponto 67, formando um terceiro fluxo combinado 264 apresentando os parâmetros como em um ponto 16, a composição do qual será adiante denominada de uma composição de trabalho. O fluxo 264 apresentando a composição de trabalho e os outros parâmetros como no ponto 16 passa através de um sétimo trocador de calor HE7, onde ele é aquecido e totalmente vaporizado, e ligeiramente supera- quecido para formar um fluxo totalmente vaporizado 266 apresentando os parâmetros como em um ponto 17, em um contrafluxo pelo fluxo 234 do flui- do de fonte de calor apresentando parâmetros de entrada como em um pon- to 40 e deixando parâmetros como em um ponto 41. O vapor totalmente va- porizado 266 apresentando a composição de trabalho e os outros parâme- tros como no ponto 17 passa então através de uma turbina T1, onde ele se expande, produzindo trabalho e formando um fluxo consumido 268 apresen- tado a composição de trabalho e outros parâmetros como em um ponto 18. O segundo fluxo de líquido 260 apresentando os parâmetros como no ponto 15, conforme descrito acima, passa através de uma primeira válvula de estrangulamento TV1, onde sua pressão é reduzida a uma pres- são igual à pressão do fluxo 222 apresentando os parâmetros como em um ponto 28, conforme descrito acima, para formar um fluxo de pressão mais baixa 270 apresentando os parâmetros como em um ponto 19. Depois, o fluxo 270 apresentando os parâmetros como no ponto 19 é introduzido em um terceiro separador a gravidade S3, onde ele é separado em um terceiro fluxo de vapor 272 apresentando os parâmetros como em um ponto 30 e um terceiro fluxo de líquido 274 apresentando os parâmetros como em um ponto 31. Depois disso, o terceiro fluxo de líquido 274 apresentando os parâmetros como no ponto 31 passa através de uma terceira válvula de estrangulamento TV3, onde sua pressão é reduzida a uma pressão igual a uma pressão do fluxo consumido 268 apresentando os parâmetros como em um ponto 32. O fluxo 276 apresentando os parâmetros como no ponto 32 é então combinado com o fluxo consumido 268 apresentando os parâmetros como no ponto 18, formando o terceiro fluxo combinado 238 apresentando os parâmetros como no ponto 20. O fluxo 238 apresentando os parâmetros como no ponto 20 pas- sa através do terceiro trocador de calor HE3, onde ele é parcialmente con- densado, provendo calor para um processo de troca de calor 5-7, conforme descrito acima, formando o fluxo 240 apresentando os parâmetros como no ponto 21. O fluxo 240 apresentando os parâmetros como no ponto 21 é in- troduzido em um quarto separador a gravidade S4, onde ele é separado em um quarto fluxo de vapor 280 apresentando os parâmetros como em um ponto 22 e um quarto fluxo de líquido 282 apresentando os parâmetros como em um ponto 23. Depois, o quarto fluxo de líquido 282 apresentando os pa- râmetros como em um ponto 23 é dividido em dois subfluxos de líquido 284 e 286, apresentando parâmetros como nos pontos 24 e 25, respectivamente. O subfluxo líquido 286 apresentando os parâmetros como no ponto 25 é combinado com o quarto fluxo de vapor 280 apresentando os parâmetros como no ponto 22, formando o fluxo 210 apresentando a composição básica e os outros parâmetros como no ponto 26. O subfluxo de líquido 284, apresentando os parâmetros como no ponto 24 é introduzido em uma terceira bomba ou bomba de circulação P3, onde ele é bombeado em uma pressão igual à pressão dos fluxos 222 e 272 apresentando os parâmetros nos pontos 28 e 30, conforme descrito acima, formando um fluxo de pressão mais alta 288 apresentando os parâmetros como em um ponto 29. Depois disso, os fluxos 222,272 e 288 apresentando os parâmetros como nos pontos 28, 29 e 30 são combinados entre si for- mando o fluxo 244 apresentando a composição de circulação e os outros parâmetros como no ponto 60. O fluxo 244 apresentando os parâmetros no ponto 60 passa através do terceiro te HE3, onde é totalmente condensado, provendo calor para um processo 62-63, para formar o fluxo 246 apresen- tando os parâmetros como no ponto 61, conforme anteriormente descrito.

Novamente, o fluxo de líquido 246 apresentando os parâmetros como nos pontos 61 é bombeado pela quarta bomba ou bomba de circulação P4, para formar o fluxo de pressão mais alta 250 apresentando os parâmetros como no ponto 65, que é então misturado com o fluxo 248 apresentando a primeira composição de ebulição e os outros parâmetros como no ponto 8, formando o fluxo combinado 252 apresentando a segunda composição de ebulição e os outros parâmetros como no ponto 9, conforme descrito acima. O fluxo 210 apresentando a composição básica e os outros pa- râmetros como no ponto 26 passa através do segundo trocador de calor HE2, onde é parcialmente condensado, provendo calor para um processo de troca de calor 64-33, conforme descrito acima, formando o fluxo parcialmen- te condensado 214 apresentando os parâmetros como no ponto 27. Depois, o fluxo 214 apresentando os parâmetros como no ponto 27 passa através de um primeiro condensador-trocador de calor HE1, onde ele é resfriado por um fluxo refrigerante 290 apresentando o parâmetro inicial como em um ponto 50 e os parâmetros finais como em um ponto 51 (água ou ar), para formar o fluxo totalmente condensado 202 apresentando os parâmetros como no pon- to 1.

Como nas outras variantes do sistema desta invenção, as con- cretizações descritas acima são também fechadas.

Como com a concretização anterior do sistema desta invenção em que a variante mais recente é aperfeiçoada, o processo de trabalho do sistema desta invenção é composto de dois ciclos. O primeiro ciclo é um ci- cio da primeira composição de ebulição, que é aquecido e vaporizado e de- pois expandido na turbina, e depois totalmente condensado no primeiro tro- cadorde calor HE1, um condensador. O segundo ciclo é um ciclo da compo- sição de recirculação, que é apenas parcialmente fervido, produzindo vapor, este vapor também passando através da turbina, e sendo principaimente ou completamente condensado no terceiro trocador de calor HE3 (uma caldeira recuperativa/condensador). Quando mais rica a composição do fluxo de lí- quido 284 apresentando os parâmetros como no ponto 24 (isto é, o líquido produzido na caldeira recuperativa/condensador HE3), maior a porção deste fluxo que pode ser subseqüentemente vaporizada, aumentando assim a efi- ciência de todo o processo.

Nas variantes anteriores, o fluxo de líquido apresentando os pa- râmetros iniciais como no ponto 24 foi bombeado em uma pressão interme- diária, enriquecido pela mistura com um fluxo de vapor apresentando os pa- râmetros como ponto 30, e depois acrescentado a um fluxo da primeira composição de ebulição. Na presente variante do sistema desta invenção, o líquido condensado apresentando os parâmetros como no ponto 24 é bom- beado e depois enriquecido, não apenas pelo fluxo de vapor apresentando os parâmetros como no ponto 30, mas também com um fluxo muito maior de vapor apresentando os parâmetros como no ponto 28. Como resultado, os fluxos 244, 246 e 250 apresentando a composição de recirculação e os ou- tros parâmetros como nos pontos 60, 61 e 65, respectivamente, são enri- quecidos significativamente mais do que nos projetos anteriores ou varian- tes. O enriquecimento adicional com o fluxo de vapor 222 apresentando os parâmetros como no ponto 28 é produzido por meio da melhor utilização do calor liberado no processo de condensação da composição básica.

Como resultado desta melhor utilização da liberação de calor no processo de condensação, a última variante do sistema desta invenção a- presenta uma eficiência total de 3% a 5% mais alta que as variantes anterio- res do sistema desta invenção. Uma amostra dos equilíbrios de calor e de- sempenho desta última variante do sistema desta invenção é tabulada nas Tabelas 3-5, e os parâmetros de todos os pontos descritos acima e indica- dos na Figura 2 são tabulados na Tabela 6.

Tabela 3 Dados Simulados de Equilíbrio de Calor Tabela 4 Dados Simulados de Eficiência Tabela 5 Dados Simulados de Consumo Específico EQUILÍBRIO TOTAL DE CALOR Kcal/ka (Btu/lbt A entrada de calor é igual a Salmoura mais bombas = 546,57 + 3,82 = 550,39 (303,65 + 2,12 = 305,77) A saída de calor é igual a turbina mais condensador = 95,98 + 454,42 = 550,39 (53,32 + 252,46 = 305,78) Tabela 6 Dados Simulados de Consumo Específico Continuação Continuação a Temperatura do Fluxo no ponto indicado Todas as referências citadas aqui são incorporadas para refe- rência. Enquanto esta invenção foi descrita total e completamente, deve ser entendido que, dentro do escopo das reivindicações anexas, a invenção po- de ser praticada de outra maneira além da especificamente descrita. Embora a invenção tenha sido descrita com referências às suas concretizações pre- feridas, a partir da leitura desta descrição, aqueles versados na técnica po- derão apreciar que podem ser feitas mudanças e modificações que não se afastem do escopo e do espírito da invenção, conforme descrito acima e rei- vindicado adiante.

Claims (8)

1. Processo para implementar um ciclo termodinâmico caracteri- zado por compreender as etapas de: transformar a energia térmica proveniente de um fluxo de fluido de trabalho básico totalmente vaporizado em uma forma de energia usável para produzir um fluxo consumido de pressão mais baixa; combinar o fluxo consumido com um fluxo de líquido despressu- rizado para formar um fluxo misto de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo misto de pressão mais baixa para uma primeira porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaque- cido de pressão mais alta para formar um fluxo resfriado misto de pressão mais baixa e um primeiro fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta; separar o fluxo resfriado misto de pressão mais baixa em um fluxo de vapor separado de pressão mais baixa e um fluxo de líquido sepa- rado de pressão mais baixa; misturar uma primeira porção do fluxo de líquido separado com o fluxo de vapor separado para formar um segundo fluxo misto de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do segundo fluxo misto de pressão mais baixa para um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta e um segundo fluxo resfriado misto de pressão mais baixa; condensar o segundo fluxo resfriado misto de pressão mais bai- xa com um fluxo de resfriamento externo para formar um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado; pressurizar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado para formar um fluxo de fluido de trabalho bá- sico de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa resfriado três vezes para uma segunda porção do fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um segundo fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo consumi- do de fonte de calor externa; combinar os primeiro e segundo fluxos de fluido de trabalho bá- sicos aquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de tra- balho básico combinado aquecido de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fiuxo de fonte de calor externa resfriado duas vezes para os fluxos de fluido de trabalho básicos combina- dos aquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de traba- lho básico mais quente de pressão mais alta; combinar um fluxo de vapor separado de pressão mais alta com o fluxo de fluido de trabalho básico mais quente de pressão mais alta para formar um fluxo misto de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa resfriado uma vez para o fluxo misto de pressão mais alta para formar o flu- xo externo resfriado duas vezes e um fluxo de pressão mais alta parcialmen- te vaporizado; separar o fluxo de pressão mais alta parcialmente vaporizado para um segundo fluxo de vapor separado de pressão mais alta e um se- gundo fluxo de liquido separado de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa para o segundo fluxo de vapor separado de pressão mais alta para formar o fluxo de fonte de calor externa resfriado uma vez e o fluido de trabalho bási- co totalmente vaporizado; reduzir a pressão do segundo fluxo de líquido separado de pres- são mais alta para formar um fluxo misto de pressão reduzida; separar o fluxo misto de pressão reduzida no primeiro fluxo de vapor separado e um primeiro fluxo de líquido separado de pressão reduzi- da; e reduzir a pressão do fluxo de líquido separado de pressão redu- zida no fluxo de líquido de pressão mais baixa.

2. Processo para implementar um ciclo termodinâmico caracteri- zado por compreender as etapas de: transformar a energia térmica proveniente de um fluxo totalmen- te vaporizado em uma forma de energia usável para produzir um fluxo con- sumido de pressão mais baixa; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa para um primeiro fluxo misto para formar o fluxo totalmente vaporizado e um fluxo de fonte de calor externa resfriado; transferir a energia térmica do fluxo de fonte de calor externa resfriado para um fluxo combinado para formar um fluxo de fonte de calor externa resfriado e um fluxo combinado parcialmente vaporizado; separar o fluxo combinado parcialmente vaporizado em um fluxo de vapor e um fluxo de líquido; combinar uma primeira porção do fluxo de líquido com o fluxo de vapor para formar o primeiro fluxo misto; reduzir uma pressão de uma segunda porção do fluxo de líquido para uma pressão do fluxo consumido para formar um fluxo de pressão mais baixa; combinar o fluxo de pressão mais baixa com o fluxo consumido para formar um fluxo consumido misto; transferir a energia térmica do fluxo de fonte de calor externa resfriado para uma primeira porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um primeiro fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo de fonte de calor externa consumido; transferir a energia térmica do fluxo consumido misto para uma segunda porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um segundo fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo consumido misto resfriado; separar o fluxo consumido misto resfriado em um segundo fluxo de vapor e um segundo fluxo de líquido; pressurizar uma primeira porção do segundo fluxo de líquido em uma pressão dos primeiro e segundo fluxos de fluido de trabalho básicos aquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo de líquido pressuriza- do; combinar o primeiro fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta, o segundo fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e o fluxo de líquido pressurizado para formar o fluxo combinado; combinar uma segunda porção do segundo fluxo de líquido com o segundo fluxo de vapor para formar um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa para um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta de líquido para formar o fluxo de fluido de trabalho básico preaque- cido de pressão mais alta e um fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa para um fluxo refrigerante externo para for- mar um fluxo refrigerante consumido e um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado; e pressurizar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado para formar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta de líquido.

3. Processo para implementar um ciclo termodinâmico caracteri- zado por compreender as etapas de: transformar a energia térmica proveniente de um fluxo totalmen- te vaporizado em uma forma de energia usável para produzir um fluxo con- sumido de pressão mais baixa; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa para um primeiro fluxo misto para formar o fluxo totalmente vaporizado e um fluxo de fonte de calor externa resfriado; transferir a energia térmica do fluxo de fonte de calor externa resfriado para um fluxo combinado para formar um fluxo de fonte de calor externa resfriado e um fluxo combinado parcialmente vaporizado; separar o fluxo combinado parcialmente vaporizado em um fluxo de vapor e um fluxo de líquido; combinar uma primeira porção do fluxo de líquido com o fluxo de vapor para formar o primeiro fluxo misto; reduzir uma pressão de uma segunda porção do fluxo de líquido para uma pressão do fluxo consumido para formar um fluxo de pressão mais baixa; combinar o fluxo de pressão mais baixa com o fluxo consumido para formar um fluxo consumido misto; transferir a energia térmica do fluxo de fonte de calor externa resfriado para uma primeira porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um primeiro fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo de fonte de calor externa consumido; transferir a energia térmica do fluxo consumido misto para uma segunda porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um segundo fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo consumido misto resfriado; separar o fluxo consumido misto resfriado em um segundo fluxo de vapor e um segundo fluxo de líquido; pressurizar uma primeira porção do segundo fluxo de líquido em uma pressão dos primeiro e segundo fluxos de fluido de trabalho básicos aquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo de líquido pressuriza- do; separar o fluxo de pressão mais baixa em um terceiro fluxo de vapor e um terceiro fluxo de líquido; combinar o fluxo de líquido pressurizado com o terceiro fluxo de vapor para formar um fluxo misto parcialmente pressurizado; pressurizar o fluxo misto pressurizado em uma pressão dos pri- meiro e segundo fluxos de fluido de trabalho básicos aquecidos de pressão mais alta para formar um fluxo pressurizado; combinar os primeiro fluxos de fluido de trabalho básicos aque- cidos de pressão mais alta, o segundo fluxo de fluido de trabalho básico a- quecido de pressão mais alta e o fluxo pressurizado para formar o fluxo combinado; combinar uma segunda porção do segundo fluxo de líquido com o segundo fluxo de vapor para formar um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa para um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta de líquido para formar o fluxo de fluido de trabalho básico preaque- cido de pressão mais alta e um fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico resfriado de pressão mais baixa para um fluxo refrigerante externo para for- mar um fluxo refrigerante consumido e um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado; e pressurizar o fluido de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado para formar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta de líquido.

4. Processo para implementar um ciclo termodinâmico caracteri- zadopor compreender as etapas de: transformar a energia térmica proveniente de um fluxo totalmen- te vaporizado em uma forma de energia usável para produzir um fluxo con- sumido de pressão mais baixa; combinar o fluxo consumido com um fluxo de líquido de pressão mais baixa para formar um fluxo misto de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo misto de pressão mais baixa para uma primeira porção de um fluxo de fluido de trabalho básico preaque- cido de pressão mais alta para formar um fluxo misto resfriado de pressão mais baixa e um primeiro fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta; separar o fluxo misto resfriado de pressão mais baixa em um fluxo de vapor separado de pressão mais baixa e um fluxo de líquido sepa- rado de pressão mais baixa; combinar uma primeira porção do fluxo de líquido separado de pressão mais baixa com o fluxo de vapor separado para formar um fluxo de fluido de trabalho básico misto de pressão mais baixa; transferir a energia térmica do fluxo de fluido de trabalho básico misto de pressão mais baixa para um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de trabalho básico prea- quecido de pressão mais alta e um fluxo de fluido de trabalho básico misto resfriado de pressão mais baixa; condensar o fluxo de fluido de trabalho básico misto resfriado de pressão mais baixa com um fluxo de resfriamento externo para formar um fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente conden- sado; pressurizar o fluxo de fluido de trabalho básico de pressão mais baixa totalmente condensado para formar o fluxo de fluído de trabalho básico de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa resfriado três vezes para uma segunda porção do fluxo de fluido de trabalho básico preaquecido de pressão mais alta para formar um segundo fluxo de fluido de trabalho básico aquecido de pressão mais alta e um fluxo consumi- do de fonte de calor externa; combinar os primeiro e segundo fluxos de fluido de trabalho bá- sicos aquecidos de pressão mais alta para formarem um fluxo de fluido de trabalho básico aquecido combinado de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa resfriado duas vezes para os fluxos de fluido de trabalho básicos aquecidos combinados de pressão mais alta para formar um fluxo de fluido de trabalho básico mais quente de pressão mais alta e o fluxo de fonte de calor externa resfriado três vezes; combinar um fluxo de pressão mais alta com o fluxo de fluido de trabalho básico mais quente de pressão mais alta para formar um fluxo misto de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa resfriado uma vez para o fluxo misto de pressão mais alta para formar o flu- xo externo resfriado duas vezes e um fluxo de pressão mais alta parcialmen- te vaporizado; separar o fluxo de pressão mais alta parcialmente vaporizado em um fluxo de vapor de pressão mais alta e um fluxo de líquido de pressão mais alta; transferir a energia térmica de um fluxo de fonte de calor externa para um fluxo de vapor de pressão mais alta para formar o fluxo de fonte de calor externa resfriado uma vez e o fluxo totalmente vaporizado, reduzir a pressão do fluxo de líquido de pressão mais alta para formar um fluxo de pressão reduzido; separar o fluxo de pressão reduzida em um fluxo de vapor de pressão reduzida e um fluxo de líquido de pressão reduzida; reduzir a pressão do fluxo de líquido de pressão reduzida no flu- xo de líquido de pressão mais baixa; pressurizar uma segunda porção do fluxo de líquido separado de pressão mais baixa em um fluxo de líquido pressurizado; combinar o fluxo de líquido pressurizado com o fluxo de vapor de pressão reduzida para formar um fluxo misto de pressão intermediária; e pressurizar o fluxo misto de pressão intermediária para formar o fluxo de pressão mais alta.

5. Processo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato do fluxo de fonte de calor externa ser um fluxo geo- térmico.

6. Processo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato do fluido de trabalho compreender um fluido compo- nente de ponto de ebulição mais baixo e um componente de ponto de ebuli- ção mais alto.

7. Processo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato do fluido de trabalho compreender uma mistura de amônia-água, uma mistura de dois ou mais hidrocarbonetos, uma mistura de dois ou mais freons, uma mistura de hidrocarbonetos e freon.

8. Processo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato do fluido de trabalho compreender uma mistura de água e amônia.