Ламбда технологията, това е нов подход при разширение на парата в парните турбини. Разширението е многократно прекъснато адиабатно с междинни насищания, при което разширението се осъществява в изпарителен режим на работа, а не в кондензационен.

Днес, работното тяло в парните топлинни инсталации произвеждащи механична енергия или електроенергия, обикновено работят с помощта на водна пара, която има омега-образна характеристика. Известно е, че при използване на работни тела имащи омега-образна характеристика, електрическия КПД на инсталацията е от порядъка на 30-40 % и е винаги по-малко от 50%. Основното количество електроенергия в ТЕЦ и АЕЦ се произвежда с помощта на водна пара. Последните години работят инсталации и с ламбда-образни работни тела, но разширяващи се еднократно по адиабата, като електрическия КПД е около 15-20 %, което е абсолютно неизгодно, при производство само на електро-енергия. Обикновено, техният стопански КПД е около 80%, като отпадната топлина се използва за стопански цели. Ако към инсталацията, работеща с ламбда-образна характеристика, се приложи новата ламбда технология - разширение по “политропа”, електрическия КПД нараства на 60-70 и повече %.

Ламбда технологията, това е технологичен процес, който се осъществява с помощта на работни тела, имащи ламбда-образни характеристики на състояние в T–S и H–S диаграмите. В някой случаи, могат да се използват и работи тела с междинна характеристика. На фиг.1 е показан цикъл на Ренкин, в T–S диаграмата на толуол, имащ ламбда-образна характеристика на състояние.

На фиг. 1 е показан цикъл на Ренкин в T–S диаграмата на състояние на толуола с трикратно разширение на парите му в парната турбина.

Фиг. 1.   Цикъл на Ренкин, в T–S диаграмата на състояние на толуола, с трикратно разширение на парата.

Технологичния процес на преобразуване на топлината, се осъществява по следния начин :

Работното тяло, в дадения случаи толуол, от кондензатора К – т.3 , с помощта на помпа се подава в котела топлообменник - Т_кот.  т.5. В котела топлообменник, работното тяло се нагрява до т.4 и изпарява до т.6 с помощта на димни газове - от изгаряне на гориво, или от топлината на реакционни газове или течности, или от отпадна нископотенциална топлина. От т.6 до т.1 при желание може да се осъществи прегряване на парите. За да бъде степента на преобразуване (КПД) на топлината в механична работа или електрическа енергия по-висока, разширението се осъществява многократно. В примера се разглежда трикратно разширение. От т.1 до т.7 се осъществява разширение в I степен на турбината. От фиг.1 се вижда, че при значително изменение на налягането в турбината, изменението на температурата на топлоносителя е незначително, т.е. температурата на парата, след турбината е висока и прегрята за даденото налягане. Точка т.7 е далече от линията на кондензация. Т.е. при процеса на разширение се осъществява процес на прегряване на парата. Затова, еднократното разширение не се препоръчва за работни тела имащи ламбдообразна характеристика (топлоемността на парите е висока и се изменя съвсем малко от налягането). За да можем да използваме топлината на парата, при постоянно налягане подаваме n кг течна фаза на работното тяло за охлаждане – насищане на парата от т.7 до т.8. Течното работно тяло може да се вземе от кондензатора т.3, след т.5 с температура Т5 / или с температура на насищането при дадено налягане или при по-висока температура, например - Т4. Второто разширение в турбината осъществяваме от т.8 до т.9, като количеството на парата е (1+n) кг. От фигурата се вижда, че парата след разширението е отново прегрята - т.9 и нейната температура е далече от температурата на насищане и линията на кондензация (и т.10). Отново се подава течно работно тяло- m кг, за насищане на парата и оползотворяване на загубата на топлина на цикъла и достигане до температурата на насищане в т.10. В третата степен на турбината постъпва пара в количество (1+n+m). Разширението се осъществява от т.10 до т.11 и парата отново е прегрята. От т.11, парата се подава в топлообменник-рекуператор с цел подгряване на постъпващото работно тяло в котела или за нагряване на течността, която постъпва за оросяване в апаратите за насищане на основното количество пара. Топлината на парата след последната степен на  турбината напълно се използва посредством топлообменника-рекуператор и цикъла се затваря.

Цикъла който разгледахме, е най-простия - прав цикъл, без подгряване, без подаване на допълнително количество топлина и т.н. Ако искаме, или е необходимо да повишим ефективността на разглеждания процес, цикъла се усложнява. Например, след първото разширение или след първото насищане, парата се прегрява в топлообменник-паропрегревател, до т.7 / със следващо насищане до т.8 с течна фаза от n кг/. Топлината, постъпваща в топлообменника-паропрегревател, може да бъде отпадна топлина от производството, реакционна топлина или друг вид топлина. По този начин можем да повишим ефективността на процеса на преобразуване и едновременно с това можем да използваме ниско потенциална топлина за прегряване на парите или нагряване на течната фаза отиваща в апарата за насищане. В апарата за насищане, парата се намира в непосредствен контакт с течността т.е. контакта се осъществява чрез оросяване на течната фаза в обема пара. Това означава, че апаратите са прости и малки по габарити и особени топлообменни повърхности не са нужни.

Такъв процес, прегряване, подаване на допълнителни количества на топлина и пара, може, и се осъществява след всяка степен на турбината. Това е възможно само при топлоносители имащи ламбдообразни характеристики, и само в някой случаи при топлоносители имащи междинни характеристики.

С Ламбда технологията, използвайки физико-химическите свойства на работните тела и особените характерни за тях свойства на характеристиките на състоянието им в T–S и H–S диаграмите, може да се получи по-добро използване на топлинните ресурси в процесите на   промишлеността. Такива характеристики имат много не водни топлоносители.

И така, в заключение, ламбда технологията представлява разширение по “политропа”, която може да се осъществи, посредством многократно прекъснато разширение (по адиабата) с последващо насищане т.е. приближаване към линията на кондензация. По този начин ние можем по пълно да използваме топлината на топлоносителя. Освен това, КПД на турбината при разширение може да се повиши от 85 – 86 % до 95 – 96 % поради възможността да се използват топлинните загуби при разширение. Втория момент, това е, че след разширяването, имаме възможност да прегряваме парите с последващо насищане. Броя прегрявания и насищания са неограничени. Това е много съществена технологична възможност. Трети момент, това е възможността за нагряване на течната фаза, преди подаването и за насищане на прегрятата пара след разширението, с ниско потенциална топлина, която често имаме в промишлеността в неограничени количества. Това означава, че ние имаме възможност да получим механична работа или електрическа енергия от ниско потенциална топлина.

Топлоносителите с ламбдообразни характеристики имат уникално свойство. При разширение те се прегряват. Това се вижда от фиг.1. Освен това, при “политропно” разширение, те създават условия за подаване на допълнително количество енергия, с помощта на течна фаза, която може да бъде нагрята, прегрята до температура на изпарението, за даденото налягане, след първото или i-разширение на парата в турбините, с ниско - или високопотенциална топлина. Насищане и прегряване на парата може да се осъществява многократно. В реалния адиабатен процес, разширението на парата се осъществява с увеличение на ентропията - загуби от триене в турбината и загуби от топлина в околната среда. Тук трябва да се обърне внимание на това, че загубите на топлина от триене ние ги възвръщаме за сметка на допълнително подаване на течна фаза при насищането. Това е възможно, тъй като температурата на парите след разширението е значително по-висока от тази на наситените пари при даденото крайно налягане (фиг.1). Т.е. при разширението, парите на работното тяло с ламбдо-образна характеристика се прегряват и температурата им след турбината е по-висока от температурата на насищане при същото налягане (в разглеждания случай работното тяло е толуол имащ ламбдообразна характеристика). Като цяло, в цикъла се наблюдава процес на разширение в ИЗПАРИТЕЛЕН РЕЖИМ на работа. Този процес значително се различава от процеса на разширение на омега-образни работни тела, като например, водната пара. Последната се разширява в КОНДЕНЗАЦИОНЕН РЕЖИМ на работа т.е. при разширението парите се насищат и при пресичане на дясната погранична линия (линия на кондензация) на диаграмата, започва кондензация на парите.

В резултат на тези свойства на работните тела, може да се направят следните изводи:

1. Преимуществото на НОВАТА технология се изразява в това, че при използването на работни тела имащи ламбда-образни характеристики, коефициентът на превръщане на топлината в механична работа или електрическа енергия е повече от 50%, а при използване на междинни котли или многократно междинно прегряване и насищане, КПД на процеса е повече от 70 %, при това налягането на парите е значително ниско (2-3 пъти) от това на водните пари на действуващите ТЕЦ или АЕЦ-понижен разход на метал.
2. Работните тела с ламда-образни характеристики, създават условия за възстановяване на част от загубената топлина, отдадена при изпарение на изходното работно тяло, а така също и възстановяване на загубите от топлина при разширението в турбината, посредством изпарение на допълнително количество работно тяло. Получената допълнителна пара, съвместно с основната пара, в количество (1+n), преминават през втората турбина, където се разширяват и отдават своята енергия. В крайна сметка се получава повече работа, по-добро използване на топлината и по–висок КПД.
3. Създават се условия за подаване на допълнителни количества на топлина на отделните степени, посредством прегряване при постоянно налягане с последващо насищане, с течно работно тяло, имащо температура по-висока или по-ниска от температурата на насищане на парата, при даденото налягане или посредством подаване на отпадна или нископотенциална топлина.

Тези свойства на работните тела, създават условия и възможности за осъществяване на нискоенергоемки, а в някои случаи енергопроизвеждащи технологични процеси в химическата (производство на сярна-и азотна киселина), нефтохимическата (ароматни, стиролни производства, ректификация, дестилация и т.н.) а също така и много други процеси в промишлеността.

Новото, което се предлага, при избора на работно тяло за преобразуване на топлина в механическа сила или електрическа енергия се явява следното:

1. Като топлоносител да се използват подходящи (по температура, налягане и топлофизични свойства и технически качества) не водни работни тела, имащи ламбда-образни характеристики в T-S и H-S диаграмите;
2. Разширението да се осъществява по “политропа”- многократно прекъснато по адиабата, в изпарителен режим на работа;
3. Подаването на допълнително количество топлина в цикъла, да се осъществява, чрез прегряване на пара, чрез подаване на гореща работна течност, прегрята течност или прегрята пара и течност, преди изпарението, насищането или разширението;
4. Топлоносители имащи ламбда характеристики, позволяват да се използват топлинните загуби, а също и възстановяване на загубите на топлина от триене в работните колела на турбината, след всяко разширение, посредством изпарение на допълнително количество  работно тяло, до температурата на насищане.

Прилагайки новата ламбда технология в производството на двигатели, в т.ч. и авиодвигатели, могат да се получат изключително ефективни авиодвигатели. Разхода на гориво от 6 до 8 пъти по-малко, отколкото съществуващите. Това е възможно, от една страна благодарение прилагането на новата ламбда технология, при която разширението на парата в турбината се осъществява по “политропа”, а от друга-двигателя работи в условията на земята при +30ºС, а в въздуха, при -50ºС, което довежда до изменение на температурата в кондензатора от +30ºС до -50ºС, което от своя страна довежда до по-пълно използване на топлината в цикъла, до по-висок КПД, за сметка на топлината на околната среда.

Всичко това изглежда на пръв поглед като фантастика, но възможностите на новата технология са такива. Прилагането на ламбда технологията и използването на парна турбина в транспорта ще доведе до съкращение разхода на гориво и ще го обезпечи с евтина енергия. Това създава условия и възможности за транспортиране на големи количества товари на големи разстояния, бързо и евтино, за сметка на енергията на околната среда.

Внедрявайки новата технология в сухопътния и воден транспорт, разхода на гориво се намалява до три пъти, когато се работи с топлинни двигатели. Любопитно е това, че внедрявайки новата технология, може да се създадът двигатели работещи без гориво, използвайки топлината на околната среда - вода или въздух. При това, условния КПД на процеса на преобразуване достига от 40 до 60 %.

Ефективно двигателестроене (в т.ч. с използване енергията на околната среда - ОС):

Изводи :

1. Приложението на парните двигатели с ламбда-образно работно тяло в авиостроенето, значително ще се понижи разхода на гориво – до 6 – 8 пъти :
   
   • от приложението на ламбда топлоносители и ламбда технологията  - 3 – 3.5 пъти ;
   • от  изменението на температурата в кондензатора (под действието на околната среда - мощността нараства ) - до 2 пъти ;
2. Възможност да се използва енергията на околната среда и повишаване ефективността на работа на двигателя;
3. Подобряване работата на камерата на изгаряне, която ще работи при температура на изпарението на работното тяло, т.е. стените на камерата на изгаряне ще бъдат от порядъка 300 – 400ºС, при температура на газовете 1000ºС и повече,  при голями натоварвания;
4. Увеличение продължителността на полета без подаване на гориво;
5. За сметка на увеличената мощност на самолета, с височината на полета и намаленото количество гориво на борд, се повишава полезната товароподемност на самолета;
6. Ниските температури на камерата на изгаряне довежда до невидимост на самолета.