| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2228447
ПРИСТРІЙ І СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ З ТЕПЛА ВОДИ
Ім'я винахідника: Мазій Василь Іванович
Ім'я патентовласника: Мазій Василь Іванович
Адреса для листування: 107392, Москва, вул. Знам'янська, 38, корп.2, кв.4, В.І. Мазію
Дата початку дії патенту: 2002.09.19
Пристрій для отримання електроенергії з тепла води складається з аміачного компресора, реактивної аміачної турбіни, вуглекислої турбіни, насоса рідкого двоокису вуглецю, генератора електричного струму і теплообмінників. Спосіб отримання електроенергії з тепла води полягає у використанні води на початку потоку в якості холодильника парів двоокису вуглецю і підігрівача насичених парів аміаку в кінці потоку. Потужність, що виробляється вуглекислої турбіною, використовується на привід аміачного компресора, рідинного насоса високого тиску двоокису вуглецю і для вироблення електроенергії. Винахід дозволять утилізувати тепло води при різній температурі.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід призначений для перетворення тепла води в електроенергію. Винахід може бути використано в народному господарстві; всюди де потрібна електроенергія. Відомі електростанції, що використовують як джерело тепла гарячі джерела води (наприклад, в Ісландії і на Камчатці), для виробництва електроенергії; однак температура гарячої води повинна бути більш 40ºС.
Винахід використовує тепло води при будь-, в тому числі і низькою її температурі, наприклад 3-5ºС, і в цьому відношенні винахід не має аналогів і є піонерським.
Суть винаходу полягає в використанні відмінностей в рівноважних переходах рідина-пар двоокису вуглецю (CO 2) і властивостей насиченої пари аміаку (NH 3).
Так, наприклад, критичні параметри двоокису вуглецю (CO 2)
тобто, аміачний пар ефективніше пара двоокису вуглецю в 2,588 рази.
Відмінності в рівноважних переходах рідина - пар, відмінності в критичних параметрах, а й відмінності в питомих параметрах конденсації (кипіння) і працездатності парів аміаку і парів двоокису вуглецю дозволяють підібрати (розрахувати) такий режим роботи аміачного компресора (АК) і режим роботи вуглекислої турбіни ( УКТ), при якому 1 кг аміаку в контурі аміачного компресора за рахунок тепла, забраного від води при кипінні пари аміаку, забезпечує роботу шести і більше кілограм вуглекислого газу, що знаходиться в контурі вуглекислої турбіни. При цих умовах потужність, вироблювана вуглекислої турбіною (УКТ), більше потужності, потрібної для приводу аміачного компресора, рідинного насоса високого тиску двоокису вуглецю СО2, ця різниця використовується для вироблення електроенергії, електричного струму.
Суть винаходу полягає в тому, що тепло конденсації парів аміаку повністю передається для нагріву (пароутворення) двоокису вуглецю, що знаходиться в контурі вуглекислої турбіни. Конденсація парів двоокису вуглецю відбувається за рахунок нагріву води.
Суть винаходу полягає і у тому, що кипіння парів аміаку відбувається за рахунок охолодження води, тобто за рахунок тепла води. Так як температура кипіння аміаку негативна (-5 º).
І, як показують розрахунки, тепло, віддане воді при конденсації пари СО 2, менше тепла, забраного від води при кипінні пари аміаку NH 3, що і є джерелом енергії для виробництва електроенергії генератором електричного струму, тобто отримуємо електроенергію з тепла води.
Елементарний термодинамічний розрахунок виробляємо за Тепломісткість (ентальпії) і за абсолютними температур.
 |
 |
Схема пристрою зображена на фіг.1, де 1 - аміачний компресор; 2 - аміачно-вуглекислий теплообмінник; 3 - реактивна аміачна турбіна; 4 - ресивер (збірник) рідкого аміаку; 5 - аміачно водяний радіатор; 6 - насос високого тиску рідкого двоокису вуглецю (СО 2); 7 - вуглекислий радіатор; 8 - вуглекисла турбіна (УКТ); 9 - вуглекислий водяний радіатор; 10 - рессивер (збірник) рідкого вуглекислого газу; 11 - генератор електричного струму; 12 - трубопровід проточної води.
На фіг.2 зображено термодинамічний цикл аміачного компресора в координатах ТºК = F (S), абсолютна температура NH 3 (ТºК) в функції ентропії 
, Де лінія а-к - початок кипіння NH 3; лінія до-б - лінія кінця кипіння аміаку; точка "до" - точка критичних параметрів аміаку;
лінія 1 '-2'адіабата (ізоентропа стиснення) вологої пари аміаку; лінія 2'-3'ізотерма (ізобара) конденсації парів аміаку; лінія 3'-4 '- адіобата (ізоентропа) розширення аміаку в реактивної аміачної турбіні (РАТ); лінія 4'-1 'ізотерма (ізобара) кипіння вологих парів аміаку; S 1 '-ентропія початку кипіння аміаку NH 3 при Т = 268 К; S 3 '- ентропія кінця конденсації парів аміаку; S 2 '- ентропія початку конденсації парів аміаку; S 1 "- кінець кипіння аміаку при температурі Т = 268 К.
 |
 |
На фіг.3 зображений термодинамічний цикл вуглекислої турбіни (СО 2) в координатах Т ° К = Ф (S), абсолютна температура двоокису вуглецю (Т ° К) в функції ентропії , Де лінія 1-2 - лінія стиснення рідкого вуглекислого газу; лінія 2-3 - лінія підігріву двоокису вуглецю; лінія 3-4 адіабата (ізоентропа) розширення парів двоокису вуглецю СО2; лінія 4-1 ізотерма (ізобара) кондесаціі парів СО 2; лінія А'-к '- лінія початку кипіння СО 2; лінія к'-б '- лінія кінця кипіння СО 2; точка "до" - точка критичних параметрів СО 2
На фіг.4 зображена реактивна аміачна турбіна (РАТ), вид по стрілці А, де v - швидкість вильоту NH 3 з вихідного сопла РАТ (м / с); w - швидкість окружна вихідного перетину РАТ (м / с); r - радіус колеса РАТ (м).
Без урахування гідравлічних втрат за умови, коли v = w, коефіцієнт корисної дії РАТ дорівнює одиниці.
Елементарний термодинамічний розрахунок.
Фізико-хімічні властивості рівноважного стану рідина-пар двоокису вуглецю (СО 2) беремо з таблиці 28.
Фізико-хімічні властивості рівноважного стану рідина-пар аміаку (NH 3) беремо з таблиці 29.
Таблиці 28; 29 поміщені на стор 234, 236 відповідно в книзі: Т.Н. Андріанова, Б.В. Дзампи, В.Н. Зубарєв, С.А. Ремізов. Збірник завдань з технічної термодинаміки. - М .: Енергоіздат, 1981.
Теплоємність СО 2 в функції температури викладена в таблиці 10 стр.182-183.
Розрахунок аміачного компресора (АК) і реактивної аміачної турбіни (РАТ).
приймаємо:
- Питомий тепло конденсації парів аміаку в ккал.
визначаємо:
1) Питому холодопроизводительность АК - Q о.
2) Питому теплопродуктивність АК = .
3) Роботу, витрачену в циклі АК - Q ак = -Q О.
4) Тепловий коефіцієнт АК
,
,
(Q кип)268 - тепло кипіння аміаку при 
Х 1 - ступінь сухості аміаку в точці 1 ';
Х 4 - ступінь сухості аміаку в точці 4 `;
- Тепло конденсації парів аміаку при Т 2 `= T 3` = 353 K (80ºC).
Ступінь сухості розраховуємо за формулами
Q o - питома холодопродуктивність;
Q o = 305,6033 (0,7986-0,2829) = 157,5996 ккал;
Q ак - питома потужність потрібна для приводу АК:
Q ак = (Q як)353-Q o = 216,1555-157,5996 = 58,5559 ккал;
t - тепловий коефіцієнт АК;
Q РАТ - питома потужність реактивної аміачної турбіни (РАТ) розраховується за формулою з рівняння Бернуллі
Приймаємо: V 3 = 10 м / с,
Розрахунок вуглекислої турбіни (УКТ).
- Питома потужність УКТ.
Приймаємо для УКТ:
T 3 = 343 K; P 3 =? Т 4 = 303 K; P 4 = 70,66кг / м 2 K = 1,275;
Q CO2 = Cp 3 T 3 -Cp 4 T 4 = 0,8878 · 343-0,8486 · 303 = 47,3896кДж / кг;
- Потрібне кількість двоокису вуглецю (СО 2) (кг):
Q р - располагаемое тепло (ккал):
Q p = (Q як)353 = 216,1555 ккал.
Q n - тепло потрібне для роботи УКТ (ккал):
- Тепло конденсації пари СО 2 при Т 4 = T 1 = 303 К
З таблиці 10; 28
Q n = 11,32 + 14,7129 = 26,0329 ккал.
тоді
q СО2 - потужність УКТ;
q СО2 = 11,32 · 8,3032 = 93,99 кг.
Q cm - питома потужність рідкого двоокису вуглецю:
p - ккд розширення СО 2,
приймаємо p = 0,92; 
q cm - потужність потрібна для стиснення двоокису вуглецю:
- Корисна потужність, що виробляється генератором електричного струму зарахунок тепла води
або 76,65 Нw або 104,7357 к.с.
Q в '- тепло, отримане з води (ккал);
Q в '= Q o = 157,996 ккал;
Q в "- тепло, віддане в воду (ккал);
Q е - корисне тепло;
Q е = 18,3962 ккал;
Q - располагаемое тепло;
.
втрати тепла
q = Q- Q е = 35,4354-18,3962 = 17,0392 ккал,
е - коефіцієнт корисного використання тепла:
Винахід вирішує енергетичну і екологічну проблему на землі.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Пристрій для отримання електроенергії з тепла води, що складається з аміачного компресора, реактивної аміачної турбіни, вуглекислої турбіни, насоса рідкого двоокису вуглецю, генератора електричного струму, теплообмінників, що відрізняється тим, що вихід з аміачного компресора пов'язаний з аміачно-вуглекислим теплообмінником, вихід з аміачно-вуглекислого теплообмінника пов'язаний з входом в реактивну аміачну турбіну, вихід з реактивної аміачної турбіни пов'язаний з входом в аміачно-водяний радіатор, встановлений в проточній воді трубопроводу, вихід з аміачно-водяного радіатора пов'язаний з входом в аміачний компресор, вихід рідкої двоокису вуглецю з насоса високого тиску пов'язаний з вуглекислим радіатором, встановленим в аміачно-вуглекислому теплообміннику, вихід з вуглекислого радіатора пов'язаний з входом в вуглекислу турбіну, вихід з вуглекислого турбіни пов'язаний з вуглекисло-водяним радіатором, встановленим в потоці води трубопроводу, вихід з вуглекисло-водяного радіатора пов'язаний з входом в насос високого тиску рідкого двоокису вуглецю; вуглекисла турбіна, насос високого тиску рідкого двоокису вуглецю, аміачний компресор, реактивна аміачна турбіна, генератор електричного струму - все встановлені на одному валу.
2. Спосіб отримання електроенергії з тепла води полягає у використанні води на початку потоку в якості холодильника парів двоокису вуглецю і підігрівача насичених парів аміаку в кінці потоку, потужність, що виробляється вуглекислої турбіною, використовується на привід аміачного компресора, рідинного насоса високого тиску двоокису вуглецю і для вироблення електроенергії, при цьому температура аміаку перед надходженням в аміачний компресор Т 1 '= 268К (-5 º), тиск аміаку перед надходженням в аміачний компресор Р 1' = 3,475 кг / см 2, температура аміаку на виході з аміачного компресора Т2 '= 353К (80ºС), тиск аміаку на виході з аміачного компресора Р 3 '= 34,55 кг / см 2, температура двоокису вуглецю на вході в вуглекислу турбіну Т 3 = 343К, тиск двоокису вуглецю на вході в вуглекислу турбіну Р 3 = 127, 2038 кг / см 2, температура двоокису вуглецю на виході з вуглекислого турбіни Т 4 = 303К (30ºС), тиск двоокису вуглецю на виході з вуглекислого турбіни Р 4 = 70,6688 кг / см 2, при цих параметрах тепло нагріву від конденсації пари двоокису вуглецю одно 122,1662 ккал, а тепло кипіння парів аміаку одно 157,5935 ккал, отримане тепло з води 157,5995-122,1642 = 35,4354 ккал витрачається на виробництво електроенергії 18,3962 ккал, залишок 35,4354-18, 3942 = 17,0392 ккал складають втрати, коефіцієнт корисної дії пристрою
Версія для друку
Дата публікації 07.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.