| 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 RU2184873
СИЛОВА ВСТАНОВЛЕННЯ НА СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
Ім'я винахідника: Ісачкін Анатолій Федорович
Ім'я патентовласника: Ісачкін Анатолій Федорович
Адреса для листування: 188650, Ленінградська обл., М Сертолово 1, вул. Шкільна, 1, кв.29, А.Ф.Ісачкіну
Дата початку дії патенту: 2000.12.13
Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до пристроїв, що перетворює теплову енергію в електричну. У силовій установці на сонячній енергії робоча речовина випаровується за рахунок сонячної енергії, а конденсується охолоджувачем, яким може бути будь-яка речовина навколишнього середовища, постійно має низьку температуру. При відсутності такої речовини використовується будь-який рідкий охолоджувач, який сам охолоджується в теплообміннику речовиною навколишнього середовища в періоди найнижчою його температури. Для роботи установки не тільки коли світить Сонце, а й в будь-який інший час є накопичувальні ємності, ретельно теплоізольовані, для гарячого теплоносія і для охолодженого, а при використанні додаткового охолоджувача - для охолоджувача, який відібрав тепло у відпрацьованої пари, і для охолоджувача, який віддав це тепло речовині навколишнього середовища. В результаті забезпечується значний перепад температур випаровування і конденсації робочої речовини і досить високий ККД установки, більше 10%.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до пристроїв, що перетворює теплову енергію в електричну.
Відомі силові установки з паровою турбіною, що перетворюють теплову енергію в електричну, відомий "Агрегат для перетворення теплової енергії в електричну", що складається з котла на органічному рідкому або газоподібному паливі, конденсатора, детандера, енергопреобразующего блоку, що приводиться детандером, теплообмінників, з'єднаних один з котлом , а інший з конденсатором, трубопроводів, що з'єднують ці елементи. Робочим тілом переважно є охолоджуюча текуче середовище, підвладна класичного циклу Ренкіна, яка відбирає енергію від зовнішнього джерела тепла і перетворює її в електричну енергію в блоці, яким може бути турбогенератор (див. Патент Франції 2590934 від 5.06.87 р, F 01 До 25 / 08, F 01 М 11).
Всі сучасні силові установки в основному використовують для перетворення енергії будь-якого палива, при цьому використовується корисно лише незначна частина енергії палива, а інша (основна) частина енергії у вигляді тепла марно викидається в навколишнє середовище, яка при цьому одночасно ще забруднюється і шкідливими покидьками , відпрацьованими газами, що виходять при горінні палива.
Самим екологічно чистим джерелом енергії є сонячна енергія, і багато хто вже прагнуть використовувати цю енергію за допомогою фотоелектропреобразователей або, зокрема, сонячну енергію, накопичену водою, як показано нижче.
Так, наприклад, відома теплова силова установка ОТЕС, побудована в 1981 р на острові Науру, яка восени 1981 року почала давати електричний струм потужністю 100 кВт, не витрачаючи при цьому ні якого палива, а використовуючи лише тепло води, навколишнього острів (див . Н.В. Вершинський "Енергія океану", М .: Наука, 1986 р, с. 144-148).
Установка складається з фреонової турбіни з генератором, випарника, конденсатора, насоса подачі теплої води і насоса холодної води. Фреон випаровується в нагрівачі за рахунок тепла води поверхневого шару океану, щогодини випаровується 75 т (20,8 кг / сек) фреону. Для випаровування такої кількості фреону через нагрівач (випарник) прокачується щогодини 1450 т теплої води з поверхневого шару океану. Вода надходить в нагрівач з температурою 29,8 o С, а виходить з випарника при температурі 27,3 o С, віддаючи при цьому 4209 кВт теплової енергії. Подача гарячої води в випарник здійснюється за допомогою насоса, двигун якого споживає 27,8 кВт.
Виходячи з випарника, газоподібний фреон здійснює роботу в турбіні, вал якої пов'язаний з генератором потужністю 100 кВт. Далі пари фреону надходять в холодильник, де конденсуються. З цією метою через конденсатор безперервно прокачується холодна глибинна вода в кількості 1410 т / год. Холодна вода входить в конденсатор при температурі 8,1 o С, а виходить при температурі 10,6 o С, відбираючи при цьому 4098 кВт теплової енергії. Для прокачування холодної води є насос, що споживає 43,3 кВт. Для забезпечення циркуляції фреону, в замкнутій системі установки є ще третій насос, що споживає 15,3 кВт. З отриманих 100 кВт електроенергії на роботу самої установки використовується 86,4 кВт, а на сторонні корисні цілі всього 13,6 кВт, т. Е. ККД самої установки дорівнює 100: 4209 = 0,024 або 2,4%, а ККД корисного використання дорівнює 13,6: 4209 = 0,003 або всього 0,3%, т. е. вкрай низький.
ККД такої установки вкрай низький тому, що різниця температур випаровування і конденсації робочої речовини дуже мала, всього 19 o С, в той час, як сонячні промені можуть нагрівати предмети з чорною поверхнею до 100 o С і навіть більше, і майже в будь-якому місці Землі можна знайти речовину навколишнього середовища з температурою близько +10 o с і навіть нижче, це, наприклад, в горах вода гірських річок і струмків, у водоймах вода з глибини, вода зі свердловин, пробурених в землі на глибину 20 і більше метрів, в пустелях повітря в нічний час, тому забезпечити різницю температур випаровування і конденсації робочої речовини, при перетворенні сонячної енергії, в межах 70-90 o с не складе великих труднощів, а це дозволить перетворювати сонячну енергію з ККД більше 10%.
Поставлена задача - збільшення ефективності перетворення сонячної енергії.
Для цього використовується силова установка, що складається з турбіни з низкокипящим робочою речовиною, випарника і конденсатора, при цьому робоча речовина випаровується у випарнику за рахунок сонячної енергії, що надходить у випарник через теплоносій, випаровування робочої речовини відбувається в теплообміннику, однією порожниною якого є випарник, а в інший порожнини проходить теплоносій, нагрітий сонячною енергією. Конденсатором є інший теплообмінник, в одній порожнині якого проходить відпрацьована пара, а в інший -охладітель, який відбирає тепло у відпрацьованої пари, перетворюючи його в рідину, охолоджувачем може бути будь-який рідка або газоподібна речовина навколишнього середовища в місці знаходження установки, постійно має температуру близько +10 o С і нижче. Якщо такої речовини навколишнього середовища з постійною низькою температурою немає, як, наприклад, в пустелі, то можна, як охолоджувач, використовувати рідину, охолоджуючи її в нічний час холодним повітрям в додатковому теплообміннику. Для того щоб установка могла працювати не тільки вдень, в години коли світить Сонце, а й в будь-який інший час, є накопичувальні ємності, ретельно теплоізольовані, одна - для гарячого теплоносія, інша - для холодного теплоносія, а при використанні додаткового теплообмінника для охолодження охолоджуючої рідини і є дві ємності, одна - для охолоджувача, що надходить з теплообмінника, де він віддав тепло речовині навколишнього середовища, інша - для охолоджувача, що надходить з конденсатора, де він відбирає тепло у відпрацьованої пари, перетворюючи його при цьому в рідину. В результаті всього цього буде забезпечений досить високий перепад температур випаровування і конденсації робочої речовини відповідно і досить високий ККД перетворення сонячної енергії.
На кресленні показана схема силової установки, деякі варіанти.
 |
Силова установка складається з турбіни 1, генератора 2, конденсатора 3, насоса 4 для перекачування робочої рідини, випарника 5, порожнини 6, ємності 7 для охолодженого теплоносія, насоса 8 для перекачування теплоносія, сонячного колектора 9, в якому теплоносій сприймає енергію сонячних променів, ємності 10 для гарячого теплоносія, насоса 11 для подачі гарячого теплоносія, порожнини 12, в якій проходить охолоджуючу речовину, при необхідності, накопичувальної ємності 13, в яку надходить охолоджувач, який відібрав тепло, насоса 14, що подає охолоджувач, порожнини 15, теплообмінника, в якому охолоджувач віддає тепло навколишньому речовині, накопичувальної ємності 16, в яку надходить охолоджувач, який віддав тепло, насоса 17, що подає охолоджуючу рідину в конденсатор, сполучних трубопроводів 18, теплоізоляції 19. Працює силова установка в такий спосіб. Падаючі сонячні промені нагрівають в сонячному колекторі 9 теплоносій, одночасно в контурі парової турбіни 1 насос 4 проганяє робоча речовина, створюючи при цьому необхідний тиск в контурі, робоча речовина, проходячи через випарник 5, випаровується за рахунок сонячної енергії, перенесеної в порожнину 6 теплообмінника I теплоносієм, який подається насосом 8 через колектор 9, де теплоносій і відбирає енергію у сонячних променів, а потім надходить в накопичувач 10, з накопичувача 10 насосом 11 теплоносій подається в порожнину 6 теплообмінника I, порожниною якого є і і випарник 3, де і відбувається випаровування робочої речовини за рахунок сонячної енергії, робочий пар надходить в турбіну 1, де частина енергії робочого пара турбіна 1 з генератором 2 перетворять в електроенергію, а відпрацьована пара надходить в теплообмінник II в конденсатор 3, де віддає тепло охолоджувача, що проходить в порожнині 12 теплообмінника II, віддаючи тепло, відпрацьована пара перетворюється в рідину, яка насосом 4 проганяється у випарник 5 (і т.д.), а охолоджує речовину, відібравши тепло у відпрацьованої пари, надходить в навколишнє середовище або при відсутності природного охолоджувача в накопичувальну ємність 13, з якої насосом 14 подається в порожнину 15 теплообмінника III, де віддає тепло речовині навколишнього простору, в періоди найнижчою його температури, і надходить в накопичувальну ємність 16, з якої насосом 17 подається в порожнину 12 і далі знову йде по контуру. В результаті буде забезпечений досить високий перепад температур випаровування і конденсації робочої речовини відповідно і досить високий ККД перетворення сонячної енергії силовою установкою. |
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Силова установка на сонячній енергії, що містить генератор, випарник, конденсатор і турбіну з низкокипящим робочою речовиною, в якій випаровування робочої речовини відбувається за рахунок сонячної енергії, що надходить до випарника через теплоносій, а конденсація робочої речовини відбувається за допомогою рідкого охолоджувача, який відбирає тепло у відпрацьованої пари, перетворюючи його в рідину, що відрізняється тим, що охолоджувач проходить через теплообмінник, де він віддає відібране у відпрацьованої пари тепло речовині навколишнього середовища в періоди найнижчою його температури, а установка містить ретельно теплоізольовані накопичувальні ємності для гарячого теплоносія і для охолодженого теплоносія, ємності для охолоджувача, який відібрав тепло у відпрацьованої пари, і для охолоджувача, який віддав це тепло в теплообміннику речовині навколишнього середовища, в періоди його найнижчою температури.
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.