ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и преобразования ее в механическую работу

Классы МПК:F03G7/00 Устройства для получения механической энергии, не отнесенные к другим рубрикам или использующие источники энергии, не отнесенные к другим рубрикам
Патентообладатель(и):Маркелов Василий Фотеевич
Приоритеты:
подача заявки:
1989-09-27
публикация патента:

Использование: изобретение относится к способам преобразования энергии давления газа и тепловой энергии жидкости в механическую и электрическую энергию и может быть использовано, например, в гидро- и теплоэнергетике для утилизации тепла жидких сред. Сущность изобретения: сжатый компрессором газ подают под поплавки-ковши, погруженные в жидкость, подаваемую из отводящего водяного канала ТЭС или обводного канала рек. Поплавки-ковши с газом всплывают под действием силы Архимеда, при этом жидкость передает свое тепло расширяющемуся газу. Перемещение поплавков-ковшей преобразуется трансмиссией во вращение вала электрического генератора. Компрессор сжатия газа охлаждают потоком жидкости, проходящим через емкость ковшового пневмогидродвигателя между ее нижней и верхней частями. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2059110

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для преобразования в механическую и электрическую энергию потенциальной энергии давления и тепловой энергии, запасенной в воде и в воздухе.

Известен способ преобразования потенциальной энергии воды в гидроэлектростанциях в энергию вращения гидротурбин разного типа, расположенных на нижнем уровне водоема и соединенных с водохранилищем [1]

Однако этот способ позволяет использовать только потенциальную гидравлическую энергию воды и не позволяет использовать тепловую энергию, запасенную в объеме воды водохранилища.

Известен также способ преобразования энергии жидкости и газа в механическую путем подачи сжатого газа под поплавки-ковши, погруженные в жидкость, заполняющую емкость ковшового пневмогидродвигателя, перемещения поплавков-ковшей с газом в емкости вверх под действием силы плавучести Архимеда с расширением газа по мере всплытия [2]

Недостатками этого способа являются уменьшенные крутящий момент и мощность и увеличенные гидравлические потери, что обусловлено перемещением поплавков-ковшей по круговой траектории с уменьшенными плечами сил Архимеда относительно оси вращения и преждевременным переворачиванием и опорожнением поплавков-ковшей, а также то, что не предусмотрено преобразование тепловой энергии жидкости в полезную работу.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ преобразования энергии жидкости и газа в механическую и электрическую энергию путем сжатия газа компрессором и подачи его под поплавки-ковши, погруженные в жидкость, заполняющую емкость ковшового пневмогидродвигателя, перемещения поплавков-ковшей с газом в емкости вверх под действием силы плавучести Архимеда с расширением газа по мере всплытия до полного заполнения газом поплавков ковшей и с передачей тепла от жидкости расширяющемуся газу, перемещения поплавками ковшами связанной с ним бесконечной вертикальной трансмиссии, вращения трансмиссией ротора генератора электрической энергии и освобождения от газа поплавков-ковшей при их переворачивании [3]

Недостатками способа-прототипа являются его невысокая эффективность, обусловленная неизотермичностью процесса сжатия газа в компрессоре и недостаточной регенерацией выделяющегося при этом сжатии тепла, преобразования тепла саккумулированного в воде, а также то, что не предусмотрено преобразование в полезную работу энергии давления жидкости. Отсутствие формулы среднего действующего объема воздуха не позволяет определять оптимальные параметры пневмогидродвигателя, что также снижает КПД.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей способа путем утилизации тепла сжатия газа и дополнительного использования для получения полезной работы потенциальной энергии давления жидкости и тепла, запасенного в водоеме и в водах систем охлаждения тепловых и АЭС, а также геотермальных источников.

Для этого при преобразовании энергии жидкости и газа в механическую и электрическую энергию путем сжатия газа компрессором и подачи его под поплавки-ковши, погруженные в жидкость, заполняющую емкость ковшового пневмогидродвигателя, перемещения поплавков-ковшей с газом в емкости вверх под действием силы плавучести Архимеда с расширением газа по мере всплытия до полного заполнения газом поплавков ковшей и с передачей тепла от жидкости расширяющемуся газу, перемещения поплавками-ковшами связанной с ними бесконечной вертикальной трансмиссии, вращения трансмиссией ротора генератора электрической энергии и освобождения от газа поплавков-ковшей при их переворачивании, компрессор сжатия газа охлаждают потоком жидкости, проходящим через емкость ковшового пневмогидродвигателя между ее нижней и верхними частями, а расчет действующего объема воздуха ведут по формуле

Vд= Vспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+0,5Pспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 где Vд действующий объем газа;

Uo объем сжатого газа при абсолютном давлении;

Р коэффициент давления, зависящий от высоты столба воды;

t температура воды;

t1 температура воздуха.

Жидкость в емкость ковшового пневмогидродвигателя подают из отводящего водяного канала тепловой электростанции или обводного канала рек, а освобождение поплавков ковшей от газа производят ниже уровня жидкости в емкости.

Жидкость в нижнюю часть емкости ковшового пневмогидродвигателя подают из водохранилища ГЭС трубопроводом, проходящим сквозь плотину вновь строящихся или сифоном в реконструируемых ГЭС, а из верхней части емкости пневмогидродвигателя, расположенной на уровне воды в водохранилище, воду подают в гидротурбину через переточный трубопровод.

На фиг. 1 изображен пневмогидродвигатель воздуха; на фиг. 2 то же, поперечный разрез по оси верхнего колеса; на фиг. 3 схема установки пневмогидродвигателей при использовании тепла водных стоков тепловых электростанций, АЭС и термальных вод; на фиг. 4 установка пневмогидродвигателей у плотины ГЭС для использования гидравлической и тепловой энергии воды в водохранилище.

Возможность получения значительного количества энергии предлагаемым способом подтверждается следующими выводами и расчетами.

Используются свойства химических элементов и их соединений (смесь газов, составляющих воздух, и соединение водорода и кислорода, составляющих воду), определяющих как изначальную, так и приобретенную их неравновесность, необходимое условие для создания постоянно действующей машины.

Закон Архимеда рассматривается как следствие Закона сохранения энергии, когда выталкивающая сила при равных температурах жидкости и тела рассматривается как следствие действия разности затрат энергии на создание или фазовый переход из одного состояния в другое с изменением плотности тела при неизменяемой плотности жидкости, которая определяет степень плавучести положительную, когда выталкивающая сила больше силы втягивания, нулевую, когда сила выталкивания и сила втягивания равны, и отрицательную, когда сила выталкивания меньше силы втягивания. Формула Закона Архимеда предлагается в следующей редакции.

На тело, погруженное в жидкость, действует сила, определяемая разностью затрат энергии на создание жидкости и тела или на переход в иное агрегатное состояние, сопровождающееся изменением плотностей (если жидкость не вода), а также количеством энергии, саккумулированной жидкостью и телом в пределах температур образования или перехода в иное состояние (растопление, затвердевание, газообразование).

Выталкивающая сила, действующая на подведенный под столб воды или иной жидкости начальный объем газа, обладающий положительной плавучестью, больше силы, необходимой для преодоления давления столба жидкости над напорным патрубком источника сжатого газа, на величину силы, обеспечивающей положительную плавучесть.

Выталкивающая сила, действующая на обладающий положительной плавучестью объем газа, подведенный под столб воды при равных температурах воды и газа, увеличивается по мере всплытия и уменьшения давления над ним с увеличением объема газа на величину первоначального объема через каждые 10 м всплытия (1 ат.).

Выталкивающая сила увеличивается практически при неизменной плотности воды в пределах температур от 0 до 100оС, тогда как газ увеличивает свой объем на 1/273 первоначального объема на каждый градус повышения температуры, т. е. меняет плотность в зависимости от количества затраченной энергии интенсивнее воды, нарушая равновесие энергопотенциалов воды и воздуха, и наблюдается при разности температур жидкости и газа.

Выталкивающая сила увеличивается, так как подвод воздуха практически происходит в изолированной системе воды с ее низкой теплопроводностью (адиабатный процесс), когда при падении давления на 1 ат происходит понижение температуры воздуха примерно на 24о.

Это позволяет осуществлять переток теплоты от воды к воздуху, извлекать энергию при равных температурах воды и воздуха и близких к 0оС.

Полезную работу совершает средний действующий объем воздуха, который при взаимодействии с водой определяется из соотношения

Vд= Vспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+0,5Pспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 при этом ( 1 + 0,5 P) отражает изначальную не- равновесность, а способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 приобре- тенную, где Vд действующий объем газа;

Vo объем сжатого газа при абсолютном давлении;

P коэффициент давления, зависящий от высоты столба воды;

t температура воды;

t1 температура воздуха.

Известно, что все химические элементы в Периодической системе расположены по принципу неравновесности. Невозможно отрицать, что на их создание природой затрачено разное количество энергии и эта разность определила их место в системе, определила и их свойства плотность, теплоемкость и теплопроводность. В этом ряду есть водород, железо и ртуть. В ртути всплывает и водород и железо, но вот количество произведенной при этом работы будет больше при всплытии водорода, чем у железа. Но и стоят они в системе не рядом и обладают разной плотностью, теплоемкостью, теплопроводностью и т.д. Это один из примеров того, когда работа совершается за счет изначальной неравновесности.

Когда подведенный под столб воды объем воздуха увеличивается не только за счет уменьшения давления над ним при всплытии, а еще и за счет повышения температуры, то в этом случае работа производится как за счет изначальной неравновесности, так и приобретенной.

Известно, что на растопление 1 г льда, взятого при 0оС, необходимо затратить 80 кал. На растопление 1 т льда, взятого при 0оС, требуется затратить 93 кВтспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110ч, при этом вода будет иметь температуру, близкую к 0оС (точка перехода из твердого состояния в жидкое). Это значит, что в 1 т воды при температуре, близкой к 0оС саккумулировано не менее 93 кВтспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110ч энергии.

Вода это одно из состояний воды как вещества (жидкое), но вода еще и расплав льда и лед в ней плавает. Но в своем расплаве плавает и свинец и железо (проводился опыт со свинцом), т.е. твердое состояние вещества плавает в своем расплаве. На приготовление расплава свинца была затрачена энергия, создающая разницу в энергиях жидкого и твердого состояния вещества. Если на приготовление расплава свинца расходуют искусственно полученную энергию и получают выталкивающую силу, обеспечивающую положительную плавучесть, то расплав льда (воду) и сам лед нам приготовила природа, которая поддерживает необходимый энергетический режим, при котором вода находится в жидком состоянии, а количество энергии, саккумулированной в 1 м3 воды при температуре, близкой к 0оС, сравнимо с количеством энергии, выделяемой при сжигании 1 м3 дров.

К горлышку бутылки привяжем груз так, чтобы бутылка в воде плавала и занимала полупогруженное вертикальное положение. Выпустим часть воздуха, заменив его водой, и добьемся такого положения, когда бутылка только начнет тонуть и заткнем под водой пробкой, превратив ее в герметичный поплавок. Сменив воду на горячую, опустим бутылку в воду. Температура холодной воды 0оС, горячей +45оС. Бутылка как и в холодной воде затонет. При этом объем воздуха, количество вещества и плотность остались неизменны, но изменилась внутренняя энергия воздуха. Вынем под водой пробку, превратив бутылку в поплавок колокол. Бутылка всплывет и выступит над водой около 10 мм. Перед опусканием бутылки в воду резиновым кольцом отметим уровень воды в бутылке. Под горячей водой заткнем пробку и вынем бутылку из воды. Под действием внутренней энергии расширившийся объем воздуха вытеснил воду из бутылки. Зная первоначальный объем воздуха в бутылке, полученный объем и температуру холодной и горячей воды, при расчете получим, что увеличение первичного объема воздуха составило 1/273 на каждый градус повышения температуры воздуха, а это формула Закона Гей-Люссака, которая выглядит следующим образом

V Vспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 20591101+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 tспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 где t разность температур воды и воздуха;

Vo первичный объем воздуха.

Когда мы отрегулировали бутылку на начало момента погружения, создав условия занятия бутылкой безразличного положения, мы таким образом уравняли две силы силу притяжения и силу выталкивания, т.е. приблизили эти условия к условиям невесомости. Отрегулированную таким образом бутылку или емкость с открытой нижней частью опустим утром в холодную воду естественного водоема (вода за ночь успела остыть, а перепады температур, например, в степях Казахстана достигают 25-30оС, который можно увеличить за счет подключения солнечного коллектора). Бутылка или емкость затонет. По мере прогрева водоема Солнцем, а мощность солнечного излучения в среднем равна 1 кВт/м2, воздух в бутылке или емкости одновременно с водой водоема начнет прогреваться и из-за разного коэффициента объемного расширения, связанного с теплоемкостью, начнет увеличиваться в объеме быстрее чем вода, вытесняя ее из бутылки. Бутылка или емкость всплывает и в зависимости от размеров бутылки или емкости, перепада температур произведет работу. Вечером вода начнет остывать и к утру бутылка или емкость не просто затонет, а будет втянута в воду, при этом, если перепад температур будет равным, то будет произведено и равное количество работы, что и при выталкивании. С началом прогрева водоема Солнцем начнется всплытие и цикл повторится. Мы получили довольно эффективную постоянно действующую солнечную установку типа работающего вечного двигателя второго рода, в котором разность в затратах энергии на создание двух неравновесных сред способствует извлечению солнечной энергии, создавшей приобретенную неравновесность взаимодействующих веществ и сред. Когда мы отрегулировали бутылку в холодной воде на начало момента погружения, заменив часть воздуха водой, мы таким образом убрали часть выталкивающей силы, обеспечивающей всплытие (положительная плавучесть), одновременно уравняли количество вещества вытесненной бутылкой воды и самой бутылкой с прицепленным к ней грузом и ее содержимым (вода, воздух), т.е. вес бутылки с водой, грузом и воздухом в ней равен весу вытесненной воды, т.е. выталкивающая сила равна нулю. Чтобы добиться такого положения, мы убрали не часть силы притяжения, а часть выталкивающей силы, а это значит, что если бы сила притяжения в этом случае и присутствовала, то для тела с положительной плавучестью она была бы все равно меньше выталкивающей силы, т.е. в данном случае ее нет и она не может возникнуть пока отрегулированная на нулевую плавучесть бутылка будет находиться в воде, а разность энергопотенциалов в равных количествах веществ будет равна нулю, так как выталкивающая сила, действующая на неизменяемый объем тела, не зависит от глубины погружения, тем более когда вместо твердого тела применен газ с его положительной плавучестью, способностью увеличиваться в объеме по мере всплытия и изменения температуры.

Таким образом на тело, находящееся в условиях нулевой плавучести, действуют две противоположно направленные и равные силы сила выталкивания, направленная вверх, и сила втягивания направленная вниз, при этом сила выталкивания увеличивается при увеличении положительной разности энергопотенциалов воды и воздуха при полном отсутствии силы притяжения, а сила втягивания при ее отрицательной разности. Проследим сделанные выводы на формулах.

На поверхности Земли сила притяжения равна

F=mспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110q. где m масса тела;

q ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2;

На поверхности Земли выталкивающая сила равна

F=Vспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110Dспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110q где V объем тела;

D плотность жидкости (в данном случае воды);

q ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2.

Но Vспособ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110D равно m. Таким образом, на любой объем жидкости в столбе этой жидкости на любой глубине действует выталкивающая сила, равная силе притяжения, а это то же самое безразличное положение тела в жидкости, как в нашем случае с бутылкой, Это тот случай, если бы мы закачивали под столб воды воду и при возврате вытесненной воды через турбину, имеющую КПД1, получили бы количество энергии, равное затраченному, но мы закачиваем под воду не воду, а обладающий положительной плавучестью воздух. Если считать воду за тело, то при погружении или подводе единицы объема воды в воду выталкивающая сила должна бы быть равной весу вытесненной этим объемом воды того же количества воды, т.е. равна единице, но мы доказали, что это не так, хотя энергию на ее подвод затратили и в этом случае происходит простое перекачивание энергии на подвод и вытеснение равного количества вещества, а это значит, что если мы закачиваем под воду единицу количества вещества воздуха, то затраты энергии будут равны затратам на подвод того же количества вещества воды (не путать с объемом). Закон Архимеда гласит, что выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна весу жидкости, вытесненной этим телом. Подсчитаем ее для 1 м3 воды. Плотность воды 10000 кг/м3.

F=V способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110D способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110q, F=м3 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110т/м3 9,81=9,81 Тс=981 кгС.

А ведь должно быть вытеснено 1000 л, выталкивающая сила должна быть 1000 кгС. Куда делись 19 кг?

Проследим этот случай на примере с подводом воздуха.

Плотность воздуха 1,293 кг/м3 и на подвод этого количества вещества требуется столько же энергии, сколько на подвод 1,293 кг воды, но если это количество вещества воздуха занимает объем 1 м3 и столько же вытесняет воды, то сила плавучести равна 1000 кг 1,293 кг=998,707 кгС, а количество вытесненной воды 998,707 кг+1,293 кг=1000 кг. Потерю плавучести в 19 кгС можно объяснить тем, что 9,81 м/с2 не ускорение, а коэффициент распределения энергии (ее плотности), который не может быть одинаков для всех зон Земли, а также и космоса. Ошибка почти в 2% особенно в энергетике влечет за собой огромные потери. Снова все сводится к разности затрат энергии.

Рассмотрим более подробно следствие, вытекающее из Закона Архимеда. Плавающее тело погружено некоторой своей частью в жидкость: погруженная часть вытесняет по весу столько жидкости, сколько весит все тело.

Таким образом, можно сказать, что на плавающее тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженной частью, и ошибемся. Ведь находящийся над поверхностью воды воздух, также обладающий положительной плавучестью, можно принять за плавающее тело. Однако при постоянном количестве растворенного в воде воздуха (втянутого) никакого погружения воздуха в воду нет, но он по сравнению с частично погруженным в жидкость телом и выталкивается из нее без остатка, т.е. с большей силой, хотя столб воздуха над этим телом может превышать вес тела. Но вот, если мы будем погружать на какую-то глубину плавающее тело и столб воздуха над этим телом, то на погружение столба воздуха мы затратим энергии значительно больше, чем на погружение тела. В обоих случаях нам пришлось бы преодолевать силу плавучести.

А мы убедились, что выталкивающая сила на этапе всплытия при равных температурах воды и воздуха больше силы притяжения, как это было в опыте с бутылкой: для того чтобы привести систему бутылки и окружающей среды в равновесное состояние (нулевая плавучесть), мы убрали часть выталкивающей силы, а не силы притяжения, и действующая в этом случае выталкивающая сила может быть объяснена только изначальной неравновесностью взаимодействующих сред и веществ, на создание которых природа затратила разное количество энергии. Неравновесность необходимое условие для создания периодически действующей машины, что не противоречит ни Закону сохранения энергии, ни Второму закону термодинамики. Но если твердое тело мы не можем подвести под столб жидкости, не преодолев силу плавучести (погружение надо вести с поверхности водоема), то воздух мы подвести можем, минуя затраты энергии на преодоление плавучести. Это еще одно доказательство, почему на подвод объема воздуха под столб воды энергии требуется меньше, чем на преодоление давления воды над напорным патрубком источника сжатого воздуха, что хорошо видно на фиг. 1. А так как и первичный подведенный объем воздуха обладает положительной плавучестью, то понятно, что при всплытии получим выигрыш в энергии за счет отобранной у воды теплоты и разности затрат энергии на создание жидкости и тела.

Возьмем воронку, перевернем ее соском вверх и опустим в воду так, чтобы нижняя расширенная часть не доходила до дна сосуда, верхняя была на уровне воды или чуть выше. Трубкой подведем под воронку воздух. Убедимся в том, что вытесненная из воронки вода не просто переливается из соска, а фонтанирует на значительную высоту, т. е. почти неувеличившийся объем воздуха за счет силы плавучести создает выталкивающую, которая не наблюдается при подводе такого же объема воды, когда при КПД 1 мы могли бы получить количество энергии, равное затраченному. Но на подвод воздуха мы тратим энергии меньше, чем на подвод воды, тем не менее получаем выигрыш в энергии. Это не принцип, на котором основано действие инжектора или эжектора, а явление, обусловленное разностью затрат энергии на создание воды и воздуха (изначальная неравновесность), которая определяет их свойства.

Известно, что объем воздуха при падении давления на 1 ат увеличивается на величину первоначального объема, но работает на производство работы средний действующий объем воздуха (см. фиг. 1), который выражается уравнением

Vд= Vo+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 P где Vo объем воздуха первичного заполнения на глубине Н при одинаковых температурах воды и воздуха;

Н высота столба воды;

Р коэффициент давления, зависящий от высоты столба воды, т.е. Нм/10 м=Р на уровне нижнего поплавка-колокола, тогда

Vд= Vo+ способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110P способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 + способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110 Vo(1+0,5P)

Данное уравнение позволяет вести расчет получения энергии за счет изначальной неравновесности при равных температурах воды и воздуха, рассчитать оптимальные параметры установок, что позволит исключить потери воздуха и повысить КПД, а Закон Гей-Люссака расчет получения дополнительной энергии за счет приобретенной неравновесности, когда температуры воды и воздуха не равны.

Устройство содержит компрессор 1, соединенный трубопроводом 2 с емкостью 3 ковшового пневмогидродвигателя 4 в месте расположения его нижнего поплавка-ковша 5. Последний шарнирно закреплен на оси 6, концы которой закреплены на цепях или канатах бесконечной вертикальной трансмиссии 7, несущей ролики 8, входящие в гнезда колес 9, при этом цепи или канаты трансмиссии размещены в пазах 10 колес 9. Последние закреплены на осях 11, установленных с возможностью вращения в опорах 12, смонтированных в стенках емкости 3, представляющей собой башню или шахту, заполненную жидкостью. Внутри емкости 3 установлены вертикальные направляющие 13 для поплавков-ковшей 5. Оси 11 связаны передачей 14 с электрогенератором 15, а система охлаждения компрессора 1 магистралью 16 сообщена с верхней и нижней частями емкости 3.

Для использования тепла водных стоков ТЭС и термальных вод устраивают шахту 17, разделенную вертикальной перегородкой 18 на две части, сообщение снизу шахты 17 между собой, а сверху с руслом канала 19, заполненного теплыми водными стоками или геотермальными водами. Верхняя часть перегородки 18 выступает над уровнем воды в канале 19. По обе стороны от перегородки 18 в шахте 17 размещены пневмогидродвигатели 4.

Устройство для повышения мощности ГЭС (см. фиг. 4) содержит размещенный в нижнем бьефе плотины 20 трубопровод 21, сообщенный с водохранилищем 22 и с емкостью 3 пневмогидродвигателя 4. Верхняя часть емкости 3 сообщена переточным трубопроводом 23 с гидротурбиной 24. Для действующих ГЭС вместо трубопровода 21 используется сифон 25.

Способ осуществляется следующим образом.

Сжатый компрессором 1 газ подается по трубопроводу 2 под поплавки-ковши 5, погруженные в жидкость, заполняющую емкость 3 пневмогидродвигателя 4. После заполнения поплавков-ковшей 5 газом они всплывают под действием увеличивающейся силы плавучести Архимеда, в то время как заполняющий их газ расширяется по мере уменьшения гидростатического давления и нагрева газа окружающей жидкостью, заполняя дополнительный объем. Всплывая, поплавки ковши 5 перемещают связанную с ними трансмиссию 7 и приводят во вращение колеса 9 и посредством передачи 14 электрогенератор 15. После полного заполнения газом поплавков-ковшей и всплытия их до уровня верхнего колеса 9 они переворачиваются и освобождаются от газа ниже уровня жидкости в емкости 3. По мере заполнения газом и опорожнения последующих поплавков-ковшей 5 цикл работы повторяется. При этом компрессор 1 охлаждают потоком жидкости, проходящим через емкость 3 ковшового пневмогидродвигателя 4 между ее нижней и верхней частями.

Для преобразования в полезную работу тепла водных стоков и геотермальных вод (см. фиг. 3) жидкость в емкость 3 пневмогидродвигателя 4, выполненную в виде шахты 17, подают из отводящего водяного канала 19 ТЭС или обводного канала рек.

Для дополнительного полезного использования потенциальной гидравлической энергии жидкости последнюю подают в нижнюю часть емкости 3 (см. фиг. 4) из водохранилища 22 по трубопроводу 21, проходящему сквозь плотину 20 вновь строящихся ГЭС, или по сифону 25 над плотиной 20 для реконструируемых ГЭС. Из верхней части емкости 3 жидкость подают на гидротурбину 24 через переточный трубопровод 23, и срабатывают располагаемый гидравлический напор на гидротурбине 24.

Возможно размещение наплавных энергоустановок с упрощенными пневмогидродвигателями в верхнем бьефе водохранилища ГЭС.

Таким образом, обеспечивается более полное, чем в способе-прототипе, использование тепловой энергии и энергии давления, запасенных в жидкостях и газах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗАПАСЕННОЙ В ЖИДКОСТИ И ГАЗЕ ЭНЕРГИИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЕЕ В МЕХАНИЧЕСКУЮ РАБОТУ путем сжатия газа компрессором и подачи его под поплавки-ковши, погруженные в жидкость, заполняющую емкость ковшового пневмогидродвигателя, перемещения поплавков-ковшей вверх под действием положительной силы плавучести с расширением газа по мере всплытия до полного заполнения газом поплавков-ковшей с передачей тепла от жидкости расширяющемуся газу, перемещения поплавками-ковшами связанной с ними бесконечной трансмиссии, вращения трансмиссией ротора генератора электрической энергии и освобождения от газа поплавков-ковшей при их переворачивании, отличающийся тем, что действующий объем сжатого газа изменяют в соответствии с соотношением

способ извлечения запасенной в жидкости и газе энергии и   преобразования ее в механическую работу, патент № 2059110

где Vд действующий объем сжатого газа;

Vо объем сжатого газа при абсолютном давлении;

P коэффициент увеличения давления в зависимости от высоты столба жидкости;

t температура жидкости, oС;

t1 температура газа, oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что компрессор сжатия газа охлаждают потоком жидкости, проходящим через емкость ковшового пневмогидродвигателя между ее нижней и верхними частями.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкость в емкость ковшового пневмогидродвигателя подают из отводящего канала тепловой электростанции или обводного канала рек, а освобождение поплавков-ковшей от газа производят ниже уровня жидкости в емкости.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкость в нижнюю часть емкости ковшового пневмогидродвигателя подают из водохранилища ГЭС трубопроводом, проходящим сквозь плотину вновь строящихся или сифоном в реконструируемых ГЭС, а из верхней части емкости пневмогидродвигателя, расположенной на уровне воды в водохранилище, воду подают на гидротурбину через переточный трубопровод.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F03G7/00 Устройства для получения механической энергии, не отнесенные к другим рубрикам или использующие источники энергии, не отнесенные к другим рубрикам





Наверх