Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2184873

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Имя изобретателя: Исачкин Анатолий Федорович 
Имя патентообладателя: Исачкин Анатолий Федорович
Адрес для переписки: 188650, Ленинградская обл., г. Сертолово 1, ул. Школьная, 1, кв.29, А.Ф.Исачкину
Дата начала действия патента: 2000.12.13 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую. В силовой установке на солнечной энергии рабочее вещество испаряется за счет солнечной энергии, а конденсируется охладителем, которым может быть любое вещество окружающей среды, постоянно имеющее низкую температуру. При отсутствии такого вещества используется любой жидкий охладитель, который сам охлаждается в теплообменнике веществом окружающей среды в периоды самой низкой его температуры. Для работы установки не только когда светит Солнце, но и в любое другое время имеются накопительные емкости, тщательно теплоизолированные, для горячего теплоносителя и для охлажденного, а при использовании дополнительного охладителя - для охладителя, отобравшего тепло у отработавшего пара, и для охладителя, отдавшего это тепло веществу окружающей среды. В результате обеспечивается значительный перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества и довольно высокий КПД установки, более 10%.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую.

Известны силовые установки с паровой турбиной, преобразующие тепловую энергию в электрическую, известен "Агрегат для преобразования тепловой энергии в электрическую", состоящий из котла на органическом жидком или газообразном топливе, конденсатора, детандера, энергопреобразующего блока, приводимого детандером, теплообменников, соединенных один с котлом, а другой с конденсатором, трубопроводов, соединяющих эти элементы. Рабочим телом предпочтительно является охлаждающая текучая среда, подверженная классическому циклу Ренкина, отбирающая энергию от внешнего источника тепла и преобразующая ее в электрическую энергию в блоке, которым может быть турбогенератор (см. патент Франции 2590934 от 5.06.87 г., F 01 К 25/08, F 01 М 11).

Все современные силовые установки в основном используют для преобразования энергии какого-либо топлива, при этом используется полезно лишь незначительная часть энергии топлива, а остальная (основная) часть энергии в виде тепла бесполезно выбрасывается в окружающую среду, которая при этом одновременно еще загрязняется и вредными отбросами, отработавшими газами, получающимися при горении топлива.

Самым экологически чистым источником энергии является солнечная энергия, и многие уже стремятся использовать эту энергию с помощью фотоэлектропреобразователей или, в частности, солнечную энергию, запасенную водой, как показано ниже.

Так, например, известна тепловая силовая установка ОТЕС, построенная в 1981 г. на острове Науру, которая осенью 1981 г. начала давать электрический ток мощностью 100 кВт, не затрачивая при этом ни какого топлива, а используя только тепло воды, окружающей остров (см. Н.В. Вершинский "Энергия океана", М.: Наука, 1986 г., с. 144-148).

Установка состоит из фреоновой турбины с генератором, испарителя, конденсатора, насоса подачи теплой воды и насоса холодной воды. Фреон испаряется в нагревателе за счет тепла воды поверхностного слоя океана, каждый час испаряется 75 т (20,8 кг/сек) фреона. Для испарения такого количества фреона через нагреватель (испаритель) прокачивается каждый час 1450 т теплой воды из поверхностного слоя океана. Вода поступает в нагреватель с температурой 29,8^oС, а выходит из испарителя при температуре 27,3^oС, отдавая при этом 4209 кВт тепловой энергии. Подача теплой воды в испаритель осуществляется с помощью насоса, двигатель которого потребляет 27,8 кВт.

Выходя из испарителя, газообразный фреон совершает работу в турбине, вал которой связан с генератором мощностью 100 кВт. Далее пары фреона поступают в холодильник, где конденсируются. С этой целью через конденсатор непрерывно прокачивается холодная глубинная вода в количестве 1410 т/ч. Холодная вода входит в конденсатор при температуре 8,1^oС, а выходит при температуре 10,6^oС, отбирая при этом 4098 кВт тепловой энергии. Для прокачки холодной воды имеется насос, потребляющий 43,3 кВт. Для обеспечения циркуляции фреона, в замкнутой системе установки имеется еще третий насос, потребляющий 15,3 кВт. Из полученных 100 кВт электроэнергии на работу самой установки используется 86,4 кВт, а на посторонние полезные цели всего 13,6 кВт, т. е. КПД самой установки равен 100:4209=0,024 или 2,4%, а КПД полезного использования равен 13,6:4209=0,003 или всего 0,3%, т. е. крайне низок.

КПД такой установки крайне низок потому, что разница температур испарения и конденсации рабочего вещества очень мала, всего 19^oС, в то время, как солнечные лучи могут нагревать предметы с черной поверхностью до 100^oС и даже больше, и почти в любом месте Земли можно найти вещество окружающей среды с температурой около +10^oС и даже ниже, это, например, в горах вода горных речек и ручьев, в водоемах вода с глубины, вода из скважин, пробуренных в земле на глубину 20 и более метров, в пустынях воздух в ночное время, поэтому обеспечить разницу температур испарения и конденсации рабочего вещества, при преобразовании солнечной энергии, в пределах 70-90^oС не составит большого труда, а это позволит преобразовывать солнечную энергию с КПД более 10%.

Поставленная задача - увеличение эффективности преобразования солнечной энергии.

Для этого используется силовая установка, состоящая из турбины с низкокипящим рабочим веществом, испарителя и конденсатора, при этом рабочее вещество испаряется в испарителе за счет солнечной энергии, поступающей в испаритель через теплоноситель, испарение рабочего вещества происходит в теплообменнике, одной полостью которого является испаритель, а в другой полости проходит теплоноситель, нагретый солнечной энергией. Конденсатором является другой теплообменник, в одной полости которого проходит отработавший пар, а в другой -охладитель, который отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его в жидкость, охладителем может быть любое жидкое или газообразное вещество окружающей среды в месте нахождения установки, постоянно имеющее температуру около +10^oС и ниже. Если такого вещества окружающей среды с постоянной низкой температурой нет, как, например, в пустыне, то можно, как охладитель, использовать жидкость, охлаждая ее в ночное время холодным воздухом в дополнительном теплообменнике. Для того чтобы установка могла работать не только днем, в часы когда светит Солнце, но и в любое другое время, имеются накопительные емкости, тщательно теплоизолированные, одна - для горячего теплоносителя, другая - для холодного теплоносителя, а при использовании дополнительного теплообменника для охлаждения охлаждающей жидкости и имеются две емкости, одна - для охладителя, поступающего из теплообменника, где он отдал тепло веществу окружающей среды, другая - для охладителя, поступающего из конденсатора, где он отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его при этом в жидкость. В результате всего этого будет обеспечен довольно высокий перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества соответственно и довольно высокий КПД преобразования солнечной энергии.

На чертеже показана схема силовой установки, некоторые варианты.

Силовая установка состоит из турбины 1, генератора 2, конденсатора 3, насоса 4 для перекачивания рабочей жидкости, испарителя 5, полости 6, емкости 7 для охлажденного теплоносителя, насоса 8 для перекачивания теплоносителя, солнечного коллектора 9, в котором теплоноситель воспринимает энергию солнечных лучей, емкости 10 для горячего теплоносителя, насоса 11 для подачи горячего теплоносителя, полости 12, в которой проходит охлаждающее вещество, при необходимости, накопительной емкости 13, в которую поступает охладитель, отобравший тепло, насоса 14, подающего охладитель, полости 15, теплообменника, в котором охладитель отдает тепло окружающему веществу, накопительной емкости 16, в которую поступает охладитель, отдавший тепло, насоса 17, подающего охлаждающую жидкость в конденсатор, соединительных трубопроводов 18, теплоизоляции 19. Работает силовая установка следующим образом. Падающие солнечные лучи нагревают в солнечном коллекторе 9 теплоноситель, одновременно в контуре паровой турбины 1 насос 4 прогоняет рабочее вещество, создавая при этом необходимое давление в контуре, рабочее вещество, проходя через испаритель 5, испаряется за счет солнечной энергии, перенесенной в полость 6 теплообменника I теплоносителем, который подается насосом 8 через коллектор 9, где теплоноситель и отбирает энергию у солнечных лучей, а затем поступает в накопитель 10, из накопителя 10 насосом 11 теплоноситель подается в полость 6 теплообменника I, полостью которого является и и испаритель 3, где и происходит испарение рабочего вещества за счет солнечной энергии, рабочий пар поступает в турбину 1, где часть энергии рабочего пара турбина 1 с генератором 2 преобразуют в электроэнергию, а отработавший пар поступает в теплообменник II в конденсатор 3, где отдает тепло охладителю, проходящему в полости 12 теплообменника II, отдавая тепло, отработавший пар превращается в жидкость, которая насосом 4 прогоняется в испаритель 5 ( и т.д.), а охлаждающее вещество, отобрав тепло у отработавшего пара, поступает в окружающую среду или при отсутствии естественного охладителя в накопительную емкость 13, из которой насосом 14 подается в полость 15 теплообменника III, где отдает тепло веществу окружающего пространства, в периоды самой низкой его температуры, и поступает в накопительную емкость 16, из которой насосом 17 подается в полость 12 и далее снова идет по контуру. В результате будет обеспечен довольно высокий перепад температур испарения и конденсации рабочего вещества соответственно и довольно высокий КПД преобразования солнечной энергии силовой установкой.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Силовая установка на солнечной энергии, содержащая генератор, испаритель, конденсатор и турбину с низкокипящим рабочим веществом, в которой испарение рабочего вещества происходит за счет солнечной энергии, поступающей к испарителю через теплоноситель, а конденсация рабочего вещества происходит при помощи жидкого охладителя, который отбирает тепло у отработавшего пара, превращая его в жидкость, отличающаяся тем, что охладитель проходит через теплообменник, где он отдает отобранное у отработавшего пара тепло веществу окружающей среды в периоды самой низкой его температуры, а установка содержит тщательно теплоизолированные накопительные емкости для горячего теплоносителя и для охлажденного теплоносителя, емкости для охладителя, отобравшего тепло у отработавшего пара, и для охладителя, отдавшего это тепло в теплообменнике веществу окружающей среды, в периоды его самой низкой температуры.

Версия для печати
Дата публикации 07.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов