Преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия. Метод за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия и създаване на топлопренос
Глава 14 Преобразуватели на топлинна енергия
Говорихме за "океана от енергия", който ни заобикаля. Този океан от енергия е етерът, чийто поляризационен феномен познаваме като електрическо поле. Ние възприемаме вихровите явления в етера като магнитни полета. В предишната глава показахме методи за използване на електрически и магнитни явления за създаване на енергийни източници.
В природата има красиви примери за сходство, например орбитите на планетите и орбитите на електроните. Разбира се, всичко е много по-сложно, но за да разберете същността на нещата, трябва да намерите малкото в голямото и да видите обратните съответствия. Етерните явления, включително надлъжните вълни в ефирната среда, се анализират лесно по метода на подобието с процеси в въздушна среда. Такива методи за получаване на енергия като използването на топлинни движения на въздушните молекули позволяват да се разберат методите за използване на топлинната енергия на етера, тъй като температурата на етера определя температурата на въздуха. Нека разгледаме темата по-подробно.
Топлинната енергия на въздуха е един от вариантите на разсеяна (нископотенциална) топлина на околната среда. Освен във въздуха, този вид енергия се съдържа във водата, както и в земята (геотермални източници). Превръщането на този вид енергия в полезна работа се възприема най-адекватно при обсъждане на различни проекти на енергийни източници, които не изискват гориво, тъй като разбираме основния източник. Има както механични, така и електронни устройстваспособни да работят офлайн чрез преобразуване на топлината на околната среда. Преди това теоретиците отричаха тази възможност, изисквайки наличието на два температурни източника за изпълнение полезна работа. Ние сме такива традиционни начининие също обмисляме. Това са конвенционални термопомпи. Освен това ще покажем няколко метода за директен избор на топлинна енергия от средата, а именно използването и трансформацията на кинетичната енергия на движението на въздушните молекули. Различни методи, както механични, така и съвременни технологиис помощта на електромагнитни явления и специални материали.
П.К. Ошчепков, А.Ф. Охатрин, Е. Г. Опарин и други изследователи. Павел Кондратиевич Ощепков е известен като основател на руския радар. През 1967 г. Ошчепков създава в Москва Обществен институт по проблемите на енергийната инверсия към Комитета за рационално използване на материалните ресурси.
Ощепков пише: „Може би най-смелата мечта на човечеството е да овладее процесите на естествения цикъл на енергия в природата. Енергията също е неразрушима, както и несъздаема, затова е съвсем естествено процесите на разсейване на енергията и процесите на нейната концентрация да съществуват в единство. Има хора, които твърдят, че тази идея е в противоречие със закона на термодинамиката. Това не е вярно. Вторият закон на термодинамиката, който се е оправдал в хиляди и хиляди случаи, показвайки пътя за решаване на много научни и технически проблеми, със сигурност е правилният закон за всяка затворена система. Просто е безсмислено да се оспорва валидността му за тези системи. Но в реалния святНяма абсолютно затворени системи. Светът е безкраен във времето и пространството и взаимодействието между материалните вещества протича по по-сложни закони от втория закон на термодинамиката. Науката на бъдещето е предопределена да открие тези закони. Използването на процеса на естествен енергиен цикъл в природата в полза на човечеството не представлява заплаха от прегряване на земната повърхност, тъй като не може да се промени топлинен баланснашата планета. Освен това е свободен от радиоактивна опасност, от замърсяване на атмосферата с продукти на горенето. То носи със себе си несравнимо изобилие от енергия, което е основната основаживот... Необходимостта от решаване на проблема с използването на процесите на естествена циркулация на енергията в природата е императив на нашето време.”
Ошчепков въвежда термина "кесор", обозначаващ концентратор на енергия от околната среда. В литературата по тази тема има комбинация от "C-cassor", означаваща кондензатор (капацитивен) преобразувател на топлинната енергия на околната среда в електрическа.
Задачите, поставени от Ошчепков, излизат извън обхвата на конвенционалните термопомпи. „Енергията на бъдещето според мен е електронната енергия. Тя трябва да реши най-важната задача - не просто да взема топлина от околното пространство, а да я преобразува в електричество. В това виждам най-големия научен и технически проблем на нашето време. Научната и инженерната мисъл търсят начини да го решат.” Служители на института „Ощепков“ създадоха теория и извършиха изчисления за проектиране на електронни инсталации за генериране на електрически ток в резултат на преобразуване на енергията на околната среда. Създадени са и работят няколко експериментални електронни инсталации, преобразуващи директно енергията на околната среда електричество. В специално проектирани вериги от резистори и специално обработени полупроводникови диоди (те създадоха "груб палиатив" на потенциалната бариера), беше възможно да се създаде устройство, в което се генерира напрежение над десет волта.
Ощепков пише: „В продължение на много години министерствата и ведомствата носят и продължават да носят незаменими природни богатства - въглища, нефт, газ - на олтара на скъпата икономика. Не само, че техните запаси се изчерпват пред очите ни, те са и отлична ценна суровина за химическата индустрия. Те се изгарят в пещите на електроцентралите, замърсявайки атмосферата, което в крайна сметка може да причини катастрофални " Парниковия ефект“, което от гледна точка на опасност за човечеството учените поставят наравно с термоядрена катастрофа. Има и друг парадокс на традиционната технология в енергийния сектор – първо се произвежда огромна енергия на едно място, а след това често се транспортира през скъпи и не винаги надеждни електропроводи на хиляди километри до потребителя. Ако това е апартамент, тогава ... до електрическата крушка. Не е ли твърде сложно и разточително? Всичко може да бъде организирано по различен начин, по-лесно, по-евтино, по-надеждно, по-ефективно. Нека мощните енергийни системи осигуряват електричество на големи фабрики и индустрии. Масовият потребител, особено в селските райони на Северна Русия и Сибир, може да бъде снабден с мини-инсталации, които преобразуват енергията на околната среда в електричество с мощност от един или два киловата. Това е достатъчно, за да осигури един апартамент с енергия за осветление, отопление и други нужди. Размерът на една такава инсталация е не повече от настолна лампа. Ако човечеството иска да живее в хармония с околната среда, то трябва да направи всичко, за да се научи как да получава енергия, без да нарушава екологичния баланс в природата. Тези думи на професор Ощепков са актуални и днес, през 2012 г.
В сп. Техника молодежи, № 11, 1983 г. е разгледана класификация на основните методи за инвертиране на топлинната енергия на среда. Ще го вземем за основа, но ще го допълним с нови методи.
Фотоинверсия. Известно е, че свойствата на някои вещества (люминофори) преизлъчват падащата върху тях светлина, но с различна, увеличена дължина на вълната (т.нар. „Луминесценция на Стокс“). По-късно бяха открити случаи на намаляване на дължината на вълната на повторно излъчваната светлина, тоест увеличаване на енергията на квантите (това е т. нар. „антистоксова луминесценция“). Тук се получава увеличаване на енергията на квантите поради превръщането на собствената топлинна енергия на фосфора в енергията на луминесцентното излъчване. Поради избора на топлинна енергия, фосфорът се охлажда, а намаляването на температурата му се компенсира от притока на топлина от околната среда. Следователно, увеличаването на енергията в луминесцентното лъчение се случва в крайна сметка чрез концентриране на топлинната енергия на околната среда и това увеличение може да бъде много значително. Теоретично може да достигне 160%, тоест фосфорът може да издаде енергия с 60% повече, отколкото получава под формата на радиация. В момента се работи интензивно по практическото приложение на този ефект (охлаждане на обекти, луминесцентни мазери, луминисцентно фотоумножение и др.).
химическа инверсия. Енергийно отворените каталитични системи имат способността да акумулират енергия и съществуват в неравновесно термодинамично състояние. Този процес е възможен поради комбинацията от екзотермична реакция, протичаща върху катализатора, с ендотермична реакция (охлаждане) на катализатора. Тези реакции, способни на самоподдържане (и самолечение), реализирани при поглъщане на разсеяната топлина от средата, отварят перспективи за създаване на нови технологични процеси.
Съществуват галванични клеткиработа върху ендотермични реакции. Енергията за възникване на тези реакции се взема от кристалната решетка на структурата, поради което тялото на елемента се охлажда (покрива се със скреж) и топлинната енергия на околната среда непрекъснато тече (концентрира) към него. Следователно електрическата енергия в такъв химически енергиен източник се дължи отчасти на усвояването на енергията от околната среда.
Механоинверсия. Има различни начини за използване на кинетичната енергия на въздушните молекули. Тези устройства могат да бъдат пасивни или активни, т.е. мастиленоструйни и стрийминг технологии.
Гравитационна версия. Тъй като гравитационното поле прави средата нехомогенна, това би трябвало да внесе "изкривявания" в термодинамичния процес на изравняване на състоянията, характеризиращ се с индекса на увеличение на ентропията.
Това обстоятелство беше отбелязано от Максуел и Циолковски, които изразиха идеята, че в атмосферата трябва да възникне вертикален температурен градиент под въздействието на гравитационно поле. Циолковски прогнозира, че този градиент трябва да зависи от молекулен съставгаз.
Съвременната теория на такива генератори на енергия е разработена подробно от професор В. Ф. Яковлев, който изчислява зависимостта на температурния градиент от молекулярния състав на газа. Въз основа на този ефект той, заедно с Е. Г. Опарин, предложи идеята за принципно нов генератор на енергия, състоящ се от две тръби, пълни с различни газове. ориз. 205.
Ориз. 205. Гравитационна инверсия на топлинната енергия в схемата Яковлев-Опарин
От диаграмата е очевидно, че температурата на газовете в двете тръби, в горната част, ще се различава значително една от друга и това може да се използва за генериране на енергия, например с помощта на термоелементи.
Термична инверсия. Помислете за бутален двигател, работещ при впръскване в камера с незапалим цилиндър втечнен газ(азот, хелий). Налягането на получения газ ще премести буталото, докато цилиндърът ще се охлажда, тъй като газът се разширява и потокът от топлинна енергия от околната среда се втурва към него. Работата на такъв двигател като цяло ще се състои не само от работата на разширяващи се газове, но и ще има известно увеличение поради използването на топлинната енергия на околната среда.
Електрическа инверсия. В тази област на изследване големите надежди на P.K. Oshchepkov бяха свързани с полупроводникови топлинно-електрически преобразуватели. Има и други методи. Николай Емелянович Заев патентова метод за концентриране на енергията на околната среда чрез използване на свойствата на нелинеен кондензатор и нелинеен феромагнит. Ще ги разгледаме по-подробно по-късно.
Нека покажем някои технологии и идеи по тази тема. Важно изобретение в областта на механичната инверсия на топлинната енергия е направено от автора от Санкт Петербург Михаил Порфириевич Бешок ( [защитен с имейл]). Статията му „Енергия на въздуха” е публикувана в сп. „Нова енергия” No1, 2003г. През декември 2010 г. говорихме по телефона и той се съгласи открито да представи идеята си пред читателите на тази книга. Същността на неговото изобретение е следната: върху повърхността на плочата се създава релеф с размери от порядъка на 1-10 дължини на свободния път на въздушна молекула (това са размерите от порядъка на елементите на съвременния микросхеми, около 500-50 нанометра). Другата страна на плочата има плоска повърхност, фиг. 206. Цитирам Михаил Порфириевич:
Ориз. 206. Метод за създаване на градиент на въздушното налягане
„Както е известно от молекулярната кинетична теория на газовете, въздушните молекули се движат произволно (независимо от скоростта на въздушния поток) със скорост от 500 метра в секунда, при нормални условия на атмосферно налягане и стайна температура. Масата на един кубичен метър въздух е повече от 1 кг. Лесно е да се изчисли, че атмосферата съдържа огромно количество енергия, тя може да бъде изпратена "за работа в турбина", но движението на въздушните молекули е хаотично и е общоприето, че енергията в такава среда може да бъде само абсорбира и разсейва и този процес уж е необратим. Наистина, в обичайните мерки за пространство и време, молекулите се движат напълно произволно, броят им е огромен и процесът, придружен от увеличаване на ентропията, е най-вероятен в този случай. Междувременно движението на молекулата в участъка "свободен път", във времевия интервал между сблъсъците изглежда като подреден, линеен и предвидим.Средното разстояние, изминато от една молекула през това време, е десетки нанометри.
Имайте предвид, че нанотехнологиите, които се появиха през последните години, позволяват да се проектират необходимите елементи на енергиен преобразувател с микрорелеф, като се използват например нанотръби. Микрорелеф от порядъка на 100 nm е проста техническа задача и за производителя на микросхеми.
Освен това Михаил Порфириевич разглежда два случая, първият: плоча, от двете страни на която са абсолютно плоски повърхности и имат области S1 и S2 (фиг. 206, горе вляво). В този случай силите, действащи от двете страни на плочата, обикновено са насочени към плочата и са числено равни на общите импулси. Тези импулси се предават на всяка страна от сблъскващите се въздушни молекули. Тъй като общите импулси са пропорционални на площите на страните и са равни, тогава силите са равни. В тази ситуация няма разлика в силите на натиск върху плочата от двете страни.
Друг вариант: да предположим, че едната страна на плочата е покрита с някакъв вид релеф, например, тя е направена в релеф, фиг. 206, по-долу. При достатъчно малки размери на релефа на повърхността, когато разстоянието d е по-малко от средния свободен път на молекулата, се появява фактор, който нарушава баланса на силите, установен по-горе. Нормално Атмосферно наляганесе равнява на около 1 кг на 1 квадратен сантиметър, а разликата в налягането от един процент вече е доста значителна. Предварителните, много приблизителни изчисления показват, че разликата в налягането може да бъде десетки процента, тоест сила на ниво от 100-400 грама на 1 квадратен сантиметър. Поставяйки такива пластини върху ротора, можем да получим постоянно въртене на ротора на електрогенератора под товар.
Трябва да отбележа, че според моето разбиране, същността на тази концепция не е да създава различни области S1 и S2. Темата е свързана с проектирането на такъв повърхностен нанорелеф, който ще позволи да се създаде различен натиск на околната среда върху материална плоча, едната страна на която има микрорелеф. Този резултат може да се постигне по различни начини. Например, ако хаотичното движение на молекулите на околната среда, поради нанорелефа, стане подредено, тогава относителната скорост на молекулите на средата и плочата се променя от страната, където е направен микрорелефа. В този случай е осигурена повдигащата сила, но за разлика от добре познатия ефект на Жуковски-Чаплыгин, силата действа върху неподвижно „нанофолио“, разположено в неподвижна среда, чиито молекули се движат.
Така че проблемът се решава или чрез частична селекция на кинетичната енергия на частиците на околната среда, или чрез частично подреждане на хаотичните им термично движение. При охлаждане на средата е възможен ефектът от появата на мъгла, кондензация на атмосферни водни пари. В това отношение има интересна семантична аналогия: казваме „виещи се“, „висящи се във височина“ за нещо, което лети във въздуха на едно място. Може би това древна думаотразява смисъла на технологиите, които сме забравили.
Частичното извличане на енергия от частици трябва да бъде придружено от нагряване на наноелементи, например, нанокосмите ще се нагряват поради техните деформации. Подреждането, тоест ламинаризацията, вече разгледахме в главата за молекулярния двигател. Този метод може да бъде разделен на два метода: създаване на преференциален вектор на движение на частиците по повърхността на плочата или перпендикулярно на плочата поради релефа. Съответно, налягането на средата върху плочата от страната на релефа или намалява, или се увеличава.
Предложеният материал се нарича CAM - power active material, или SANM - power active nanomaterial, тъй като неговите функции са да създава активна сила, действаща върху плочата поради различно наляганесреда от различни страни на плочата. Силата се нарича "активна", защото не изисква реактивно изхвърляне на маса. Решаваме проблема за създаване на движеща сила по обратния метод. При реактивното задвижване работната маса получава импулс и се изхвърля от пропулсора, като му дава съответния импулс. При активен двигател е вярно обратното: движителят получава импулс, равен на инерцията, взета от молекулите на околната среда. Законът за запазване на импулса при взаимодействието на движещото устройство и работната маса, разбира се, се спазва стриктно. В същото време околната среда се охлажда.
Ефектът от "наноуинг" създава не само активна сила, но и съответните промени в околната среда, в частност нейното охлаждане. Това се дължи на факта, че генерираният макроимпульс на плочата трябва да бъде еквивалентен на загубата на стойността на микроимпульса на частиците от средата. В тази връзка CAM - технологията открива качествено нови перспективи в автономната енергия. Използването на нанотръби за развитието на тази концепция изглежда най-обещаващо, въпреки че могат да се намерят и други методи за получаване на микрорелеф, включително бионанотехнологии. практическа употреба.
Този проект е в етап на формиране на нова компания, поканени са инвеститори и специалисти в областта на нанотехнологиите. Моля, свържете се с автора на книгата.
В работата на Михаил Порфириевич има важна забележкаотносно необходимостта от еластичен сблъсък с повърхността на плочата. Това е задължително условиеимпулсно предаване. Когато разглеждах неговия дизайн, предложих подобна версия, но по-проста, без микрорелеф. Предложеният метод е показан на фиг. 207. Плоча, едната страна на която е направена от материал, който има еластични свойства при взаимодействие с въздушните молекули, а другата страна на плочата е покрита с материал, който поема ударния импулс на въздушните молекули, деформира се и частично преобразува инерцията в Термална енергия. Поради разликата в модула на общия импулс отляво и отдясно, плочата ще получи импулс на движещата сила към своята нееластична повърхност. При този дизайн нееластична повърхност на плочата винаги ще бъде по-топла от еластичната повърхност. Топлината трябва да се отстрани до външна среда, с голям капацитет на конструкцията.
Ориз. 207. Метод за създаване на градиент на въздушното налягане
Механичните задвижвания, проектирани по тази технология, могат да се използват не само в енергийния сектор за създаване на въртящ момент, но и в транспорта, за създаване на повдигащи и задвижващи сили от всякакъв размер, без разход на гориво.
Изчисляването на силата, с 10% асиметрия на атмосферното налягане върху силовия активен материал (CAM) от различни страни, дава стойност на силата от около 1 тон на 1 квадратен метър.
Пакет от такива 100 плочи, всяка с дебелина 5 мм, с пролука от 5 мм, ще заема обем от един кубичен метър и ще може да вдигне 100 тона във въздуха.
В тази връзка можем да си припомним идеите на Максуел за възможността за създаване на механизъм, който разделя газовите молекули на бавни „студени“ и бързи „горещи“. Такъв механизъм е специално облекчение, което прави възможно получаването на температурен градиент безплатно.
Имайте предвид, че този принцип беше показан от мен, включително експериментално, на конференцията „Нови идеи в естествените науки“, 1996 г., Санкт Петербург, доклад „Концепцията за гравитацията“, а по-късно, през 1998 г., на конференцията „Пространство, време и гравитацията”, Петерхоф, Университет, Сборник от доклади, част 1, 1999 г. В съкратен вид статия по тази тема е публикувана в американското списание ELECTRIC SPACECRAFT, No 27, 1997г.
Най-простият експеримент в полза на предложената концепция е известен от 1935 г. и е описан за първи път в Popular Science, № 126, 1935 г., чието обяснение е направено в моя доклад през 1996 г. На фиг. 208 показва резултатите от взаимодействието на две тежести, които се "разпръскват" от централната точка, теоретично имат еднакъв импулс.
Ориз. 208. Експеримент за демонстриране на асиметрично взаимодействие
В моя експеримент, в изходно положение, пружината е компресирана и тежестите се държат заедно чрез нишка. След като нишката се разруши (изгори), те се движат в различни посоки, с приблизително еднакъв импулс. Характеристиките на взаимодействието на тежестите с опората са тези вдясно, на фиг. 208, тежестта взаимодейства еластично, а отляво, твърдо, с деформация. Така от дясната страна се създават По-добри условияза прехвърляне на импулса на тежестта към опората, отколкото в лявата страна на устройството, където енергията на импулса се преобразува частично в топлина. В резултат на ненулев общ импулс, цялото устройство се измества към еластично взаимодействие. Експериментът е лесно повторим, със същия резултат. По-добре е да го прекарате на плаваща платформа или на полирана маса.
Нека ви напомня, че значението на еластичното взаимодействие за осигуряване на прехвърляне на импулса на работния флуид към корпуса на ротора, вече отбелязахме многократно, включително при разглеждането на диаграмата на фиг. 2. По-подробно технологията SAM е разгледана в книгата ми „Нови космически технологии“ 2012г. Той предоставя изчисления за проектиране на въздушен транспорт с товароносимост от 1 милион тона, освен това, който не изисква гориво.
Отклоняваме се към разглеждането на този експеримент, за да разберем по-добре условията на работа на устройството, предложено по-рано и показано на фиг. 207. Комерсиализацията на това изобретение се свежда до търсене на оптимални материали за еластично и нееластично покритие на плочите. Това не е толкова просто, като се има предвид масата и кинетичната енергия на въздушната молекула, тоест големината на импулса. Въпреки това, явно предимство този методе с ниска цена и широко приложение, включително за космически транспорт. Подробностите могат да бъдат обсъдени при преглед на техническия проект по тази тема, с моето участие в ролята на разработчик. Предлага се лиценз.
Един от методите за механично преобразуване на топлинната енергия на средата е предложен от B.M. Кондрашов ( [защитен с имейл]), в статията „Реактивни енергийни технологии“, списание „Нова енергия“. Авторът пише за „паралелното свързване” на допълнителни въздушни маси към стационарната струйна струя на газотурбинния двигател, което се случва без допълнителен разход на енергия на гориво поради „небалансирана външна сила на налягане върху входящия звън (всмукателя) на ежектора”. Тези разработки се отнасят до технологии за "контролирано използване на атмосферна енергия за извършване на работа", както пишат авторите на това изобретение.
Известни са методи за увличане на атмосферния въздух: пулсациите на активната струя създават периодично разреждане на средата (ниско налягане) при входната тръба на ежекторната дюза. Тази област включва и откритието на O.I. Кудрин: "Феноменът на необичайно високо увеличение на тягата в процес на изхвърляне на газ с пулсираща активна струя." В статията си Кондрашов пише: „Така, поради енергията на атмосферата, трансформирана в процеса серийна връзкапредишни периоди, въздухът се задвижва топлинна помпа, при чието действие се създават условия за преобразуване в следващите периоди на нископотенциалната енергия на външната газова маса, която е в равновесие, в налична за използване кинетична енергия, високопотенциална топлина и „студ“ от изчислената температура.
При този метод масата на отработените газове е студена и не съдържа продукти от горенето. Източниците на енергия са нископотенциалната топлина на атмосферния въздух и гравитацията, която създава статично атмосферно налягане (както при естествен стохастичен процес). Условията за преобразуване на енергията на атмосферата се създават от разширяването на сгъстен въздух, компресиран поради част от мощността, получена в предишни периоди. Следователно устройствата, които прилагат този метод, използвайки отворени термодинамични цикли, се наричат "атмосферни безгоривни реактивни двигатели". Произведенията на Б. М. Кондрашов могат да бъдат подробно проучени според неговите патенти № 2188960 RU F 02 C 3/32, 5/12 „Метод за преобразуване на енергия в реактивна инсталация (опции), реактивно адаптивен двигател и газ. генератор", и международна патентна заявка PCT/RU2002/000338 F 2 C 3/32 "Метод за преобразуване на енергия в реактивни двигатели" PCT WO2004/008180A1.
Теоретичните основи на тези процеси са разработени и от авторите на трудове за "ламинаризация" на турбулентни потоци от въздух, газове и други среди. С други думи, кинетичната енергия на средата в турбулентен поток не може да бъде използвана напълно от нас, докато не осигурим поне частично подравняване на векторите на движение на частиците на потока, тоест „ламинаризация на потока“.
От книгата Артилерия автор Внуков Владимир ПавловичГлава втора Незаменим източник на енергия
От книгата Чернобил. Как беше автор Дятлов Анатолий СтепановичГлава 14. Използването на атомната енергия Все пак не може без да се изрази мнение за допустимостта или неприемливостта на използването на атомни електроцентрали. Някак си нататък зададен въпросза моето отношение към бъдещето на атомните електроцентрали във връзка с катастрофата в Чернобил и моето лично
От книгата Нови космически технологии авторГлава 12 Антигравитация в генераторите на свободна енергия Интересно е да се отбележи, че редица учени, изучаващи методи за извличане на енергия чрез трансформиране на свойствата на пространство-времето, отбелязват същите характеристики на работата на техните експериментални структури,
От книгата Нови енергийни източници автор Фролов Александър ВладимировичГлава 13 Силови преобразуватели в твърдо състояние Нека да разгледаме няколко примера за специално проектирани генератори на енергия, които нямат въртящи се части на конструкцията и претендират за висока ефективност. Те обикновено се наричат „твърдотелни“ генератори със свободен ход.
От книгата История на електротехниката автор Екип от автори2. ОТЧЕТ НА ТОПЛИННА ЕНЕРГИЯ И ТОПЛОНОСИТЕЛ ПРИ ТОПЛОИЗТОЧНИКА 2.1. Организиране на измерване на топлинна енергия и охлаждаща течност, подадена към системите за отопление на вода 2.1.1. Възли за отчитане на топлинната енергия на водата при топлоизточници: комбинирани топлоелектрически централи (CHP), районни топлоенергии
От книгата на автора3. ОТЧИТАНЕ НА ТОПЛИННА ЕНЕРГИЯ И ТОПЛОНОСИТЕЛ КЪМ ПОТРЕБИТЕЛЯ В ТОПЛИННИ ПОТРЕБИТЕЛНИ ВОДНИ СИСТЕМИ 3.1. Организиране на измерване на топлинна енергия и топлоносител, получен от системите за потребление на топлинна вода 3.1.1. В отворени и затворени системи за потребление на топлина в топломерното устройство
От книгата на автора4. ОТЧИТАНЕ НА ТОПЛИННА ЕНЕРГИЯ И ТОПЛОНОСИТЕЛ ПРИ ПОТРЕБИТЕЛЯ В СИСТЕМИ ЗА ПАРНА ТОПЛИНА 4.1. Организация на измерване на топлинна енергия и топлоносител, получен от парни системи на потребление на топлина 4.1.1. AT парни системипотребление на топлинна енергия от измервателния блок и
От книгата на автора5. ОСНОВНИ ИЗИСКВАНИЯ КЪМ ТОПЛОМЕРИТЕЛНИ УСТРОЙСТВА 5.1. Общи изисквания5.1.1. Уредът за измерване на топлинна енергия е оборудван с измервателни уреди (топломери, водомери, топломери, паромери, устройства, които записват параметрите на охлаждащата течност и
От книгата на автора6. ДОПУСКАНЕ ДО ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ТОПЛОМЕРИТЕЛНОТО ОТМЕРВАНЕ ПРИ ТОПЛОИЗТОЧНИКА 6.1. Допускането до експлоатация на измервателния блок на топлинния източник се извършва от представител на Държавния енергиен надзор в присъствието на представители на топлоизточниците и топлинните мрежи, който се съставя
От книгата на автора7. ДОПУСКАНЕ ДО ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА ТОПЛОМЕРИТЕЛНОТО ИЗМЕРВАНЕ ПРИ ПОТРЕБИТЕЛЯ 7.1. Допускането до експлоатация на потребителски измервателни уреди се извършва от представител на енергоснабдителната организация в присъствието на представител на потребителя, за което се съставя съответен акт (Приложение 4).
От книгата на автора8. РАБОТА НА ТОПЛОМЕРИТЕЛЯ ПРИ ТОПЛОИЗТОЧНИКА 8.1. Уредът за измерване на топлинна енергия на топлоизточника трябва да работи в съответствие с техническа документацияпосочени в точка 6.1 от тези правила.8.2. За техническото състояние на измервателните уреди
От книгата на автора9. РАБОТА НА ТОПЛОМЕРИТЕЛЯ ПРИ ПОТРЕБИТЕЛЯ 9.1. Уредът за измерване на топлинна енергия при потребителя трябва да работи в съответствие с техническата документация, посочена в точка 7.1 от тези правила.9.2. Отговорност за експлоатацията и текущата поддръжка
От книгата на автора11.2.2. КОНТРОЛИРАНИ ЖИВАЧНИ ПРЕОБРАЗУВАЩИ Важно качествено подобрение в живачния токоизправител беше появата на контролна решетка. Първоначалната (диодна) функция на живачните клапани с нарастващи работни напрежения изискваше въвеждането на екрани, предпазващи анода
От книгата на автора11.3.4. МОЩНИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЗА ИНДУКЦИОННО НАГРЕВАНЕ електромагнитно поле. За създаване на поле е необходим източник
На един от електрическите форуми беше зададен следният въпрос: „Как мога да получа електричество, използвайки обикновен домакински газ?“ Това беше мотивирано от факта, че газта на този другар, а всъщност, както и много други, се плаща просто по стандартите без метър.
Колкото и да го използвате, все пак плащате фиксирана сума, а защо да не превърнете вече платения, но неизползвания газ в безплатен ток? Така във форума се появи нова тема, която беше подхваната от останалите участници: разговорът от сърце помага не само да съкрати работния ден, но и да убие свободното време.
Предложени са много варианти. Просто купете бензинов генератор и го напълнете с бензин, получен чрез дестилация битов газ, или преправете генератора да работи веднага на газ, като кола.
Вместо двигател с вътрешно горене беше предложен двигател на Стърлинг, известен още като двигател с външно горене. Ето само началната тема (тази, която създаде нова тема) претендираше за мощност на генератора от най-малко 1 киловат, но той беше аргументиран, казват, че такъв стърлинг няма да се побере дори в кухнята на малка трапезария. Освен това е важно генераторът да е безшумен, иначе, добре, знаете ли какво.
След много предложения някой си спомни, че видя чертеж в някаква книга, показваща керосинова лампа с устройство под формата на многолъчева звезда за захранване на транзисторен приемник. Но това ще бъде обсъдено малко по-нататък, но засега ...
Термогенератори. История и теория
За получаване на електричество директно от газова горелка или друг източник на топлина се използват термогенератори. Точно като термодвойка, принципът им на действие се основава на открит през 1821г.
Споменатият ефект е, че в затворена верига от два различни проводника се появява ЕДС, ако връзките на проводниците са при различни температури. Например, горещата връзка е в съд с вряща вода, а другата е в чаша с топящ се лед.
Ефектът произтича от факта, че енергията на свободните електрони зависи от температурата. В този случай електроните започват да се движат от проводника, където имат по-висока енергия към проводника, където енергията на зарядите е по-малка. Ако един от връзките се нагрява повече от другия, тогава разликата в енергиите на зарядите върху него е по-голяма, отколкото в студената. Следователно, ако веригата е затворена, в нея се появява ток, точно същата термоелектрическа мощност.
Приблизително термоелектрическата мощност може да се определи по проста формула:
E = α * (T1 - T2). Тук α е термоелектричният коефициент, който зависи само от металите, от които е съставен термодвойката или термоелемента. Стойността му обикновено се изразява в микроволта на градус.
Температурната разлика на връзките в тази формула е (T1 - T2): T1 е температурата на горещия възел, а T2, съответно, на студения. Горната формула е доста ясно илюстрирана на фигура 1.
Фигура 1. Принципът на действие на термодвойка
Тази рисунка е класическа, може да се намери във всеки учебник по физика. Фигурата показва пръстен, съставен от два проводника А и В. Преходите на проводниците се наричат кръстовища. Както е показано на фигурата, в горещия преход T1, термоелектрическата мощност има посока от метал B към метал A. A, в студения преход T2, от метал A към метал B. Посоката на термоелектрическата мощност, посочена на фигурата, е валидно за случая, когато термоелектричната мощност на метал А е положителна спрямо метал В.
Как да определим термосилата на метал
Термоелектричната мощност на метала се определя по отношение на платината. За да направите това, термодвойка, единият от електродите на която е платина (Pt), а другият е тестваният метал, се нагрява до 100. Получената стойност в миливолта за някои метали е показана по-долу. Освен това трябва да се обърне внимание на факта, че се променя не само стойността на термоенергията, но и нейният знак по отношение на платината.
Платината в този случай играе същата роля като 0 градуса в температурната скала, а цялата скала на стойностите на термомощността изглежда така:
Антимон +4,7, желязо +1,6, кадмий +0,9, цинк +0,75, мед +0,74, злато +0,73, сребро +0,71, калай +0,41, алуминий + 0,38, живак 0, платина 0.
След платината идват метали с отрицателна термоелектрическа мощност:
Кобалт -1,54, никел -1,64, константан (сплав от мед и никел) -3,4, бисмут -6,5.
Използвайки тази скала, е много лесно да се определи стойността на термомощността, разработена от термодвойка, съставена от различни метали. За да направите това, достатъчно е да изчислите алгебричната разлика между стойностите на металите, от които са направени термоелектродите.
Например, за двойка антимон - бисмут, тази стойност ще бъде +4,7 - (- 6,5) \u003d 11,2 mV. Ако се използва двойка желязо-алуминий като електроди, тогава тази стойност ще бъде само +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV, което е почти десет пъти по-малко от тази на първата двойка.
Ако студеното съединение се поддържа при постоянна температура, например 0 градуса, тогава термоелектрическата мощност на горещата връзка ще бъде пропорционална на промяната в температурата, която се използва в термодвойките.
Как са създадени термогенераторите
Още в средата на 19 век се правят множество опити за създаване термогенератори- устройства за приемане електрическа енергия, тоест за снабдяване на различни потребители. Като такива източници е трябвало да се използват батерии от последователно свързани термоелементи. Конструкцията на такава батерия е показана на фигура 2.
Фигура 2. Термоелемент, схематичен дизайн
първият термоелектрическа батериясъздаден в средата на 19 век от физиците Ерстед и Фурие. Като термоелектроди са използвани бисмут и антимон, точно същата двойка чисти метали, която има максимална термоелектрическа мощност. Горещите връзки се нагряват от газови горелки, а студените се поставят в съд с лед.
В процеса на експерименти с термоелектричество по-късно са изобретени термоколби, подходящи за използване в някои технологични процесии дори осветление. Пример за това е батерията Clamont, разработена през 1874 г., чиято мощност е напълно достатъчна за практически цели: например за галванично позлатяване, както и за използване в печатници и работилници за гравиране. Приблизително по същото време ученият Ное също се занимава с изследване на термобатерии, неговите термобатерии също са били широко разпространени по едно време.
Но всички тези експерименти, макар и успешни, бяха обречени на провал, тъй като термоелементите на базата на чисти метални термоелементи имаха много ниска ефективност, което възпрепятства практическото им приложение. Чистите метални пари имат ефективност само няколко десети от процента. Полупроводниковите материали имат много по-висока ефективност: някои оксиди, сулфиди и интерметални съединения.
Полупроводникови термоелементи
Истинска революция в създаването на термоелементи е направена от трудовете на академик A.I. Йофе. В началото на 30-те години на XX век той излага идеята, че с помощта на полупроводници е възможно да се преобразува топлинната енергия, включително слънчевата енергия, в електрическа енергия. Благодарение на проведените изследвания още през 1940 г. е създадена полупроводникова фотоклетка за преобразуване на светлината слънчева енергияв електрически.
Първото практическо приложение полупроводникови термоелементиочевидно трябва да се счита за "партизанска шапка за боулер", която направи възможно захранването на някои преносими партизански радиостанции.
Термогенераторът е базиран на елементи от константан и SbZn. Температурата на студените връзки се стабилизира чрез вряща вода, докато горещите се нагряват с пламък на огън, като се осигурява температурна разлика от най-малко 250…300 градуса. Ефективността на такова устройство беше не повече от 1,5 ... 2,0%, но имаше достатъчно мощност за захранване на радиостанции. Разбира се, в онези военни времена дизайнът на "боулера" беше държавна тайна и дори сега устройството му се обсъжда на много форуми в интернет.
Битови термогенератори
Още през следвоенните петдесетте години съветската индустрия започва да произвежда термогенератори TGK - 3. Основната му цел беше да захранва радиостанции на батерии в неелектрифицирани селски райони. Мощността на генератора беше 3 W, което направи възможно захранването на акумулаторни приемници като Тула, Искра, Талин Б-2, Родина-47, Родина-52 и някои други.
Външният вид на термогенератора TGK-3 е показан на фигура 3.
Фигура 3. Термогенератор TGK-3
Дизайн на термогенератор
Както вече споменахме, термогенераторът е предназначен за използване в селските райони, където керосинови лампи "мълния". Такава лампа, оборудвана с термогенератор, стана не само източник на светлина, но и електричество.
В същото време не бяха необходими допълнителни разходи за гориво, тъй като именно тази част от керосина просто влетя в тръбата, която се превърна в електричество. Освен това такъв генератор винаги беше готов за работа, дизайнът му беше такъв, че просто нямаше какво да се счупи в него. Генераторът можеше просто да лежи на празен ход, да работи без товар, не се страхуваше от къси съединения. Живот на генератора срещу галванични батерииизглеждаше завинаги.
Ролята на изпускателната тръба при керосиновата лампа "мълния" се играе от удължена цилиндрична част на стъклото. При използване на лампа заедно с термогенератор, стъклото се скъсява и в него се вкарва метално устройство за пренос на топлина 1, както е показано на фигура 4.
Фигура 4 Керозинова лампас термоелектричен генератор
Външната част на топлопреносното устройство има формата на многогранна призма, върху която са монтирани термоелементи. За да се повиши ефективността на преноса на топлина, топлопреносното устройство имаше няколко надлъжни канала вътре. Преминавайки през тези канали, горещите газове навлизаха в тях изпускателната тръба 3, едновременно нагряване на термобатареята, по-точно нейните горещи съединения.
За охлаждане на студените връзки е използван радиатор с въздушно охлаждане. Състои се от метални ребра, прикрепени към външни повърхноститермоелементни блокове.
Термогенератор - TGK3се състои от две независими секции. Един от тях генерира напрежение от 2V при ток на натоварване до 2A. Тази секция беше използвана за получаване на анодното напрежение на лампите с помощта на вибрационен трансдюсер. Друга секция при напрежение 1,2V и ток на натоварване 0,5A беше използвана за захранване на нишките на лампите.
Лесно е да се изчисли, че мощността на този термогенератор не надвишава 5 вата, но беше напълно достатъчна за приемника, което даде възможност да се разведрят дългите зимни вечери. Сега, разбира се, изглежда просто смешно, но в онези далечни времена такова устройство несъмнено беше чудо на технологиите.
Основни методи и начини за преобразуване на електрическата енергия в топлинасе класифицират както следва. Има директно и индиректно електрическо отопление.
В директно електрическо отоплениепреобразуването на електрическата енергия в топлинна се осъществява в резултат на преминаването на електрически ток директно през нагрято тяло или среда (метал, вода, мляко, почва и др.). В индиректно електрическо отоплениеелектрически ток преминава през специално нагревателно устройство (нагревателен елемент), от което топлината се предава към нагрятото тяло или среда чрез топлопроводимост, конвекция или излъчване.
Има няколко вида преобразуване на електрическа енергия в топлинна, които определят начини електрическо отопление.
Потокът на електрически ток през електропроводими твърди вещества или течни среди се придружава от отделяне на топлина. Според закона на Джоул-Ленц, количеството топлина Q = I 2 Rt, където Q е количеството топлина, J; I - силатока, А; R е съпротивлението на тялото или средата, Ohm; t - време на текущия поток, s.
Резистентното нагряване може да се извърши чрез контактни и електродни методи.
начин за контакт
Използва се за нагряване на метали както на принципа на директно електрическо нагряване, например в машини за електрическо съпротивително заваряване, така и на принципа на индиректно електрическо нагряване - в нагревателни елементи.
Електроден метод
използвани за нагряване на неметални проводими материали и среди: вода, мляко, сочна храна, почва и др. Нагретият материал или среда се поставя между електродите, към които се подава променливо напрежение.Електрическият ток, преминаващ през материала между електродите, го нагрява. Обикновената (недестилирана) вода провежда електрически ток, тъй като винаги съдържа определено количество соли, алкали или киселини, които се дисоциират на йони, които са носители на електрически заряди, тоест електрически ток. Подобно е естеството на електрическата проводимост на млякото и другите течности, почвата, сочната храна и др.
Директното нагряване на електрода се извършва само на променлив ток, т.к Д.К.причинява електролиза на нагрятия материал и неговото влошаване.
Отоплението с електрическо съпротивление намери широко приложение в производството поради своята простота, надеждност, гъвкавост и ниска цена на отоплителните устройства.
Отопление с електрическа дъга
В електрическа дъга, която възниква между два електрода в газообразна среда, електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия.
За да стартирате дъгата, електродите, свързани към източника на захранване, се докосват за момент и след това бавно се раздалечават. Съпротивлението на контакта в момента на разреждане на електродите се нагрява силно от преминаващия през него ток. Свободните електрони, постоянно движещи се в метала, с повишаване на температурата в точката на контакт на електродите ускоряват движението си.
С повишаване на температурата скоростта на свободните електрони се увеличава толкова много, че те се откъсват от метала на електродите и излитат във въздуха. Докато се движат, те се сблъскват с въздушните молекули и ги разделят на положително и отрицателно заредени йони. Настъпва йонизация на въздушното пространство между електродите, което става електропроводимо.
Под въздействието на напрежението на източника положителните йони се втурват към отрицателния полюс (катод), а отрицателните йони - към положителния полюс (анод), като по този начин образуват дълъг разряд - електрическа дъгапридружено от отделяне на топлина. Температурата на дъгата не е еднаква в различните й части и е с метални електроди: при катода - около 2400°C, при анода - около 2600°C, в центъра на дъгата - около 6000 - 7000°C .
Има директно и индиректно електродъгово отопление.
Основното практическо приложение намира директното електродъгово нагряване в инсталации за електродъгово заваряване. В инсталации индиректно нагряванедъгата се използва като мощен източник на инфрачервени лъчи.Ако парче метал се постави в променливо магнитно поле, тогава в него ще се индуцира променлива e. д.с., под влиянието на което вихрови токове. Преминаването на тези токове в метала ще доведе до неговото нагряване. Този метод на нагряване на метал се нарича индукция. Устройството на някои индукционни нагревателивъз основа на използването на феномена на повърхностния ефект и ефекта на близостта.
За индукционно нагряване, токове на промишлени (50 Hz) и висока честота(8-10 kHz, 70-500 kHz). Най-разпространено е индукционното нагряване на метални тела (части, заготовки) в машиностроенето и при ремонт на оборудване, както и за закаляване на метални части. Индукционният метод може да се използва и за загряване на вода, почва, бетон и пастьоризиране на мляко.
Диелектрично нагряване
Физическата същност на диелектричното нагряване е както следва. В твърди и течни среди с лоша електрическа проводимост (диелектрици), поставени в бързо променящо се електрическо поле, електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия.
Всеки диелектрик има електрически зарядисвързани с междумолекулни сили. Тези заряди се наричат обвързани, за разлика от свободните заряди в проводими материали. Под действието на електрическо поле свързаните заряди се ориентират или изместват по посока на полето. Изместването на свързаните заряди под действието на външно електрическо поле се нарича поляризация.
в променлива електрическо полеима непрекъснато движение на зарядите и следователно на молекулите, свързани с тях чрез междумолекулни сили. Енергията, изразходвана от източника за поляризация на молекулите на непроводими материали, се отделя под формата на топлина. В някои непроводими материали има малко количество свободни заряди, които под въздействието на електрическо поле създават малък проводящ ток, който допринася за освобождаването допълнителна топлинав материала.
При диелектрично нагряване материалът, който ще се нагрява, се поставя между метални електроди - кондензаторни пластини, към които се подава високочестотно напрежение (0,5 - 20 MHz и по-високо) от специален високочестотен генератор. Диелектричната отоплителна централа се състои от високочестотен тръбен генератор, силови трансформатори устройство за сушене с електроди.
Високочестотното диелектрично нагряване е перспективен метод на нагряване и се използва основно за сушене и топлинна обработка на дървесина, хартия, храни и фуражи (сушене на зърно, зеленчуци и плодове), пастьоризация и стерилизация на мляко и др.
Електронно лъч (електронно) отопление
Когато поток от електрони (електронен лъч), ускорен в електрическо поле, срещне нагрято тяло, електрическата енергия се преобразува в топлинна енергия. Характеристиката на електронното отопление е висока плътностконцентрация на енергия, която е 5x10 8 kW / cm2, което е няколко хиляди пъти по-високо, отколкото при нагряване с електрическа дъга. Електронното отопление се използва в индустрията за заваряване много малки частии топене на свръхчисти метали.
В допълнение към разглежданите методи за електрическо отопление, той се използва в производството и ежедневието. инфрачервено отопление (облъчване).
Методът се извършва с помощта на as нагревателен елементедин или повече затворени завъртания на проводника на електрически ток, образуващи вторичната намотка на електрическия трансформатор, и въвеждането на охлаждащата течност в контакт с повърхностите на проводника. ЕФЕКТ: Изобретението подобрява надеждността на преобразуване на електрическа енергия при топлообмен. 1 z.p.f-ly, 1 ill.
Изобретението се отнася до технология за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия и създаване на топлопренос. Може да се използва за течно отопление в системи за предварително загряване на двигатели с вътрешно горене, отопление и топла вода. промишлени предприятияи жилищни сгради, за отопление на плазма и други вещества. Известен е метод за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия и създаване на пренос на топлина, базиран на директното предаване на електрически ток през охлаждащата течност, създаден чрез подаване на напрежение към захранващата мрежа през токовите проводници към електродите (виж A.P. Althausen et al. ., "Нискотемпературно електрическо отопление", Москва, Енергетика, 1968 г.). Използва се за нагряване на течности, бетон, за размразяване на почви, руда, пясък и други вещества. Основните недостатъци на този метод са повишената електрическа опасност поради относително високи напрежения (380 V или 220 V), както и зависимостта на електрическото нагряване и топлопреминаването от електрическото съпротивление на охлаждащата течност. По-специално към нагрятата вода се добавят специални добавки, за да се осигури определена стойност на електрическото съпротивление. Известен е метод за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия и създаване на топлообмен между нагревателния елемент и охлаждащата течност, включително захранване на нагревателния елемент, който е метална тръба, вътре в която има нагревателна намотка, пресована в специален пълнител , пропускане на електрически ток нагревателна намотка(виж A.P. Althausen et al., "Нискотемпературно електрическо отопление", Москва, Енергия, 1968 г.). Този метод е широко разпространен в различни полетаНационална икономика. Тръбна електрически нагревател(TEN) може да се постави във вода, сол, течен метал, мухъл, картер на двигател с вътрешно горене и др. Въпреки това, електрическото напрежение се подава към нагрятата намотка директно от електрическата мрежа и е относително високо електрическо съпротивлениеспирала, което води до необходимостта от електрическа изолация на спиралата за осигуряване на електрическа безопасност и което от своя страна намалява топлопроводимостта между спиралата и металната тръба и следователно влошава топлообмена между нагревателния елемент (ома) и охлаждащата течност като цяла. Електрическата изолация на бобината не изключва възможността за нейното електрическо разпадане и високия електрически потенциал, попадащ върху металната тръба на нагревателния елемент (а), което води до необходимостта от неговото заземяване. Освен това нагревателните елементи(и) имат ограничен експлоатационен живот поради изгаряне на бобината. Съществува известен метод за преобразуване на електрическата енергия в топлинна енергия и създаване на топлопренос, наречен "Контактно заваряване" (виж N.S. Кабанов, "Заваряване на контактни машини", Москва, изд. " висше училище", 1985; Ю. Н. Бобрински и Н. П. Сергеев, "Проектиране и настройка на контакта заваръчни машини", Москва, изд. "Инженерство", 1967; В. Г. Геворкян, "Основи на заваряването", Москва, изд. "Висше училище", 1991). навиване заваръчен трансформатор, в резултат на което през затворена верига протича електрически ток, достатъчен за нагряване и заваряване на метала. В този случай всеки завой на вторичната намотка на трансформатора е отделен източник на електричество, тъй като покрива същия магнитен поток, създаден в магнитната верига от първичната намотка на трансформатора. Този метод е прототип. Недостатъкът на този метод е, че е приложим само за охлаждащи течности с относително ниско електрическо съпротивление. В случай на използване на течност, например вода, ще е необходимо да се откаже да се намали напрежението с помощта на трансформатор и методът ще се превърне в първия разгледан с всичките му недостатъци. Безопасността и надеждността на преобразуването на електрическата енергия в топлинна енергия, ефективността на преноса на топлина в предложения метод се постигат чрез използване на затворен контур на проводник на електрически ток или няколко оборота, образуващи вторичната намотка на трансформатора като нагревателен елемент, и въвеждане на охлаждащата течност в контакт с повърхностите на проводника. Когато бобината на проводника, която заобикаля магнитната верига на трансформатора, е затворена, в нея се индуцира по-малко ЕМП от тази, подадена към първичната намотка в броя на нейните завои, което осигурява електрическа безопасност и токът, протичащ през затворения бобината се увеличава рязко поради ниското електрическо съпротивление на бобината и я нагрява независимо от електрическото съпротивление на охлаждащата течност. В същото време директният контакт на охлаждащата течност с повърхностите на затворен контур на проводника повишава ефективността на топлопреминаването поради рязко намаляване на топлинните загуби. Могат да се създадат условия, които изключват възможността за изгаряне на бобината, което гарантира надеждността на преобразуването. Чертежът показва пример за оборудване, което изпълнява предложения метод. Методът се извършва по следния начин. С помощта на превключвателя K първичната намотка на трансформатора с броя на завоите W 1 е свързана към мрежата променлив ток. В магнитната верига 1 възниква променлив магнитен поток, който индуцира ЕДС в затворените завои на проводници 2 и 3 и индуцира електрически ток в тях, като ги нагрява. Проводник 2 е направен под формата на тръба, проводник 3 е направен от затворен сноп медни проводници. На вход А се въвежда студена охлаждаща течност, например вода, която влиза в проводника 2 и измива проводника 3 отвън. Топлообменът става през интерфейсите на проводници 2 и 3 и охлаждащата течност, охлаждащата течност се нагрява и поради към конвекция, влиза в изхода B. В един конкретен случай, проводник 3 може да отсъства (необходим е, когато електрическото съпротивление на проводник 2 не е в съответствие с мощността на трансформатора). В друг конкретен случай, за да се предотврати разсейването на топлината от външната повърхност на проводник 2, вместо проводник 2 може да се използва електрическа изолационна тръба, след което топлината ще се влива в охлаждащата течност само от проводник 3. В третия случай, самата охлаждаща течност, поставена вътре изолационна тръбаили в обем на друга форма, покриваща магнитната сърцевина. Пример за конкретно изпълнение на метода. Взет е щампован стоманен радиатор от марката 2M3-500 (виж стр. 189, Наръчник на специална работаредактиран от N.A. Коханенко, Москва, изд. литература по строителство, 1964 г.) с еквивалентна отоплителна повърхност от 3,53 ekm (еквивалент на 11 - секционен чугунен радиатор M-140 съгласно GOST 8690-58) с капацитет 13,3 литра. От стоманена тръбас диаметър 3/4 "" е направен затворен контур, покриващ магнитната верига на силовия трансформатор с мощност 1,5 kW. Входът на намотка А беше свързан към изхода (тръба в долната част на вертикално монтирания радиатор), а изходът на намотка В беше свързан към входа на радиатора (тръба отгоре) с помощта на гумени маркучи. В горната част на радиатора беше монтиран разширителен резервоарс вместимост 0,25 литра. След това системата (радиатор - завой) се напълва с вода и първичната намотка на трансформатора се свързва към мрежа с напрежение 220 V. Температурата около радиатора преди включване на трансформатора е 4,5 o C в помещение с обем от 300 m 3 . След включване на трансформатора напрежението върху бобината се измерва 0,8 V и електрическият ток, преминаващ през бобината, възлиза на 1875 A. След 20 минути температурата на водата в радиатора се повишава до 96 o C (началната температура на водата беше 12 o C), след което с помощта на тиристорна система за управление, консумираната мощност от мрежата първо беше намалена до 800 W, което гарантира, че температурата на водата се поддържа на 82 o C, а след това след 2 часа до 500 W, което гарантира, че температурата на водата се поддържа на 60 o C. В резултат на това 4-часовата температура в тестовата стая достигна 18 o C. На следващия ден системата беше включена с консумация на енергия от 1,5 kW. След 4 часа температурата в помещението достигна 23 o C, след което системата беше превключена на консумация от 500 W и работеше 1 месец като отоплително устройство. Извършени са тестове за отопление на отоплителната система с капацитет 150 литра съгласно предложения метод с консумация на мощност 800 вата. По време на теста загряването на водата беше настроено от 16 o C на 58,5 o C за 7 часа, след което системата беше прехвърлена в режим, който поддържа температурата на 58 o C с консумация на мощност 500 вата. Проведени са тестове за въвеждане вътре в затворена намотка на сноп от стоманени тръби от медни проводници, затворени чрез запояване (проводник 3). В резултат на тестовете беше установено, че с помощта на проводник 3 е възможно да се намали еквивалентното електрическо съпротивление на затворени завои в почти всякакъв диапазон и да се увеличи консумацията на енергия, докато трансформаторът се натовари напълно. Тестовете показаха възможността за намаляване на потреблението на електроенергия с 1,5 -2 пъти при използване на предложения метод в сравнение с традиционните.
Претенция
1. Метод за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия и създаване на топлообмен между нагревателен елемент и топлоносител, като се използва като нагревателен елемент вторичната намотка на електрически трансформатор, направена под формата на затворен контур от проводник във формата на тръба с вход и изход на охлаждащата течност, характеризираща се с това, че конвенцията на охлаждащата течност се осигурява през нагревателния елемент чрез свързване на неговия вход към изхода на охлаждащата течност от радиатора и изхода на охлаждащата течност от нагревателния елемент към входа на радиатора , връзките са направени с маркучи, радиатора се монтира вертикално така, че изходът на охлаждащата течност от радиатора е в долната му част, в горната част на радиатора е монтиран разширителен съд и цялата система се пълни с охлаждаща течност и трансформатора е свързан към мрежата. 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че затвореният контур под формата на тръба е направен от електроизолационен материал и вътре в него са монтирани един или повече затворени навивки на проводника.
ЧЕРТЕЖИ
MM4A Предсрочно прекратяваневалидност на патента Руска федерацияза изобретение поради неплащане на таксата за поддържане на патента в сила до крайния срок