Premena tepelnej energie na elektrickú energiu. Spôsob premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytvorenie prenosu tepla
Kapitola 14 Konvertory tepelnej energie
Rozprávali sme sa o „oceáne energie“, ktorý nás obklopuje. Týmto oceánom energie je éter, ktorého polarizačný jav poznáme ako elektrické pole. Vírové javy v éteri vnímame ako magnetické polia. V predchádzajúcej kapitole sme si ukázali spôsoby využitia elektrických a magnetických javov na vytváranie zdrojov energie.
V prírode sú krásne príklady podobnosti, napríklad dráhy planét a dráhy elektrónov. Samozrejme, všetko je oveľa komplikovanejšie, ale aby ste pochopili podstatu vecí, musíte nájsť malé vo veľkom a vidieť inverzné korešpondencie. Éterové javy, vrátane pozdĺžnych vĺn v éterickom prostredí, sa dajú ľahko analyzovať pomocou metódy podobnosti s procesmi v vzdušné prostredie. Takéto spôsoby získavania energie, ako je použitie tepelných pohybov molekúl vzduchu, umožňujú pochopiť spôsoby využitia tepelnej energie éteru, pretože teplota éteru určuje teplotu vzduchu. Pozrime sa na tému podrobnejšie.
Tepelná energia vzduchu je jedným z variantov rozptýleného (nízkopotenciálneho) tepla prostredia. Okrem vzduchu je tento druh energie obsiahnutý vo vode, ako aj v zemi (geotermálne zdroje). Premena tohto druhu energie na užitočnú prácu je najprimeranejšie vnímaná pri diskusiách o rôznych návrhoch energetických zdrojov, ktoré nevyžadujú palivo, keďže rozumieme primárnemu zdroju. Existujú mechanické a elektronické zariadenia schopné prevádzky offline premieňaním tepla prostredia. Predtým teoretici túto možnosť popierali a vyžadovali prítomnosť dvoch zdrojov teploty užitočná práca. Sme takí tradičnými spôsobmi tiež uvažujeme. Ide o klasické tepelné čerpadlá. Okrem toho si ukážeme niekoľko metód priameho výberu tepelnej energie z prostredia, a to využitie a transformáciu kinetickej energie pohybu molekúl vzduchu. Rôzne metódy, mechanické aj moderné technológie pomocou elektromagnetických javov a špeciálnych materiálov.
P.K. Oshchepkov, A.F. Okhatrin, E.G. Oparin a ďalší výskumníci. Pavel Kondratievich Oshchepkov je známy ako zakladateľ ruského radaru. V roku 1967 Oshchepkov vytvoril Verejný inštitút pre problém energetickej inverzie v Moskve pod Výborom pre racionálne využívanie materiálnych zdrojov.
Oshchepkov napísal: „Asi najodvážnejším snom ľudstva je zvládnuť procesy prirodzeného kolobehu energie v prírode. Energia je tiež nezničiteľná a nevytvoriteľná, preto je celkom prirodzené, že procesy disipácie energie a procesy jej koncentrácie existujú v jednote. Sú ľudia, ktorí tvrdia, že táto myšlienka je v rozpore so zákonom termodynamiky. To nie je pravda. Druhý termodynamický zákon, ktorý sa osvedčil v tisíckach a tisíckach prípadov, ukazuje cestu pri riešení mnohých vedeckých a technických problémov, je určite tým správnym zákonom pre každý uzavretý systém. Je jednoducho zbytočné spochybňovať jeho platnosť pre tieto systémy. Ale v reálny svet Neexistujú absolútne uzavreté systémy. Svet je nekonečný v čase a priestore a interakcia medzi hmotnými substanciami prebieha podľa zložitejších zákonov ako je druhý termodynamický zákon. Veda budúcnosti je predurčená objaviť tieto zákony. Využitie procesu prirodzeného kolobehu energie v prírode v prospech ľudstva nepredstavuje hrozbu prehriatia zemského povrchu, pretože sa nemôže zmeniť. tepelná bilancia naša planéta. Je tiež bez rádioaktívneho nebezpečenstva, od znečistenia atmosféry splodinami horenia. Nesie so sebou neporovnateľné množstvo energie, ktorá je hlavný základživot... Potreba vyriešiť problém využívania procesov prirodzenej cirkulácie energie v prírode je imperatívom našej doby.“
Oshchepkov zaviedol termín „kessor“, ktorý označuje koncentrátor environmentálnej energie. V literatúre na túto tému sa vyskytuje kombinácia „C-cassor“, označujúca kondenzátorový (kapacitný) menič tepelnej energie prostredia na elektrinu.
Úlohy stanovené Oshchepkovom presahujú rámec bežných tepelných čerpadiel. „Energiou budúcnosti je podľa mňa elektronická energia. Musí vyriešiť najdôležitejšiu úlohu – nielen odoberať teplo z okolitého priestoru, ale premieňať ho na elektrinu. V tom vidím najväčší vedecký a technický problém našej doby. Vedecké a technické myslenie hľadá spôsoby, ako to vyriešiť.“ Pracovníci Oshchepkovho inštitútu vytvorili teóriu a vykonali výpočty pre návrh elektronických zariadení na výrobu elektrického prúdu v dôsledku premeny environmentálnej energie. Bolo vytvorených a funguje niekoľko experimentálnych elektronických inštalácií, ktoré priamo premieňajú energiu prostredia na elektriny. V špeciálne navrhnutých obvodoch rezistorov a špeciálne spracovaných polovodičových diód (vytvorili „hrubú paliativu“ potenciálovej bariéry) sa podarilo vytvoriť zariadenie, v ktorom sa generuje napätie viac ako desať voltov.
Oshchepkov napísal: „Ministerstvá a rezorty dlhé roky prinášali a naďalej prinášajú nenahraditeľné prírodné bohatstvo – uhlie, ropu, plyn – na oltár nákladného hospodárstva. Nielenže sa ich zásoby míňajú pred našimi očami, sú aj výbornou cennou surovinou pre chemický priemysel. Spaľujú sa v peciach elektrární, znečisťujú atmosféru, čo môže nakoniec spôsobiť katastrofu. skleníkový efekt“, ktorú vedci z hľadiska nebezpečenstva pre ľudstvo prirovnávajú k termonukleárnej katastrofe. Je tu ešte jeden paradox tradičnej technológie v energetike – obrovská energia sa najskôr vyrobí na jednom mieste a potom sa často prepravuje drahým a nie vždy spoľahlivým elektrickým vedením tisíce kilometrov k spotrebiteľovi. Ak je toto byt, tak ... do žiarovky. Nie je to príliš komplikované a zbytočné? Všetko sa dá zorganizovať inak, jednoduchšie, lacnejšie, spoľahlivejšie, efektívnejšie. Nechajte výkonné energetické systémy poskytovať elektrinu veľkým továrňam a priemyselným odvetviam. Masový spotrebiteľ, najmä vo vidieckych oblastiach severného Ruska a Sibíri, môže byť vybavený mini-inštaláciami, ktoré premieňajú energiu prostredia na elektrinu s kapacitou jeden alebo dva kilowatty. To stačí na zabezpečenie energie pre jeden byt na osvetlenie, vykurovanie a iné potreby. Veľkosť jednej takejto inštalácie nie je väčšia ako stolová lampa. Ak chce ľudstvo žiť v súlade so životným prostredím, musí urobiť všetko preto, aby sa naučilo získavať energiu bez narušenia ekologickej rovnováhy v prírode.“ Tieto slová profesora Oshchepkova sú aktuálne aj dnes, v roku 2012.
V časopise Tekhnika Molodezhi, č. 11, 1983 sa uvažovalo o klasifikácii hlavných metód invertovania tepelnej energie média. Vezmeme to ako základ, ale doplníme ho o nové metódy.
Fotoinverzia. Je známe, že vlastnosti niektorých látok (luminoforov) opätovne vyžarujú svetlo dopadajúce na ne, ale s inou, zväčšenou vlnovou dĺžkou (takzvaná "Stokesova luminiscencia"). Neskôr boli objavené prípady poklesu vlnovej dĺžky reemitovaného svetla, teda nárastu energie kvánt (ide o takzvanú „anti-Stokesovu luminiscenciu“). K zvýšeniu energie kvanta tu dochádza v dôsledku premeny vlastnej tepelnej energie fosforu na energiu luminiscenčného žiarenia. V dôsledku výberu tepelnej energie sa fosfor ochladzuje a pokles jeho teploty je kompenzovaný prílevom tepla z prostredia. V dôsledku toho k zvýšeniu energie v luminiscenčnom žiarení dochádza v konečnom dôsledku koncentráciou tepelnej energie prostredia a tento nárast môže byť veľmi významný. Teoreticky môže dosiahnuť 160%, to znamená, že fosfor môže vydať energiu o 60% viac, ako dostane vo forme žiarenia. V súčasnosti sa intenzívne pracuje na praktickej aplikácii tohto efektu (chladenie predmetov, luminiscenčné masery, luminiscenčné fotonásobenie a pod.).
chemická inverzia. Energeticky otvorené katalytické systémy majú schopnosť akumulovať energiu a existujú v nerovnovážnom termodynamickom stave. Tento proces je možný vďaka kombinácii exotermickej reakcie prebiehajúcej na katalyzátore s endotermickou reakciou (chladením) katalyzátora. Tieto reakcie, schopné samoudržania (a samoliečby), realizované na absorpcii rozptýleného tepla média, otvárajú perspektívy pre vytváranie nových technologických procesov.
Existovať galvanické články práca na endotermických reakciách. Energia na vznik týchto reakcií sa odoberá z kryštálovej mriežky štruktúry, vďaka čomu sa teleso prvku ochladzuje (pokrýva mrazom) a tepelná energia prostredia k nemu nepretržite prúdi (koncentruje sa). Preto je elektrická energia v takomto chemickom zdroji energie čiastočne spôsobená absorpciou energie prostredia.
Mechanoinverzia. Existujú rôzne spôsoby využitia kinetickej energie molekúl vzduchu. Tieto zariadenia môžu byť pasívne alebo aktívne, t. j. atramentové a streamingové technológie.
Gravitačná verzia. Keďže gravitačné pole robí médium nehomogénnym, musí to zaviesť „skreslenia“ do termodynamického procesu zoradenia stavov, charakterizovaného indexom zvýšenia entropie.
Túto okolnosť zaznamenali Maxwell a Tsiolkovsky, ktorí vyjadrili myšlienku, že v atmosfére by mal pod vplyvom gravitačného poľa vzniknúť vertikálny teplotný gradient. Ciolkovskij predpovedal, že tento gradient by mal závisieť od molekulové zloženie plynu.
Modernú teóriu takýchto generátorov energie podrobne rozvinul profesor VF Jakovlev, ktorý vypočítal závislosť teplotného gradientu od molekulárneho zloženia plynu. Na základe tohto efektu navrhol spolu s E. G. Oparinom myšlienku zásadne nového generátora energie, pozostávajúceho z dvoch potrubí naplnených rôznymi plynmi. ryža. 205.
Ryža. 205. Gravitačná inverzia tepelnej energie v schéme Jakovlev-Oparin
Z diagramu je zrejmé, že teplota plynov v dvoch trubiciach v hornej časti sa bude od seba výrazne líšiť a to sa dá využiť na výrobu energie napríklad pomocou termoprvkov.
Tepelná inverzia. Uvažujme piestový motor pracujúci na vstrekovanie do komory s nehorľavým valcom skvapalnený plyn(dusík, hélium). Tlak výsledného plynu bude pohybovať piestom, zatiaľ čo valec sa bude ochladzovať, pretože plyn expanduje a prúdi k nemu tepelná energia z okolia. Práca takéhoto motora bude celkovo pozostávať nielen z práce expandujúcich plynov, ale dôjde aj k určitému zvýšeniu v dôsledku využitia tepelnej energie prostredia.
Elektrická inverzia. V tejto oblasti výskumu boli veľké nádeje P.K. Oshchepkova spojené s polovodičovými meničmi tepla na elektrinu. Existujú aj iné metódy. Nikolaj Emelyanovich Zaev patentoval metódu koncentrácie energie prostredia s využitím vlastností nelineárneho kondenzátora a nelineárneho feromagnetu. Podrobnejšie sa na ne pozrieme neskôr.
Ukážme niektoré technológie a nápady na túto tému. Významný vynález v oblasti mechanickej inverzie tepelnej energie urobil autor z Petrohradu Michail Porfiryevič Beshok ( [chránený e-mailom]). Jeho článok „Energia vzduchu“ bol publikovaný v časopise „New Energy“ č.1, 2003. V decembri 2010 sme spolu telefonovali a on súhlasil, že otvorene predstaví svoj nápad čitateľom tejto knihy. Podstata jeho vynálezu je nasledovná: na povrchu platne je vytvorený reliéf s rozmermi rádovo 1-10 dĺžok voľnej dráhy molekuly vzduchu (sú to rozmery rádovo prvkov moderných mikroobvody, asi 500-50 nanometrov). Druhá strana dosky má rovný povrch, obr. 206. Citujem Michaila Porfirjeviča:
Ryža. 206. Metóda vytvárania gradientu tlaku vzduchu
„Ako je známe z molekulárnej kinetickej teórie plynov, molekuly vzduchu sa pohybujú náhodne (bez ohľadu na rýchlosť prúdenia vzduchu) rýchlosťou 500 metrov za sekundu, za normálnych podmienok atmosférického tlaku a izbová teplota. Hmotnosť jedného kubického metra vzduchu je viac ako 1 kg. Je ľahké vypočítať, že atmosféra obsahuje obrovské množstvo energie, mohla by byť poslaná „na prácu v turbíne“, ale pohyb molekúl vzduchu je chaotický a všeobecne sa uznáva, že energia v takomto prostredí môže byť iba absorbuje a rozptýli a tento proces je údajne nezvratný. V zvyčajných mierach priestoru a času sa totiž molekuly pohybujú úplne náhodne, ich počet je obrovský a proces sprevádzaný nárastom entropie je v tomto prípade najpravdepodobnejší. Medzitým pohyb molekuly v úseku "voľná dráha", v časovom intervale medzi zrážkami sa javí ako usporiadané, lineárne a predvídateľné. Priemerná vzdialenosť, ktorú molekula prejde za tento čas, je desiatky nanometrov.
Všimnite si, že nanotechnológie, ktoré sa objavili v posledných rokoch, umožňujú navrhnúť potrebné prvky meniča energie s mikroreliéfom, napríklad pomocou nanorúrok. Mikroreliéf rádovo 100 nm je jednoduchou technickou úlohou aj pre výrobcu mikroobvodov.
Ďalej Michail Porfirievich zvažuje dva prípady, prvý: tanier, ktorého obe strany sú úplne rovné a majú oblasti S1 a S2 (obr. 206, vľavo hore). V tomto prípade sú sily pôsobiace na obe strany dosky normálne smerované na dosku a číselne sa rovnajú celkovým impulzom. Tieto impulzy sú prenášané na každú stranu zrážajúcimi sa molekulami vzduchu. Pretože celkové impulzy sú úmerné plochám strán a sú rovnaké, potom sú sily rovnaké. V tejto situácii nie je rozdiel v tlakových silách na dosku z dvoch strán.
Ďalšia možnosť: predpokladajme, že jedna strana dosky je pokrytá nejakým reliéfom, napríklad je vyrobená v reliéfe, obr. 206 nižšie. Pri dostatočne malých rozmeroch povrchového reliéfu, keď je vzdialenosť d menšia ako stredná voľná dráha molekuly, sa objaví faktor, ktorý porušuje vyššie stanovenú rovnováhu síl. Normálne Atmosférický tlak rovná sa asi 1 kg na 1 štvorcový centimeter a rozdiel tlaku o jedno percento je už dosť významný. Predbežné, veľmi približné výpočty ukazujú, že rozdiel tlaku môže byť desiatky percent, teda sila 100-400 gramov na 1 štvorcový centimeter. Umiestnením takýchto dosiek na rotor môžeme dosiahnuť konštantné otáčanie rotora elektrického generátora pri zaťažení.
Mal by som poznamenať, že podľa môjho chápania nie je podstatou tohto konceptu vytvorenie inej oblasti S1 a S2. Téma sa týka návrhu takého povrchového nanoreliéfu, ktorý umožní vytvárať rôzne tlaky prostredia na dosku materiálu, ktorej jedna strana má mikroreliéf. Tento výsledok možno dosiahnuť rôznymi spôsobmi. Napríklad, ak sa chaotický pohyb molekúl prostredia v dôsledku nanoreliéfu stane usporiadaným, potom sa relatívna rýchlosť molekúl média a platne zmení na strane, kde je vytvorený mikroreliéf. V tomto prípade je zabezpečená zdvíhacia sila, ale na rozdiel od známeho Žukovského-Chaplyginovho efektu sila pôsobí na nehybnú „nanofóliu“ umiestnenú v nehybnom prostredí, ktorej molekuly sa pohybujú.
Problém sa teda rieši buď čiastočným výberom kinetickej energie častíc prostredia, alebo čiastočným usporiadaním ich chaotického tepelný pohyb. Pri ochladzovaní média je možný efekt hmly, kondenzácia atmosférickej vodnej pary. V tomto ohľade existuje zaujímavá sémantická analógia: hovoríme „týčiace sa“, „týčiace sa do výšky“ o niečom, čo letí vo vzduchu na jednom mieste. Možno to starodávne slovo odráža význam technológií, na ktoré sme zabudli.
Čiastočnú extrakciu energie z častíc by malo sprevádzať zahrievanie nanoprvkov, napríklad nanohlásky sa budú zahrievať v dôsledku ich deformácií. Usporiadanie, teda laminarizácia, sme už zvažovali v kapitole o molekulovom motore. Túto metódu možno rozdeliť na dve metódy: vytvorenie preferenčného vektora pohybu častice pozdĺž povrchu platne alebo kolmo na platňu kvôli reliéfu. V súlade s tým tlak média na dosku zo strany reliéfu buď klesá alebo stúpa.
Navrhovaný materiál sa nazýva CAM - power active material, alebo SANM - power active nanomateriál, keďže jeho funkciou je vytvárať aktívnu silu pôsobiacu na platňu v dôsledku rozdielny tlak prostredia na rôznych stranách platne. Sila sa nazýva „aktívna“, pretože nevyžaduje reaktívny výron hmoty. Problém vytvorenia hnacej sily riešime opačnou metódou. Pri prúdovom pohone dostane pracovná hmota impulz a je vyhodená preč z pohonu, čím mu dáva zodpovedajúci impulz. Pri aktívnom hýbateľovi je to naopak: hýbateľ dostane impulz rovnajúci sa hybnosti odobratej z molekúl prostredia. Zákon zachovania hybnosti pri interakcii hýbateľa a pracovnej hmoty sa samozrejme prísne dodržiava. Zároveň sa ochladzuje prostredie.
Efekt "nanoning" vytvára nielen aktívna sila, ale aj zodpovedajúce zmeny prostredia, najmä jeho ochladzovanie. Je to spôsobené tým, že vygenerovaný doskový makrohybnosť musí byť ekvivalentný strate hodnoty mikrohybnosti častíc média. V tomto smere CAM - technológia otvára kvalitatívne nové perspektívy v autonómnej energetike. Ako najsľubnejšie sa javí využitie nanorúrok na vývoj tohto konceptu, aj keď možno nájsť aj iné metódy na získanie mikroreliéfu, vrátane bionanotechnológií. praktické využitie.
Tento projekt je v štádiu formovania novej spoločnosti, sú pozvaní investori a špecialisti v oblasti nanotechnológií. Kontaktujte prosím autora knihy.
V práci Michaila Porfiryeviča existuje dôležitá poznámka o potrebe elastickej kolízie s povrchom dosky. Toto je povinná podmienka prenos impulzov. Pri zvažovaní jeho dizajnu som navrhol podobnú verziu, ale jednoduchšiu, bez mikroreliéfu. Navrhovaný spôsob je znázornený na obr. 207. Platňa, ktorej jedna strana je vyrobená z materiálu, ktorý má elastické vlastnosti pri interakcii s molekulami vzduchu a druhá strana platne je pokrytá materiálom, ktorý absorbuje nárazovú hybnosť molekúl vzduchu, deformuje sa a čiastočne premieňa hybnosť do termálna energia. V dôsledku rozdielu v module celkovej hybnosti vľavo a vpravo dostane doska impulz hnacej sily smerom k jej nepružnému povrchu. V tomto prevedení bude neelastický povrch dosky vždy teplejší ako pružný povrch. Teplo musí byť odstránené do vonkajšie prostredie, s veľkou kapacitou konštrukcie.
Ryža. 207. Metóda vytvárania gradientu tlaku vzduchu
Mechanické pohony navrhnuté podľa tejto technológie je možné využiť nielen v energetike na vytváranie krútiaceho momentu, ale aj v doprave, na vytváranie zdvíhacích a hnacích síl akejkoľvek veľkosti, bez spotreby paliva.
Výpočet sily s 10% asymetriou atmosférického tlaku na energeticky aktívny materiál (CAM) z rôznych strán dáva hodnotu sily asi 1 tona na 1 meter štvorcový.
Balík takýchto 100 plátov, každý s hrúbkou 5 mm, s medzerou 5 mm, zaberie objem jeden meter kubický a do vzduchu dokáže zdvihnúť 100 ton.
V tejto súvislosti si môžeme pripomenúť Maxwellove predstavy o možnosti vytvorenia mechanizmu, ktorý rozdeľuje molekuly plynu na pomalé „studené“ a rýchle „horúce“. Takýto mechanizmus je špeciálnym reliéfom, ktorý umožňuje získať teplotný gradient bez nákladov.
Všimnite si, že tento princíp som ukázal, a to aj experimentálne, na konferencii „New Ideas in Natural Science“, 1996, Petrohrad, správa „The Concept of Gravity“ a neskôr, v roku 1998, na konferencii „Space, Time a gravitácia“, Peterhof, Univerzita, Zbierka správ, časť 1, 1999. V skrátenej forme bol na túto tému publikovaný článok v americkom časopise ELECTRIC SPACECRAFT, č.27,1997.
Najjednoduchší experiment v prospech navrhovaného konceptu je známy od roku 1935 a prvýkrát bol opísaný v Popular Science, č. 126, 1935, ktorého vysvetlenie som uviedol v mojej správe v roku 1996. Na obr. 208 ukazuje výsledky interakcie dvoch závaží, ktoré sa „rozptyľujú“ od centrálneho bodu, teoreticky s rovnakou hybnosťou.
Ryža. 208. Experiment na preukázanie asymetrickej interakcie
V mojom experimente je v počiatočnej polohe pružina stlačená a závažia sú držané pohromade závitom. Po zničení (vyhorení) vlákna sa pohybujú rôznymi smermi s približne rovnakou hybnosťou. Vlastnosti interakcie závaží s podperou sú tie, ktoré sú vpravo na obr. 208, závažie spolupôsobí elasticky a vľavo tuho s deformáciou. Tak, na pravej strane sú vytvorené Lepšie podmienky preniesť impulz závažia na podperu ako v ľavej časti zariadenia, kde sa energia impulzu čiastočne premení na teplo. V dôsledku nenulového celkového impulzu je celé zariadenie posunuté smerom k elastickej interakcii. Experiment je ľahko opakovateľný s rovnakým výsledkom. Je lepšie ho stráviť na plávajúcej plošine alebo naleštenom stole.
Dovoľte mi pripomenúť, že dôležitosť elastickej interakcie na zabezpečenie prenosu hybnosti pracovnej tekutiny do krytu rotora sme už opakovane zaznamenali, a to aj pri zvažovaní schémy na obr. 2. Podrobnejšie sa technológiou SAM zaoberá moja kniha „Nové vesmírne technológie“ 2012. Uvádza výpočty pre návrh leteckej dopravy s nosnosťou 1 milión ton, ktorá navyše nevyžaduje palivo.
Prejdeme k úvahe o tomto experimente, aby sme lepšie porozumeli prevádzkovým podmienkam zariadenia navrhnutého skôr a znázorneného na obr. 207. Komercializácia tohto vynálezu sa obmedzuje na hľadanie optimálnych materiálov pre elastický a neelastický povlak dosiek. To nie je také jednoduché, vzhľadom na hmotnosť a kinetickú energiu molekuly vzduchu, teda veľkosť hybnosti. Jednoznačná výhoda však túto metódu je nízka cena a široké uplatnenie, vrátane leteckej dopravy. Podrobnosti je možné prediskutovať pri kontrole technického projektu na túto tému s mojou účasťou v úlohe vývojára. Ponúkaná licencia.
Jeden zo spôsobov mechanickej premeny tepelnej energie média navrhol B.M. Kondrashov ( [chránený e-mailom]), v článku „Jet energy technologies“, časopise „New Energy“. Autor píše o „paralelnom pripojení“ prídavných vzduchových hmôt k stacionárnemu prúdovému prúdu motora s plynovou turbínou, ku ktorému dochádza bez dodatočnej spotreby energie paliva v dôsledku „nevyváženej vonkajšej tlakovej sily na vstupný zvon (nasávanie) ejektora“. Tento vývoj sa týka technológií na „riadené využitie atmosférickej energie na prácu“, ako píšu autori tohto vynálezu.
Spôsoby strhávania atmosférického vzduchu sú známe: pulzácie aktívneho prúdu vytvárajú periodické riedenie média (nízky tlak) na vstupnom potrubí ejektorovej dýzy. Do tejto oblasti patrí aj objav O.I. Kudrin: "Fenomén abnormálne vysokého nárastu ťahu v procese ejekcie plynu s pulzujúcim aktívnym prúdom." Kondrashov vo svojom článku píše: „Tak, v dôsledku energie atmosféry, transformovanej v procese sériové pripojenie predchádzajúce obdobia je poháňaný vzduch tepelné čerpadlo, pri ktorej prevádzke sa vytvárajú podmienky na to, aby sa v nasledujúcich obdobiach premieňala nízkopotenciálna energia vonkajšej plynovej hmoty, ktorá je v rovnovážnom stave, na využiteľnú kinetickú energiu, vysokopotenciálne teplo a „ chlad“ vypočítanej teploty.
Pri tejto metóde je hmota výfukových plynov studená a neobsahuje produkty spaľovania. Zdrojmi energie sú nízkopotenciálne teplo atmosférického vzduchu a gravitácia, ktorá vytvára statický atmosférický tlak (ako v prirodzenom stochastickom procese). Podmienky na premenu energie atmosféry sú vytvorené expanziou stlačeného vzduchu, stlačeného v dôsledku časti výkonu získaného v predchádzajúcich obdobiach. Preto zariadenia, ktoré implementujú túto metódu pomocou otvorených termodynamických cyklov, sa nazývajú „atmosférické prúdové motory bez paliva“. Diela B.M. Kondrashova je možné podrobne študovať podľa jeho patentov, č. 2188960 RU F 02 C 3/32, 5/12 "Spôsob premeny energie v prúdovej inštalácii (možnosti), prúdovom adaptívnom motore a plyne generátor" a medzinárodná patentová prihláška PCT/RU2002/000338 F 2 C 3/32 "Spôsob premeny energie v prúdových motoroch" PCT W02004/008180A1.
Teoretické základy týchto procesov rozvíjajú aj autori prác o „laminarizácii“ turbulentného prúdenia vzduchu, plynov a iných médií. Inými slovami, kinetickú energiu média v turbulentnom prúdení nedokážeme naplno využiť, kým nezabezpečíme aspoň čiastočné zosúladenie pohybových vektorov častíc prúdenia, teda „laminarizáciu prúdenia“.
Z knihy Delostrelectvo autora Vnukov Vladimír PavlovičDruhá kapitola Nenahraditeľný zdroj energie
Z knihy Černobyľ. Ako to bolo autora Dyatlov Anatolij StepanovičKapitola 14. Využitie atómovej energie Napriek tomu sa nezaobídeme bez vyjadrenia názoru na prijateľnosť či neprijateľnosť využívania jadrových elektrární. Nejako ďalej položená otázka o mojom postoji k budúcnosti jadrových elektrární v súvislosti s černobyľskou katastrofou a môj osobný
Z knihy Nové vesmírne technológie autoraKapitola 12 Antigravitácia v generátoroch voľnej energie Je zaujímavé, že mnohí vedci, ktorí študujú metódy získavania energie transformáciou vlastností časopriestoru, zaznamenávajú rovnaké črty práce svojich experimentálnych štruktúr,
Z knihy Nové zdroje energie autora Frolov Alexander VladimirovičKapitola 13 Polovodičové meniče energie Pozrime sa na niekoľko príkladov špeciálne navrhnutých generátorov energie, ktoré nemajú žiadne rotujúce časti konštrukcie a vyhlasujú si vysokú účinnosť. Bežne sa označujú ako „pevné“ generátory s voľnobežným chodom.
Z knihy Dejiny elektrotechniky autora Kolektív autorov2. ÚČET TEPELNEJ ENERGIE A NOSIČA TEPLA PRI ZDROJI TEPLA 2.1. Organizácia merania tepelnej energie a chladiva dodávaného do systémov ohrevu vody 2.1.1. Uzly pre účtovanie tepelnej energie vody pri zdrojoch tepla: kombinovaná výroba tepla a elektriny (KVET), diaľkové tepelné
Z knihy autora3. ÚČTOVANIE TEPELNEJ ENERGIE A NOSIČA TEPLA U SPOTREBITEĽA V SPOTREBOVANÍ TEPLA VODNÉ SYSTÉMY 3.1. Organizácia merania tepelnej energie a tepelného nosiča prijímaného systémami spotreby tepla vody 3.1.1. V otvorených a uzavretých systémoch spotreby tepla na merači tepla
Z knihy autora4. ÚČTOVANIE TEPELNEJ ENERGIE A NOSIČA TEPLA U SPOTREBITEĽA V SYSTÉMOCH SPOTREBY TEPLA PAROU 4.1. Organizácia merania tepelnej energie a tepelného nosiča získanej parnými systémami spotreby tepla 4.1.1. AT parné systémy spotreba tepla na meracom zariadení tepelnej energie a
Z knihy autora5. ZÁKLADNÉ POŽIADAVKY NA ZARIADENIA NA MERANIE TEPLA 5.1. Všeobecné požiadavky5.1.1. Meracia jednotka tepelnej energie je vybavená meracími prístrojmi (merače tepla, vodomery, merače tepla, paromery, zariadenia zaznamenávajúce parametre chladiva a
Z knihy autora6. PRIJATIE DO PREVÁDZKY MERAČA TEPLA PRI ZDROJI TEPLA 6.1. Prevzatie do prevádzky meracej jednotky zdroja tepla vykonáva zástupca Štátneho energetického dozoru za prítomnosti zástupcov zdroja tepla a tepelných sietí, ktorý je vypracovaný
Z knihy autora7. PRIJATIE DO PREVÁDZKY MERAČA TEPLA U SPOTREBITEĽA 7.1. Povolenie do prevádzky odberných meracích jednotiek vykonáva zástupca organizácie zásobovania energiou za prítomnosti zástupcu odberateľa, o čom je vypracovaný príslušný zákon (príloha 4).
Z knihy autora8. PREVÁDZKA MERAČA TEPLA PRI ZDROJI TEPLA 8.1. Meradlo tepelnej energie pri zdroji tepla musí byť prevádzkované v súlade s technická dokumentáciašpecifikované v bode 6.1 týchto pravidiel.8.2. Za technický stav meracích zariadení
Z knihy autora9. PREVÁDZKA MERAČA TEPLA U SPOTREBITEĽA 9.1. Meradlo tepelnej energie u odberateľa musí byť prevádzkované v súlade s technickou dokumentáciou uvedenou v bode 7.1 týchto pravidiel.9.2. Zodpovednosť za prevádzku a priebežnú údržbu
Z knihy autora11.2.2. RIADENÉ ORTUŤOVÉ konvertory Dôležitým kvalitatívnym zlepšením ortuťového usmerňovača bol vzhľad riadiacej mriežky. Počiatočná (diódová) funkcia ortuťových ventilov so zvýšením prevádzkových napätí si vyžiadala zavedenie tienenia chrániaceho anódu
Z knihy autora11.3.4. VÝKONNÉ MĚNIČE PRE INDUKČNÝ VYKUROVANIE elektromagnetického poľa. Na vytvorenie poľa je potrebný zdroj
Na jednom z elektrických fór bola položená nasledujúca otázka: „Ako môžem získať elektrinu pomocou bežného plynu pre domácnosť? Bolo to motivované tým, že tento súdruh plyn, a vlastne ako mnoho iných, je platený jednoducho podľa noriem bez merača.
Bez ohľadu na to, koľko ho spotrebujete, stále platíte pevnú sumu a prečo nepremeniť už zaplatený, no nespotrebovaný plyn na elektrinu zadarmo? Na fóre sa teda objavila nová téma, ktorej sa chytili aj ostatní účastníci: rozhovor od srdca k srdcu pomáha nielen skrátiť pracovný deň, ale aj zabiť voľný čas.
Bolo navrhnutých veľa možností. Stačí si kúpiť benzínový generátor a naplniť ho benzínom získaným destiláciou domáci plyn, alebo prerobte generátor tak, aby okamžite fungoval na plyn, ako napríklad auto.
Namiesto spaľovacieho motora bol navrhnutý Stirlingov motor, známy aj ako motor s vonkajším spaľovaním. Tu je len začiatok témy (ten, ktorý vytvoril Nová téma) tvrdil, že výkon generátora je aspoň 1 kilowatt, no uvažovalo sa, že taký stirling by sa nezmestil ani do kuchyne malej jedálne. Okrem toho je dôležité, aby bol generátor tichý, inak, dobre, viete čo.
Po mnohých návrhoch si niekto spomenul, že v nejakej knihe videl nákres znázorňujúci petrolejovú lampu so zariadením v podobe viaclúčovej hviezdy na napájanie tranzistorového prijímača. Ale o tom sa bude diskutovať trochu ďalej, ale zatiaľ ...
Termogenerátory. História a teória
Na získanie elektriny priamo z plynového horáka alebo iného zdroja tepla sa používajú termogenerátory. Rovnako ako termočlánok, aj jeho princíp činnosti je založený na objavenom v roku 1821.
Uvedený efekt spočíva v tom, že v uzavretom okruhu dvoch rozdielnych vodičov sa objaví emf, ak sú prechody vodičov pri rôznych teplotách. Napríklad horúci spoj je v nádobe s vriacou vodou a druhý je v šálke topiaceho sa ľadu.
Účinok vyplýva zo skutočnosti, že energia voľných elektrónov závisí od teploty. V tomto prípade sa elektróny začnú pohybovať od vodiča, kde majú vyššiu energiu, k vodiču, kde je energia nábojov menšia. Ak je jeden z prechodov zahrievaný viac ako druhý, potom je rozdiel v energiách nábojov na ňom väčší ako na studenom. Preto, ak je okruh uzavretý, objaví sa v ňom prúd, presne rovnaký termoelektrický výkon.
Približne termoelektrický výkon možno určiť jednoduchým vzorcom:
E = a* (T1 - T2). Tu je α termoelektrický koeficient, ktorý závisí iba od kovov, z ktorých je termočlánok alebo termočlánok zložený. Jeho hodnota sa zvyčajne vyjadruje v mikrovoltoch na stupeň.
Teplotný rozdiel spojov v tomto vzorci je (T1 - T2): T1 je teplota horúceho spoja a T2 je teplota studeného spoja. Vyššie uvedený vzorec je celkom jasne znázornený na obrázku 1.
Obrázok 1. Princíp činnosti termočlánku
Táto kresba je klasická, možno ju nájsť v každej učebnici fyziky. Na obrázku je znázornený prstenec zložený z dvoch vodičov A a B. Spojenia vodičov sa nazývajú spojky. Ako je znázornené na obrázku, v horúcom spoji T1 má termoelektrický výkon smer od kovu B ku kovu A. A v studenom spoji T2 od kovu A ku kovu B. Smer termoelektrického výkonu uvedený na obrázku platí pre prípad, keď je termoelektrický výkon kovu A kladný vzhľadom na kov B .
Ako určiť tepelnú silu kovu
Termoelektrický výkon kovu sa určuje s ohľadom na platinu. Na tento účel sa termočlánok, ktorého jedna z elektród je platina (Pt) a druhá je testovaný kov, zahreje na 100 °C. Výsledná hodnota v milivoltoch pre niektoré kovy je uvedená nižšie. Okrem toho je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že sa mení nielen hodnota tepelnej energie, ale aj jej znamienko vzhľadom na platinu.
Platina v tomto prípade hrá rovnakú úlohu ako 0 stupňov na teplotnej stupnici a celá stupnica hodnôt tepelnej energie vyzerá takto:
Antimón +4,7, železo +1,6, kadmium +0,9, zinok +0,75, meď +0,74, zlato +0,73, striebro +0,71, cín +0,41, hliník + 0,38, ortuť 0, platina 0.
Po platine prichádzajú kovy so zápornou termoelektrickou silou:
Kobalt -1,54, nikel -1,64, konštantán (zliatina medi a niklu) -3,4, bizmut -6,5.
Pomocou tejto stupnice je veľmi jednoduché určiť hodnotu tepelného výkonu vyvinutú termočlánkom zloženým z rôzne kovy. Na to stačí vypočítať algebraický rozdiel medzi hodnotami kovov, z ktorých sú vyrobené termoelektródy.
Napríklad pre dvojicu antimón - bizmut bude táto hodnota +4,7 - (- 6,5) \u003d 11,2 mV. Ak sa ako elektródy použije dvojica železo-hliník, potom bude táto hodnota iba +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV, čo je takmer desaťkrát menej ako pri prvom páre.
Ak je studený spoj udržiavaný na konštantnej teplote, napríklad 0 stupňov, potom bude termoelektrický výkon horúceho spoja úmerný zmene teploty, ktorá sa používa v termočlánkoch.
Ako vznikli termogenerátory
Už v polovici 19. storočia sa uskutočnili početné pokusy o vytvorenie termogenerátory- zariadenia na príjem elektrická energia, teda zásobovať rôznych spotrebiteľov. Ako také zdroje mala využívať batérie sériovo zapojených termočlánkov. Konštrukcia takejto batérie je znázornená na obrázku 2.
Obrázok 2. Termopilot, schematický návrh
prvý termoelektrická batéria vytvorili v polovici 19. storočia fyzici Oersted a Fourier. Bizmut a antimón boli použité ako termoelektródy, presne ten istý pár čistých kovov, ktorý má maximálnu termoelektrickú silu. Horúce spoje boli vyhrievané plynovými horákmi a studené spoje boli umiestnené do nádoby s ľadom.
V procese experimentov s termoelektrinou boli neskôr vynájdené termočlánky, vhodné na použitie v niekt technologických procesov a dokonca aj osvetlenie. Príkladom je batéria Clamont, vyvinutá v roku 1874, ktorej výkon stačil na praktické účely: napríklad na galvanické zlacenie, ako aj na použitie v tlačiarňach a hĺbkotlačových dielňach. Približne v rovnakom čase sa vedec Noe zaoberal aj štúdiom termočlánkov, jeho termobatérie boli svojho času tiež široko distribuované.
Ale všetky tieto experimenty, aj keď boli úspešné, boli odsúdené na neúspech, pretože termočlánky na báze čistých kovových termoprvkov mali veľmi nízku účinnosť, čo bránilo ich praktickému použitiu. Pary čistých kovov majú účinnosť len niekoľko desatín percenta. Polovodičové materiály majú oveľa vyššiu účinnosť: niektoré oxidy, sulfidy a intermetalické zlúčeniny.
Polovodičové termoprvky
Skutočnú revolúciu vo vytváraní termoprvkov urobili diela akademika A.I. Ioffe. Začiatkom 30-tych rokov XX storočia predložil myšlienku, že pomocou polovodičov je možné premeniť tepelnú energiu vrátane slnečnej energie na elektrickú energiu. Vďaka uskutočnenému výskumu bola už v roku 1940 vytvorená polovodičová fotobunka na premenu svetla solárna energia do elektriky.
Prvá praktická aplikácia polovodičové termočlánky možno považovať za „partizánsku buřinku“, ktorá umožnila napájanie niektorých prenosných partizánskych rádií.
Termogenerátor bol založený na prvkoch z konštantánu a SbZn. Teplota studených spojov bola stabilizovaná vriacou vodou, zatiaľ čo horúce spoje boli ohrievané plameňom ohňa pri zabezpečení teplotného rozdielu minimálne 250...300 stupňov. Účinnosť takéhoto zariadenia nebola väčšia ako 1,5 ... 2,0%, ale na napájanie rádiových staníc bolo dostatok energie. Samozrejme, v tých vojnových časoch bol dizajn „bowlera“ štátnym tajomstvom a aj teraz sa o jeho zariadení diskutuje na mnohých fórach na internete.
Domáce termogenerátory
Už v povojnových päťdesiatych rokoch začal vyrábať sovietsky priemysel termogenerátory TGK - 3. Jeho hlavným účelom bolo napájanie batériových rádií v neelektrifikovaných vidieckych oblastiach. Výkon generátora bol 3 W, čo umožnilo napájať batériové prijímače ako Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 a niektoré ďalšie.
Vzhľad termogenerátora TGK-3 je znázornený na obrázku 3.
Obrázok 3. Termogenerátor TGK-3
Konštrukcia termogenerátora
Ako už bolo spomenuté, termogenerátor bol určený na použitie vo vidieckych oblastiach, kde petrolejové lampy "blesky". Takáto lampa vybavená termogenerátorom sa stala nielen zdrojom svetla, ale aj elektriny.
Zároveň neboli potrebné dodatočné náklady na palivo, pretože práve tá časť petroleja, ktorá jednoducho vletela do potrubia, sa zmenila na elektrinu. Okrem toho bol takýto generátor vždy pripravený na prácu, jeho konštrukcia bola taká, že sa v ňom jednoducho nedalo nič zlomiť. Generátor mohol len ležať naprázdno, pracovať bez zaťaženia, nebál sa skratov. Životnosť generátora vs. galvanické batérie zdalo sa byť navždy.
Úlohu výfukového potrubia pri petrolejovom „blesku“ zohráva predĺžená valcová časť skla. Pri použití lampy spolu s termogenerátorom sa sklo skrátilo a vložilo sa do neho kovové teplovýmenné zariadenie 1, ako je znázornené na obrázku 4.
Obrázok 4 Petrolejová lampa s termoelektrickým generátorom
Vonkajšia časť teplovýmenného zariadenia má tvar polyedrického hranolu, na ktorom sú inštalované termočlánky. Na zvýšenie účinnosti prenosu tepla malo zariadenie na prenos tepla vo vnútri niekoľko pozdĺžnych kanálov. Cez tieto kanály prešli horúce plyny výfukové potrubie 3, súčasné zahrievanie termočlánku, presnejšie jeho horúcich spojov.
Na chladenie studených spojov bol použitý vzduchom chladený chladič. Skladá sa z kovových rebier pripevnených k vonkajšie povrchy termočlánkové bloky.
Termogenerátor - TGK3 pozostával z dvoch nezávislých sekcií. Jeden z nich generoval napätie 2V pri zaťažovacom prúde do 2A. Táto sekcia bola použitá na získanie anódového napätia lámp pomocou vibračného prevodníka. Ďalšia sekcia pri napätí 1,2V a zaťažovacom prúde 0,5A bola použitá na napájanie vlákien lámp.
Ľahko sa dá vypočítať, že výkon tohto termogenerátora nepresahoval 5 wattov, no na prijímač to stačilo, čo umožnilo spríjemniť si dlhé zimné večery. Teraz sa to, samozrejme, zdá jednoducho smiešne, ale v tých vzdialených časoch bolo takéto zariadenie nepochybne zázrakom technológie.
Základné metódy a spôsoby premeny elektrickej energie na teplo sú klasifikované nasledovne. Vykurovanie je priame a nepriame elektrické.
o priame elektrické vykurovanie k premene elektrickej energie na tepelnú energiu dochádza v dôsledku prechodu elektrického prúdu priamo cez ohrievané teleso alebo médium (kov, voda, mlieko, pôda atď.). o nepriamy elektrický ohrev elektrický prúd prechádza špeciálnym vykurovacím zariadením (vyhrievacím telesom), z ktorého sa teplo prenáša do ohrievaného telesa alebo média vedením tepla, prúdením alebo sálaním.
Existuje niekoľko druhov premeny elektrickej energie na tepelnú energiu, ktoré určujú spôsoby elektrické kúrenie.
Tok elektrického prúdu cez elektricky vodivé pevné látky alebo kvapalné médiá je sprevádzaný uvoľňovaním tepla. Podľa Joule-Lenzovho zákona množstvo tepla Q \u003d I 2 Rt, kde Q je množstvo tepla, J; I - silatoka, A; R je odpor telesa alebo média, Ohm; t - čas prúdenia prúdu, s.
Odporový ohrev sa môže uskutočňovať kontaktnými a elektródovými metódami.
kontaktná metóda
Používa sa na ohrev kovov ako na princípe priameho elektrického ohrevu napríklad v elektrických odporových zváracích strojoch, tak aj na princípe nepriameho elektrického ohrevu - vo vykurovacích telesách.
Elektródová metóda
používa sa na ohrev nekovových vodivých materiálov a médií: voda, mlieko, šťavnaté krmivo, zemina a pod. Zahriaty materiál alebo médium sa umiestni medzi elektródy, na ktoré je privedené striedavé napätie.Elektrický prúd, ktorý preteká materiálom medzi elektródami, ho ohrieva. Obyčajná (nedestilovaná) voda vedie elektrický prúd, pretože vždy obsahuje určité množstvo solí, zásad alebo kyselín, ktoré sa disociujú na ióny, ktoré sú nositeľmi elektrického náboja, teda elektrického prúdu. Povaha elektrickej vodivosti mlieka a iných tekutín, pôdy, šťavnatého krmiva atď. je podobná.
Priamy ohrev elektródy sa vykonáva iba striedavým prúdom D.C. spôsobuje elektrolýzu ohrievaného materiálu a jeho znehodnocovanie.
Elektrické odporové vykurovanie našlo široké uplatnenie vo výrobe vďaka svojej jednoduchosti, spoľahlivosti, všestrannosti a nízkej cene vykurovacích zariadení.
Vykurovanie elektrickým oblúkom
V elektrickom oblúku, ktorý vzniká medzi dvoma elektródami v plynnom prostredí, sa elektrická energia premieňa na tepelnú energiu.
Na zapálenie oblúka sa elektródy pripojené k zdroju energie na chvíľu dotknú a potom sa pomaly od seba oddialia. Odpor kontaktu v momente zriedenia elektród je silne zahrievaný prúdom, ktorý ním prechádza. Voľné elektróny, neustále sa pohybujúce v kove, so zvýšením teploty v mieste kontaktu elektród urýchľujú ich pohyb.
So stúpajúcou teplotou sa rýchlosť voľných elektrónov zvýši natoľko, že sa odtrhnú od kovu elektród a vyletia do vzduchu. Pri pohybe sa zrážajú s molekulami vzduchu a rozdeľujú ich na kladne a záporne nabité ióny. Dochádza k ionizácii vzduchového priestoru medzi elektródami, ktorý sa stáva elektricky vodivým.
Pod vplyvom zdrojového napätia sa kladné ióny ponáhľajú na záporný pól (katóda) a záporné ióny na kladný pól (anóda), čím vytvárajú dlhý výboj - elektrický oblúk sprevádzané uvoľňovaním tepla. Teplota oblúka nie je v rôznych častiach rovnaká a je pri kovových elektródach: na katóde - asi 2400 ° C, na anóde - asi 2600 ° C, v strede oblúka - asi 6000 - 7000 ° C .
Existuje priamy a nepriamy elektrický oblúkový ohrev.
Hlavné praktické využitie nachádza priamy elektrický oblúkový ohrev v zariadeniach na zváranie elektrickým oblúkom. V inštaláciách nepriame vykurovanie oblúk sa používa ako silný zdroj infračervených lúčov.Ak je kus kovu umiestnený v striedavom magnetickom poli, potom sa v ňom indukuje premenná e. d.s., pod vplyvom ktorej vírivé prúdy. Prechod týchto prúdov v kove spôsobí jeho zahriatie. Tento spôsob ohrevu kovu sa nazýva indukcia. Zariadenie niektorých indukčné ohrievače založené na využití fenoménu povrchového efektu a efektu blízkosti.
Pre indukčný ohrev, prúdy priemyselných (50 Hz) a vysoká frekvencia(8-10 kHz, 70-500 kHz). Najrozšírenejší je indukčný ohrev kovových telies (dielov, prírezov) v strojárstve a pri opravách zariadení, ako aj na kalenie kovových dielov. Indukčnú metódu možno použiť aj na ohrev vody, pôdy, betónu a pasterizáciu mlieka.
Dielektrické vykurovanie
Fyzikálna podstata dielektrického ohrevu je nasledovná. V tuhých a kvapalných médiách so zlou elektrickou vodivosťou (dielektriká) umiestnených v rýchlo sa meniacom elektrickom poli sa elektrická energia premieňa na tepelnú energiu.
Akékoľvek dielektrikum má elektrické náboje viazaný medzimolekulovými silami. Tieto náboje sa nazývajú viazané na rozdiel od bezplatných nábojov vo vodivých materiáloch. Pôsobením elektrického poľa sú viazané náboje orientované alebo posunuté v smere poľa. Vytesnenie viazaných nábojov pôsobením vonkajšieho elektrického poľa sa nazýva polarizácia.
v premennej elektrické pole dochádza k nepretržitému pohybu nábojov a následne aj molekúl s nimi spojených medzimolekulovými silami. Energia vynaložená zdrojom na polarizáciu molekúl nevodivých materiálov sa uvoľňuje vo forme tepla. V niektorých nevodivých materiáloch je malé množstvo voľných nábojov, ktoré pod vplyvom elektrického poľa vytvárajú malý vodivý prúd, ktorý prispieva k uvoľneniu dodatočné teplo v materiáli.
Pri dielektrickom ohreve sa ohrievaný materiál umiestňuje medzi kovové elektródy - kondenzátorové dosky, na ktoré je privádzané vysokofrekvenčné napätie (0,5 - 20 MHz a vyššie) zo špeciálneho vysokofrekvenčného generátora. Dielektrické vykurovacie zariadenie pozostáva z vysokofrekvenčného trubicového generátora, výkonový transformátor a sušiace zariadenie s elektródami.
Vysokofrekvenčný dielektrický ohrev je perspektívny spôsob ohrevu a používa sa najmä na sušenie a tepelné spracovanie dreva, papiera, potravín a krmív (sušenie obilia, zeleniny a ovocia), pasterizáciu a sterilizáciu mlieka atď.
Vyhrievanie elektrónovým lúčom (elektronické).
Keď sa prúd elektrónov (elektrónový lúč) zrýchlený v elektrickom poli stretne so zahriatym telesom, elektrická energia sa premení na tepelnú energiu. Funkciou elektronického vykurovania je vysoká hustota koncentrácii energie, ktorá je 5x10 8 kW / cm2, čo je niekoľkotisíckrát viac ako pri ohreve elektrickým oblúkom. Elektronický ohrev sa používa v priemysle na zváranie veľmi malé časti a tavenie superčistých kovov.
Okrem uvažovaných spôsobov elektrického vykurovania sa používa vo výrobe a každodennom živote. infračervené vykurovanie (ožarovanie).
Metóda sa uskutočňuje s použitím ako vykurovacie teleso jeden alebo viac uzavretých závitov vodiča elektrického prúdu, ktoré tvoria sekundárne vinutie elektrického transformátora, a zavedenie chladiacej kvapaliny do kontaktu s povrchmi vodiča. ÚČINOK: vynález zlepšuje spoľahlivosť premeny elektrickej energie počas výmeny tepla. 1 z.p.f-ly, 1 chor.
Vynález sa týka technológie premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytvárania prenosu tepla. Môže sa použiť na ohrev kvapaliny v systémoch predohrevu spaľovacích motorov, vykurovania a zásobovania teplou vodou. priemyselné podniky a obytné budovy, na ohrev plazmy a iných látok. Je známy spôsob premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytvorenia prenosu tepla, založený na priamom prenose elektrického prúdu cez chladiacu kvapalinu, ktorý vzniká privádzaním napätia do napájacej siete cez prúdové vodiče k elektródam (pozri A.P. Althausen et al. ., "Nízkoteplotné elektrické vykurovanie", Moskva, Energia, 1968). Používa sa na ohrev kvapalín, betónu, na rozmrazovanie pôdy, rudy, piesku a iných látok. Hlavnými nevýhodami tejto metódy sú zvýšené elektrické nebezpečenstvo spôsobené relatívne vysokým napätím (380 V alebo 220 V), ako aj závislosť elektrického ohrevu a prenosu tepla od elektrického odporu chladiacej kvapaliny. Najmä sa do ohriatej vody pridávajú špeciálne prísady, ktoré zabezpečujú danú hodnotu elektrického odporu. Je známy spôsob premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytvorenie výmeny tepla medzi vykurovacím telesom a chladivom, vrátane dodávania energie do vykurovacieho telesa, ktorým je kovová rúrka, vo vnútri ktorej je vykurovacia špirála zalisovaná do špeciálnej výplne. , prechádzajúci elektrický prúd vykurovacia špirála(pozri A. P. Althausen a kol., "Low-Temperature Electric Heating", Moskva, Energia, 1968). Táto metóda sa rozšírila v rôznych oblastiach Národné hospodárstvo. Rúrkový elektrický ohrievač(TEN) je možné umiestniť do vody, soli, tekutého kovu, formy, kľukovej skrine spaľovacieho motora atď. Elektrické napätie je však dodávané do vyhrievanej špirály priamo z napájacej siete, a to pomerne vysoké elektrický odporšpirála, čo so sebou prináša potrebu elektrickej izolácie špirály na zaistenie elektrickej bezpečnosti a ktorá následne znižuje tepelnú vodivosť medzi špirálou a kovovou rúrkou, a preto zhoršuje tepelnú výmenu medzi vykurovacím telesom (ohm) a chladivom ako celý. Elektrická izolácia cievky nevylučuje možnosť jej elektrického rozpadu a vysokého elektrického potenciálu dopadajúceho na kovovú rúrku vykurovacieho telesa (a), čo vedie k potrebe jej uzemnenia. Okrem toho majú vykurovacie telesá obmedzenú životnosť v dôsledku vyhorenia cievky. Existuje známy spôsob premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytváranie prenosu tepla, nazývaný „Kontaktné zváranie“ (pozri N.S. Kabanov, „Zváranie na kontaktných strojoch“, Moskva, vyd. “ absolventská škola", 1985; Yu.N. Bobrinsky a N.P. Sergeev, "Návrh a úprava kontaktu zváracie stroje", Moskva, vyd. "Engineering", 1967; V.G. Gevorkyan, "Základy zvárania", Moskva, vyd. "Vyššia škola", 1991). Pri tejto metóde je vykurovacím článkom a chladivom zváraný kov, ktorý uzatvára sekundárne vinutie zvárací transformátor, v dôsledku čoho cez uzavretý okruh preteká elektrický prúd, dostatočný na ohrev a zváranie kovu. V tomto prípade je každá otáčka sekundárneho vinutia transformátora samostatným zdrojom elektriny, pretože pokrýva rovnaký magnetický tok vytvorený v magnetickom obvode primárnym vinutím transformátora. Táto metóda je prototypom. Nevýhodou tejto metódy je, že je použiteľná len pre chladiace kvapaliny s relatívne nízkym elektrickým odporom. V prípade použitia kvapaliny, napríklad vody, by bolo potrebné odmietnuť zníženie napätia pomocou transformátora a metóda by sa zmenila na prvú zvažovanú so všetkými svojimi nedostatkami. Bezpečnosť a spoľahlivosť premeny elektrickej energie na tepelnú energiu, účinnosť prenosu tepla v navrhovanom spôsobe sa dosiahne použitím uzavretej slučky vodiča elektrického prúdu alebo niekoľkých závitov tvoriacich sekundárne vinutie transformátora ako vykurovacieho telesa a zavedením chladiaca kvapalina prichádza do kontaktu s povrchmi vodiča. Keď je cievka vodiča, ktorý obklopuje magnetický obvod transformátora, zatvorená, indukuje sa v nej menej EMF z tej privádzanej do primárneho vinutia v počte jeho závitov, čo zaisťuje elektrickú bezpečnosť, a prúd pretekajúci uzavretým cievka sa prudko zvyšuje v dôsledku nízkeho elektrického odporu cievky a ohrieva ju bez ohľadu na elektrický odpor chladiacej kvapaliny. Súčasne priamy kontakt chladiacej kvapaliny s povrchmi uzavretej slučky vodiča zvyšuje účinnosť prenosu tepla v dôsledku prudkého poklesu tepelných strát. Môžu byť vytvorené podmienky, ktoré vylučujú možnosť vyhorenia cievky, čo zaisťuje spoľahlivosť konverzie. Na výkrese je znázornený príklad zariadenia, ktoré implementuje navrhovanú metódu. Spôsob sa uskutočňuje nasledovne. Pomocou spínača K je primárne vinutie transformátora s počtom závitov W 1 pripojené k sieti striedavý prúd. V magnetickom obvode 1 vzniká striedavý magnetický tok, ktorý indukuje EMF v uzavretých závitoch vodičov 2 a 3 a indukuje v nich elektrický prúd, ktorý ich zahrieva. Vodič 2 je vyrobený vo forme rúrky, vodič 3 je vyrobený z uzavretého zväzku medených drôtov. Na vstupe A sa privádza studené chladivo, napríklad voda, ktorá vstupuje do vodiča 2 a zvonku umýva vodič 3. K výmene tepla dochádza cez rozhrania vodičov 2 a 3 a chladiva, chladivo sa ohrieva a v dôsledku do konvekcie, vstupuje do výstupu B. V jednom konkrétnom prípade môže chýbať vodič 3 (je potrebný, keď elektrický odpor vodiča 2 nie je v súlade s výkonom transformátora). V inom konkrétnom prípade, aby sa zabránilo rozptylu tepla z vonkajšieho povrchu vodiča 2, môže byť namiesto vodiča 2 použitá elektrická izolačná rúrka a potom bude teplo prúdiť do chladiacej kvapaliny iba z vodiča 3. V treťom prípade samotná chladiaca kvapalina, umiestnená vo vnútri izolačné potrubie alebo v objeme inej formy, pokrývajúcej magnetické jadro. Príklad konkrétnej implementácie metódy. Bol odobratý lisovaný oceľový radiátor značky 2M3-500 (pozri str. 189, Príručka špeciálna práca upravil N.A. Kokhanenko, Moskva, vyd. stavebná literatúra, 1964) s ekvivalentnou vykurovacou plochou 3,53 ekm (ekvivalent 11 - sek. liatinový radiátor M-140 podľa GOST 8690-58) s objemom 13,3 litra. Od oceľové potrubie s priemerom 3/4 "" bola vyrobená uzavretá cievka, prekrývajúca magnetický obvod výkonového transformátora s výkonom 1,5 kW. Vstup špirály A bol spojený s výstupom (potrubie v spodnej časti vertikálne namontovaného radiátora) a výstup špirály B bol spojený so vstupom radiátora (potrubie v hornej časti) pomocou gumových hadíc. V hornej časti radiátora bol inštalovaný expanzná nádoba s objemom 0,25 litra. Potom sa systém (radiátor - otočka) naplnil vodou a primárne vinutie transformátora sa zapojilo do siete s napätím 220 V. Teplota okolia radiátora pred zapnutím transformátora bola 4,5 o C v objeme miestnosti 300 m3. Po zapnutí transformátora bolo namerané napätie na cievke 0,8 V a elektrický prúd prechádzajúci cievkou bol 1875 A. Po 20 minútach sa teplota vody v radiátore zvýšila na 96 o C (počiatočná teplota vody bola 12 o C), po ktorej sa pomocou tyristorového riadiaceho systému najprv znížil príkon zo siete na 800 W, čím sa zabezpečilo udržiavanie teploty vody na 82 o C a následne po 2 hodinách na 500 st. W, čo zabezpečilo udržiavanie teploty vody na 60 o C. Výsledkom bolo, že 4-hodinová teplota v skúšobni dosiahla 18 o C. Na druhý deň bol systém zapnutý na príkon 1,5 kW. Po 4 hodinách teplota v miestnosti dosiahla 23 o C, potom bol systém prepnutý na odber 500 W a prevádzkovaný 1 mesiac ako vykurovacie zariadenie. Skúšky boli vykonané na ohreve vykurovacieho systému s objemom 150 litrov podľa navrhovaného spôsobu s príkonom 800 wattov. Počas testu sa nastavil ohrev vody z 16 o C na 58,5 o C za 7 hodín, potom sa systém prepol do režimu, ktorý udržiava teplotu na 58 o C s príkonom 500 wattov. Skúšky sa uskutočnili na zavedení do uzavretej cievky zväzku oceľových rúrok medených drôtov uzavretých spájkovaním (vodič 3). Ako výsledok testov sa zistilo, že použitím vodiča 3 je možné znížiť ekvivalentný elektrický odpor uzavretých závitov v takmer akomkoľvek rozsahu a zvýšiť spotrebu energie, kým nie je transformátor plne zaťažený. Testy preukázali možnosť zníženia spotreby elektrickej energie 1,5 - 2 krát pri použití navrhovanej metódy v porovnaní s tradičnými metódami.
Nárokovať
1. Spôsob premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a vytvárania výmeny tepla medzi vykurovacím článkom a nosičom tepla, využívajúci ako vykurovacie teleso sekundárne vinutie elektrického transformátora, vyrobeného vo forme uzavretej slučky vodiča v tvare rúrky so vstupom a výstupom chladiacej kvapaliny, vyznačujúce sa tým, že prúdenie chladiacej kvapaliny je zabezpečené cez vykurovacie teleso spojením jeho vstupu s výstupom chladiacej kvapaliny z chladiča a výstup chladiva z vykurovacieho telesa so vstupom chladiča , prípojky sú prevedené hadicami, chladič je inštalovaný vertikálne tak, že výstup chladiacej kvapaliny z chladiča je v jeho spodnej časti, v hornej časti chladiča je inštalovaná expanzná nádoba a celý systém je naplnený chladiacou kvapalinou a transformátor je pripojený k sieti. 2. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že uzavretá slučka vo forme rúrky je vyrobená z elektricky izolačného materiálu a vo vnútri je inštalovaný jeden alebo viac uzavretých závitov vodiča.
VÝKRESY
MM4A Predčasné ukončenie platnosť patentu Ruská federácia za vynález z dôvodu nezaplatenia poplatku za udržiavanie patentu v platnosti v lehote splatnosti