Pretvorba toplotne energije v električno energijo. Metoda za pretvorbo električne energije v toplotno in ustvarjanje prenosa toplote

doma

Oskrba z vodo

Predlagam, da v tej temi najdete največ najboljša možnost doma narejena naprava za pretvarjanje toplote v električno energijo.
Iz svojih izkušenj bom rekel naslednje:
Obstajajo 3 glavne možnosti:
1. Parna batni motor
2. Parna turbina
3. Stirling
4. Peltierjevi moduli
Ko sem prebral veliko materiala, si ogledal veliko domačih videov z YouTuba, sem prišel do zaključka, da so najbolj optimalni in z dolgim virom pretvorniki, ki temeljijo na serijskih Peltierjevih modulih.
(čeprav sem prej imel drugačno mnenje in rekel, da so vse to mahinacije svetovnih naftnih zarotnikov)
Na kratko bom spregovoril:
1. Lahko se naredi iz serijskega motorja s spremembo odmične gredi za sesanje izpušnih plinov. Ni težko dobiti visoke moči. Obstajajo težave z mazanjem.
2. Parna turbina, boljša in enostavnejša za izdelavo kot batni motor, ima daljšo življenjsko dobo, popravilo pa je predvsem v zamenjavi ležajev. Lahko je izdelan iz serijske avtomobilske turbine ali pa je mogoče obdelati Teslino turbino. sem videl na youtubu improvizirane instalacije z močjo približno 1 kilovat že na izhodu iz generatorja. Jasno je, da za tako parno moč turbina potrebuje veliko več kot tisto, kar prihaja iz kotlička.
****
Na splošno za parne naprave:
Parni kotel je zelo eksploziven. Lahko pa naredite generator pare na ceveh, potem ni tako nevarno. Težave so pri recirkulaciji, potrebujete radiator ali toplotni izmenjevalec za sistem ogrevanja doma in črpalko, ki črpa ohlajeno paro ali že vodo v uparjalnik za proizvodnjo pare. Ni povsem jasno, kje dobiti to črpalko, ker. mora črpati povratni vod v generator pare, pod velik pritisk, pri turbinah so na gred postavili majhno centrifugalno.
Vir toplote za sam generator pare mora biti nastavljiv, njegova moč mora biti v določenih mejah, odpadne toplote pod 100C pa seveda ni mogoče uporabiti. Nenehno je treba spremljati tehnično stanje generatorja pare, da ga ne "požre" korozija, da se cev s pregreto paro nikjer ne odtrga, pripraviti zaščito in tako naprej ...
****
3. Stirling, ki kljub svoji preprostosti še vedno dokončuje, in kup revidiranih motorjev pločevink, zbranih v nekaj urah, na YouTubu.
bom povedal od lastne izkušnje- opraviti Stirlingu nehvaležno nalogo. Izkazalo se je, da je ta motor praktičen, da ga je TAKO težko izdelati, potrebuje veliko materiala, serijskih delov različnih mehanizmov, se res ne prilegajo ... Težave so z njegovo tesnostjo, ker. Nič ne delam, da bi se nekaj ur lepo vrtel, potem pa vse puše zlomil. Skratka, težko je in težko.
Od že pripravljenih Stirling generatorjev, ki sem jih našel na internetu, sem videl precej velike in težko izdelane naprave, z velika količina drgnjeni elementi (zato kratkotrajni). Njihova moč je bila približno
0,045 - 2 vate!, velikost pa se je izkazala za polovico sistemske enote (nekomu je všeč). tiste. je težko in neučinkovito. Iz + sove lahko izkoristite nizkokalorično toploto, naredite jo lahko iz pločevink, balona in pokažete otrokom, možnosti je veliko. No, ni tako nevarno kot parne naprave, čeprav lahko pod visokim pritiskom in temperaturo mast eksplodira (razplete se), je treba tudi to upoštevati.
4. Peltier. Na podlagi njih je enostavno narediti termoelektrični generator, t.j. kipimo na radiatorje, ali karkoli že, in odvajamo elektriko. Z gladkim dvigom temperature in skladnostjo s temperaturnimi režimi menim, da je vir te vrste pretvornikov največji med naštetimi instalacijami. Uporabite lahko nizkokalorično toploto. Glede na videoposnetke na YouTubu so peltierji po moči očitno boljši od domačih šterlingov. Toda prej parne turbine so daleč, za 1 kW se bo kos izkazal za precej impresivnega po velikosti in ceni.
Najpomembneje je, da vam ni treba gledati na strani cryotherm, cene zaračunavajo tako kot tujerodne, včasih se mi zdi, da na splošno tiho prilepijo svoje nalepke z blagovno znamko na kitajske module. Skratka, na primer, v Ukrajini kitajski modul TEC1-12710 stane 70 gr (to je približno 9 $), na Ebayu sem na splošno videl iste module za 1 dolar, vendar nisem razumel, kako jih plačati, povejte mi , kdo ve in res kupil na internetu, prosim. Skratka 70 gr imamo, par sem že naročil, prinesejo po NG, bom eksperimentiral.

Poglavje 14 Pretvorniki toplotne energije

Pogovarjali smo se o »oceanu energije«, ki nas obdaja. Ta ocean energije je eter, katerega polarizacijski pojav poznamo kot električno polje. Vrtinske pojave v etru dojemamo kot magnetna polja. V prejšnjem poglavju smo pokazali metode uporabe električnih in magnetnih pojavov za ustvarjanje virov energije.

V naravi obstajajo čudoviti primeri podobnosti, na primer orbite planetov in orbite elektronov. Seveda je vse veliko bolj zapleteno, a da bi razumeli bistvo stvari, morate najti majhno v velikem in videti inverzne korespondence. Eterske pojave, vključno z vzdolžnimi valovi v eteričnem mediju, je enostavno analizirati z metodo podobnosti s procesi v zračno okolje. Takšne metode pridobivanja energije, kot je uporaba toplotnih gibanj molekul zraka, omogočajo razumevanje metod uporabe toplotne energije etra, saj temperatura etra določa temperaturo zraka. Razmislimo o temi podrobneje.

Toplotna energija zraka je ena od variant razpršene (nizkopotencialne) toplote okolja. Poleg zraka je ta vrsta energije vsebovana v vodi, pa tudi v zemlji (geotermalni viri). Preoblikovanje te vrste energije v uporabno delo je najbolj primerno zaznano pri razpravi o različnih zasnovah energentov, ki ne potrebujejo goriva, saj razumemo primarni vir. Obstajajo tako mehanski kot elektronske naprave lahko deluje brez povezave s pretvarjanjem toplote okolja. Prej so teoretiki to možnost zanikali, saj so za delovanje zahtevali prisotnost dveh temperaturnih virov koristno delo. taki smo tradicionalni načini tudi mi razmišljamo. To so običajne toplotne črpalke. Poleg tega bomo prikazali več načinov neposrednega pridobivanja toplotne energije iz medija, in sicer uporabo in transformacijo kinetične energije gibanja molekul zraka. Različne metode, tako mehanske kot sodobne tehnologije z uporabo elektromagnetnih pojavov in posebnih materialov.

P.K. Oshchepkov, A.F. Okhatrin, E.G. Oparin in drugi raziskovalci. Pavel Kondratievich Oshchepkov je znan kot ustanovitelj ruskega radarja. Leta 1967 je Oščepkov v Moskvi ustanovil Javni inštitut za problem energetske inverzije v okviru Odbora za racionalno rabo materialnih virov.

Oshchepkov je zapisal: »Morda so najbolj drzne sanje človeštva obvladati procese naravnega cikla energije v naravi. Energija je tudi neuničljiva, pa tudi neustvarljiva, zato je povsem naravno, da procesi disipacije energije in procesi njene koncentracije obstajajo v enotnosti. Obstajajo ljudje, ki trdijo, da je ta ideja v nasprotju z zakonom termodinamike. To ni res. Drugi zakon termodinamike, ki se je upravičil v tisoče in tisoč primerih, ki kaže pot pri reševanju številnih znanstvenih in tehničnih problemov, je zagotovo pravilen zakon za vsak zaprt sistem. Preprosto nesmiselno je izpodbijati njegovo veljavnost za te sisteme. Ampak v resnični svet Absolutno zaprtih sistemov ni. Svet je neskončen v času in prostoru, interakcija med materialnimi snovmi pa poteka po bolj zapletenih zakonih kot drugi zakon termodinamike. Znanost prihodnosti je usojena odkriti te zakone. Uporaba procesa naravnega energetskega cikla v naravi v dobro človeštva ne predstavlja nevarnosti pregrevanja zemeljske površine, saj se ne more spremeniti. toplotna bilanca naš planet. Prav tako je brez radioaktivne nevarnosti, onesnaženja ozračja s produkti izgorevanja. S seboj nosi neprimerljivo obilico energije, ki je glavna osnovaživljenje ... Potreba po reševanju problema izrabe procesov naravnega kroženja energije v naravi je imperativ našega časa.«

Oshchepkov je uvedel izraz "kessor", ki označuje koncentrator okoljske energije. V literaturi na to temo obstaja kombinacija "C-cassor", ki označuje kondenzatorski (kapacitivni) pretvornik toplotne energije okolja v električno.

Naloge, ki jih je postavil Oshchepkov, presegajo okvire običajnih toplotnih črpalk. »Energija prihodnosti je po mojem mnenju elektronska energija. Rešiti mora najpomembnejšo nalogo - ne le odvzem toplote iz okoliškega prostora, ampak jo pretvoriti v električno energijo. V tem vidim največji znanstveni in tehnični problem našega časa. Znanstvena in inženirska misel iščeta načine, kako jo rešiti." Zaposleni na Inštitutu Oshchepkov so ustvarili teorijo in izvedli izračune za načrtovanje elektronskih naprav za ustvarjanje električnega toka kot posledica pretvorbe okoljske energije. Ustvarjenih je bilo in deluje več eksperimentalnih elektronskih naprav, ki neposredno pretvarjajo energijo okolja v elektrika. V posebej zasnovanih vezjih uporov in posebej obdelanih polprevodniških diod (ustvarili so "grobo paliativ" potencialne pregrade) je bilo mogoče ustvariti napravo, v kateri se ustvari napetost več kot deset voltov.

Oshchepkov je zapisal: »Ministrstva in oddelki že vrsto let prinašajo in še naprej prinašajo nenadomestljivo naravno bogastvo - premog, nafto, plin - na oltar dragega gospodarstva. Ne le, da se njihove zaloge izčrpajo pred našimi očmi, so tudi odlična dragocena surovina za kemično industrijo. Sežigajo se v pečeh elektrarn in onesnažujejo ozračje, kar lahko sčasoma povzroči katastrofalno " učinek tople grede«, ki so ga znanstveniki z vidika nevarnosti za človeštvo postavili v par s termonuklearno katastrofo. Obstaja še en paradoks tradicionalne tehnologije v energetskem sektorju - ogromna energija se najprej proizvede na enem mestu, nato pa se po dragih in ne vedno zanesljivih daljnovodih pogosto prevaža na tisoče kilometrov do potrošnika. Če je to stanovanje, potem ... do žarnice. Ali ni preveč zapleteno in potratno? Vse je mogoče organizirati drugače, lažje, ceneje, zanesljivejše, učinkovitejše. Naj močni energetski sistemi zagotavljajo električno energijo velikim tovarnam in industrijam. Masovnemu potrošniku, zlasti na podeželskih območjih severa Rusije in Sibirije, je mogoče zagotoviti mini inštalacije, ki pretvarjajo energijo okolja v električno energijo z zmogljivostjo enega ali dveh kilovatov. To je dovolj za oskrbo enega stanovanja z energijo za razsvetljavo, ogrevanje in druge potrebe. Velikost ene takšne namestitve ni večja od namizne svetilke. Če hoče človeštvo živeti v sožitju z okoljem, mora narediti vse, da se nauči pridobivati energijo, ne da bi pri tem porušilo ekološko ravnovesje v naravi.« Te besede profesorja Oshchepkova so aktualne še danes, leta 2012.

V reviji Tehnika Molodezhi, št. 11, 1983 je bila obravnavana klasifikacija glavnih metod za invertiranje toplotne energije medija. Vzeli ga bomo za osnovo, vendar ga bomo dopolnili z novimi metodami.

Fotoinverzija. Znano je, da nekatere snovi (fosforji) ponovno oddajajo svetlobo, ki pada nanje, vendar z drugačno, povečano valovno dolžino (tako imenovana "Stokesova luminiscenca"). Kasneje so odkrili primere zmanjšanja valovne dolžine ponovno oddane svetlobe, torej povečanja energije kvantov (to je tako imenovana "anti-Stokesova luminiscenca"). Tu pride do povečanja energije kvantov zaradi pretvorbe lastne toplotne energije fosforja v energijo luminiscenčnega sevanja. Zaradi izbire toplotne energije se fosfor ohladi, znižanje njegove temperature pa se kompenzira s pritokom toplote iz okolja. Posledično do povečanja energije v luminiscenčnem sevanju pride na koncu s koncentracijo toplotne energije okolja, kar je lahko zelo pomembno. Teoretično lahko doseže 160%, to je, da lahko fosfor odda energijo 60% več, kot jo prejme v obliki sevanja. Trenutno poteka intenzivno delo na praktični uporabi tega učinka (hlajenje predmetov, luminiscentni maserji, luminiscenčna fotomultiplikacija itd.).

kemična inverzija. Energetsko odprti katalitični sistemi imajo sposobnost kopičenja energije in obstajajo v neravnovesnem termodinamičnem stanju. Ta proces je možen zaradi kombinacije eksotermne reakcije, ki se pojavi na katalizatorju, z endotermno reakcijo (hlajenje) katalizatorja. Te reakcije, ki so sposobne samoodrževanja (in samozdravljenja), realizirane na absorpciji odvedene toplote medija, odpirajo možnosti za ustvarjanje novih tehnoloških procesov.

Obstajati galvanske celice delo na endotermnih reakcijah. Energija za nastanek teh reakcij se vzame iz kristalne rešetke strukture, zaradi katere se telo elementa ohladi (pokrito z zmrzaljo) in toplotna energija okolja nenehno teče (koncentrira) vanj. Zato je električna energija v takem kemičnem viru energije delno posledica absorpcije energije iz okolja.

Mehanska inverzija. Obstajajo različni načini uporabe kinetične energije molekul zraka. Te naprave so lahko pasivne ali aktivne, torej brizgalne in pretočne tehnologije.

Gravitacijska različica. Ker gravitacijsko polje naredi medij nehomogen, mora to vnesti "izkrivljanja" v termodinamični proces poravnave stanj, za katerega je značilen indeks povečanja entropije.

To okoliščino sta opazila Maxwell in Tsiolkovsky, ki sta izrazila idejo, da bi moral v atmosferi nastati navpični temperaturni gradient pod vplivom gravitacijskega polja. Tsiolkovsky je predvidel, da bi moral ta gradient biti odvisen od molekularna sestava plin.

Sodobno teorijo takšnih generatorjev energije je podrobno razvil profesor VF Yakovlev, ki je izračunal odvisnost temperaturnega gradienta od molekularne sestave plina. Na podlagi tega učinka je skupaj z E. G. Oparinom predlagal idejo o bistveno novem generatorju energije, sestavljenem iz dveh cevi, napolnjenih z različnimi plini. riž. 205.

riž. 205. Gravitacijska inverzija toplotne energije v shemi Yakovlev-Oparin

Iz diagrama je razvidno, da se bo temperatura plinov v obeh ceveh v zgornjem delu bistveno razlikovala med seboj in to je mogoče uporabiti za pridobivanje energije, na primer z uporabo termoelementov.

Toplotna inverzija. Razmislite o batnem motorju, ki deluje na vbrizgavanje v komoro z negorljivim cilindrom utekočinjen plin(dušik, helij). Tlak nastalega plina bo premaknil bat, medtem ko se bo valj ohladil, saj se plin širi in tok toplotne energije iz okolja hiti k njemu. Delo takšnega motorja v celoti ne bo sestavljeno samo iz dela širitvenih plinov, ampak se bo tudi nekoliko povečalo zaradi uporabe toplotne energije okolja.

Električna inverzija. Na tem področju raziskav so bili veliki upi P.K. Oshchepkova povezani s polprevodniškimi pretvorniki toplote v elektriko. Obstajajo tudi druge metode. Nikolaj Emeljanovič Zaev je patentiral metodo za koncentriranje energije okolja z uporabo lastnosti nelinearnega kondenzatorja in nelinearnega feromagneta. Kasneje si jih bomo podrobneje ogledali.

Pokažimo nekaj tehnologij in idej na to temo. Pomemben izum na področju mehanske inverzije toplotne energije je naredil avtor iz Sankt Peterburga, Mihail Porfirijevič Beshok ( [email protected]). Njegov članek "Energija zraka" je bil objavljen v reviji "Nova energija" št. 1, 2003. Decembra 2010 sva se pogovarjala po telefonu in strinjal se je, da bo svojo idejo odkrito predstavil bralcem te knjige. Bistvo njegovega izuma je naslednje: na površini plošče se ustvari relief z dimenzijami reda 1-10 dolžin proste poti molekule zraka (to so dimenzije reda elementov moderne mikrovezja, približno 500-50 nanometrov). Druga stran plošče ima ravno površino, sl. 206. Citiram Mihaila Porfirjeviča:

riž. 206. Metoda ustvarjanja gradienta zračnega tlaka

"Kot je znano iz molekularne kinetične teorije plinov, se molekule zraka gibljejo naključno (ne glede na hitrost pretoka zraka) s hitrostjo 500 metrov na sekundo v normalnih pogojih atmosferskega tlaka in sobna temperatura. Masa enega kubičnega metra zraka je več kot 1 kg. Preprosto je izračunati, da atmosfera vsebuje ogromno energije, lahko bi jo poslali "na delo v turbini", vendar je gibanje molekul zraka kaotično in splošno velja, da je energija v takem okolju lahko le absorbira in razprši, ta proces pa je menda nepovraten. Dejansko se v običajnih merilih prostora in časa molekule gibljejo povsem naključno, njihovo število je ogromno in proces, ki ga spremlja povečanje entropije, je v tem primeru najverjetneje. Medtem se gibanje molekule v odseku "proste poti" v časovnem intervalu med trki se zdi urejen, linearen in predvidljiv. Povprečna razdalja, ki jo molekula prevozi v tem času, je desetine nanometrov.

Upoštevajte, da nanotehnologije, ki so se pojavile v zadnjih letih, omogočajo načrtovanje potrebnih elementov pretvornika energije z mikroreliefom, na primer z uporabo nanocevk. Mikrorelief reda 100 nm je preprosta tehnična naloga tudi za proizvajalca mikrovezja.

Nadalje Mikhail Porfirievich obravnava dva primera, prvega: ploščo, katere obe strani sta popolnoma ravni površini in imata območji S1 in S2 (slika 206, zgoraj levo). V tem primeru so sile, ki delujejo na obeh straneh plošče, običajno usmerjene na ploščo in so številčno enake skupnim impulzom. Te impulze prenašajo na vsako stran trkajoče se molekule zraka. Ker so skupni impulzi sorazmerni s površinami stranic in so enaki, so sile enake. V tem primeru ni razlike v tlačnih silah na ploščo z dveh strani.

Druga možnost: predpostavimo, da je ena stran plošče prekrita z nekakšnim reliefom, na primer narejena je reliefno, sl. 206, spodaj. Pri dovolj majhnih dimenzijah površinskega reliefa, ko je razdalja d manjša od povprečne proste poti molekule, se pojavi faktor, ki krši zgoraj ugotovljeno ravnovesje sil. Normalno Atmosferski tlak je približno 1 kg na 1 kvadratni centimeter, razlika v tlaku enega odstotka pa je že precej pomembna. Preliminarni, zelo približni izračuni kažejo, da je lahko razlika v tlaku več deset odstotkov, to je sila 100-400 gramov na 1 kvadratni centimeter. S postavitvijo takšnih plošč na rotor lahko dosežemo konstantno vrtenje rotorja električnega generatorja pod obremenitvijo.

Opozoriti moram, da po mojem razumevanju bistvo tega koncepta ni ustvarjanje različnih območij S1 in S2. Tema se nanaša na oblikovanje takšnega površinskega nanoreliefa, ki bo omogočal ustvarjanje različnih okoljskih pritiskov na materialno ploščo, katere ena stran ima mikrorelief. Ta rezultat je mogoče doseči na različne načine. Na primer, če postane kaotično gibanje molekul okolja zaradi nanoreliefa urejeno, se spremeni relativna hitrost molekul medija in plošče na strani, kjer je narejen mikrorelief. V tem primeru je zagotovljena dvižna sila, vendar za razliko od dobro znanega učinka Zhukovsky-Chaplygin, sila deluje na negibno "nanowing", ki se nahaja v negibnem mediju, katerega molekule se premikajo.

Problem je torej rešen bodisi z delno izbiro kinetične energije delcev okolja bodisi z delnim urejanjem njihovih kaotičnih toplotno gibanje. Ko se medij ohladi, je možen učinek pojava megle, kondenzacije atmosferske vodne pare. V zvezi s tem obstaja zanimiva pomenska analogija: rečemo »viseti«, »lebdeti v višino« o nečem, ki leti v zraku na enem mestu. Mogoče je starodavna beseda odraža pomen tehnologij, ki smo jih pozabili.

Delno pridobivanje energije iz delcev bi moralo spremljati segrevanje nanoelementov, na primer nanodlaki se segrejejo zaradi njihovih deformacij. Naročanje, torej laminarizacijo, smo obravnavali že v poglavju o molekularnem motorju. To metodo lahko razdelimo na dve metodi: ustvarjanje prednostnega vektorja gibanja delcev vzdolž površine plošče ali pravokotno na ploščo zaradi reliefa. V skladu s tem se tlak medija na ploščo s strani reliefa bodisi zmanjša ali poveča.

Predlagani material se imenuje CAM - power active material ali SANM - power active nanomaterial, saj so njegove funkcije ustvarjanje aktivne sile, ki deluje na ploščo zaradi drugačen pritisk okolje na različnih straneh plošče. Sila se imenuje "aktivna", ker ne zahteva reaktivnega izmeta mase. Problem ustvarjanja gonilne sile rešujemo z nasprotno metodo. Pri reaktivnem pogonu delovna masa prejme impulz in se vrže stran od propulzorja, kar ji daje ustrezen impulz. Pri aktivnem gibalcu velja ravno nasprotno: gibalec prejme impulz, ki je enak zagonu, ki ga vzamejo molekule okolja. Zakon ohranjanja gibalne količine pri interakciji gibalca in delovne mase se seveda strogo upošteva. Hkrati se okolje ohladi.

Učinek "nanowing" ustvarja ne samo aktivna sila, ampak tudi ustrezne spremembe v okolju, zlasti njegovo ohlajanje. To je posledica dejstva, da mora biti ustvarjeni makromoment na plošči enakovreden izgubi vrednosti mikromomenta delcev medija. V zvezi s tem CAM - tehnologija odpira kvalitativno nove možnosti v avtonomni energiji. Uporaba nanocevk za razvoj tega koncepta se zdi najbolj obetavna, čeprav je mogoče najti druge metode za pridobitev mikroreliefa, vključno z bionanotehnologijami. praktična uporaba.

Ta projekt je v fazi nastajanja novega podjetja, vabljeni investitorji in strokovnjaki s področja nanotehnologije. Obrnite se na avtorja knjige.

V delu Mihaila Porfirjeviča je pomembna opomba o potrebi po elastičnem trku s površino plošče. to je obvezni pogoj impulzni prenos. Ko sem razmišljal o njegovi zasnovi, sem predlagal podobno različico, vendar enostavnejšo, brez mikroreliefa. Predlagana metoda je prikazana na sl. 207. Plošča, katere ena stran je izdelana iz materiala, ki ima elastične lastnosti pri interakciji z molekulami zraka, druga stran plošče pa je prekrita z materialom, ki absorbira udarni impulz molekul zraka, se deformira in delno pretvarja. zagon v termalna energija. Zaradi razlike v modulu celotnega giba na levi in desni bo plošča prejela impulz pogonske sile proti svoji neelastični površini. Pri tej zasnovi bo neelastična površina plošče vedno toplejša od elastične površine. Toploto je treba odstraniti zunanje okolje, z veliko zmogljivostjo strukture.

riž. 207. Metoda za ustvarjanje gradienta zračnega tlaka

Mehanski pogoni, zasnovani po tej tehnologiji, se lahko uporabljajo ne samo v energetskem sektorju za ustvarjanje navora, ampak tudi v transportu, za ustvarjanje dvižnih in pogonskih sil katere koli velikosti, brez porabe goriva.

Izračun sile z 10-odstotno asimetrijo atmosferskega tlaka na močnostni aktivni material (CAM) z različnih strani daje vrednost sile približno 1 tono na 1 kvadratni meter.

Paket takih 100 plošč, vsaka debeline 5 mm, z režo 5 mm, bo zavzel prostornino enega kubičnega metra in bo lahko dvignil 100 ton v zrak.

V zvezi s tem se lahko spomnimo Maxwellovih idej o možnosti ustvarjanja mehanizma, ki deli plinske molekule na počasne "hladne" in hitro "vroče". Tak mehanizem je posebna olajšava, ki omogoča brezplačno pridobitev temperaturnega gradienta.

Upoštevajte, da sem to načelo pokazal, tudi eksperimentalno, na konferenci "Nove ideje v naravoslovju", 1996, Sankt Peterburg, poročilo "Koncept gravitacije", in kasneje, leta 1998, na konferenci "Prostor, čas in gravitacija”, Peterhof, Univerza, Zbirka poročil, 1. del, 1999. V skrajšani obliki je bil članek na to temo objavljen v ameriški reviji ELECTRIC SPACECRAFT, št. 27, 1997.

Najpreprostejši poskus v korist predlaganega koncepta je znan od leta 1935 in je bil prvič opisan v Popular Science, št. 126, 1935, katerega razlaga je bila podana v mojem poročilu leta 1996. Na sl. 208 prikazuje rezultate interakcije dveh uteži, ki se "razpršita" iz osrednje točke, teoretično imata enak zagon.

riž. 208. Eksperiment za prikaz asimetrične interakcije

V mojem poskusu je v začetnem položaju vzmet stisnjena in uteži drži skupaj vrvica. Ko je nit uničena (izgorela), se premikajo v različnih smereh, s približno enakim zagonom. Značilnosti interakcije uteži z nosilcem so tiste na desni, na sl. 208, teža deluje elastično, na levi pa togo, z deformacijo. Tako so na desni strani ustvarjene Boljši pogoji za prenos impulza uteži na oporo kot v levo stran naprave, kjer se energija impulza delno pretvori v toploto. Zaradi skupnega impulza, ki ni nič, se celotna naprava premakne proti elastični interakciji. Poskus je enostavno ponovljiv, z enakim rezultatom. Bolje ga je porabiti na plavajoči ploščadi ali polirani mizi.

Naj vas spomnim, da smo že večkrat opozorili na pomen elastične interakcije za zagotovitev prenosa zagona delovne tekočine na ohišje rotorja, vključno z obravnavo diagrama na sl. 2. Podrobneje je tehnologija SAM obravnavana v moji knjigi "New Space Technologies" 2012. Podaja izračune za načrtovanje zračnega prometa z nosilnostjo 1 milijon ton, poleg tega pa ne potrebuje goriva.

Oddaljili smo se od obravnave tega poskusa, da bi bolje razumeli pogoje delovanja naprave, ki je bila predlagana prej in prikazana na sl. 207. Komercializacija tega izuma je zmanjšana na iskanje optimalnih materialov za elastično in neelastično prevleko plošč. To ni tako preprosto, glede na maso in kinetično energijo molekule zraka, torej velikost zagona. Vendar pa jasna prednost ta metoda je nizka cena in široka uporaba, tudi za vesoljski transport. O podrobnostih je mogoče razpravljati pri pregledu tehničnega projekta na to temo, z mojim sodelovanjem v vlogi razvijalca. Ponujena licenca.

Eno od metod mehanske pretvorbe toplotne energije medija je predlagal B.M. Kondrašov ( [email protected]), v članku "Jet energy technology", revija "Nova energija". Avtor piše o »vzporedni povezavi« dodatnih zračnih mas na stacionarni curek plinskoturbinskega motorja, ki nastane brez dodatne porabe energije goriva zaradi »neuravnotežene zunanje tlačne sile na vstopni zvon (dovod) ejektorja«. Ta razvoj se nanaša na tehnologije za "upravljano uporabo atmosferske energije za opravljanje dela", kot pišejo avtorji tega izuma.

Metode za zajemanje atmosferskega zraka so znane: pulzacije aktivnega curka ustvarjajo periodično redčenje medija (nizek tlak) na vstopni cevi ejektorske šobe. To področje vključuje tudi odkritje O.I. Kudrin: "Fenomen nenormalno visokega povečanja potiska v procesu izmeta plina z pulzirajočim aktivnim curkom." Kondrašov v svojem članku piše: "Tako se zaradi energije ozračja, ki se pri tem preoblikuje serijska povezava prejšnjih obdobjih se poganja zrak toplotna črpalka, med delovanjem katerega se ustvarijo pogoji za pretvorbo v naslednjih obdobjih nizkopotencialne energije zunanje plinske mase, ki je v ravnotežnem stanju, v kinetično energijo, ki je na voljo za uporabo, visokopotencialno toploto in " hladno" izračunane temperature.

Pri tej metodi je masa izpušnih plinov hladna in ne vsebuje produktov zgorevanja. Viri energije so nizkopotencialna toplota atmosferskega zraka in gravitacije, ki ustvarjata statični atmosferski tlak (kot v naravnem stohastičnem procesu). Pogoje za pretvorbo energije ozračja ustvarja ekspanzija stisnjenega zraka, stisnjenega zaradi dela moči, pridobljene v prejšnjih obdobjih. Zato se naprave, ki izvajajo to metodo z uporabo odprtih termodinamičnih ciklov, imenujejo "atmosferski reaktivni motorji brez goriva". Dela B.M. Kondrašova je mogoče podrobno preučiti v skladu z njegovimi patenti, št. 2188960 RU F 02 C 3/32, 5/12 "Metoda pretvorbe energije v reaktivni instalaciji (možnosti), reaktivno prilagodljivi motor in plin generator", in mednarodno patentno prijavo PCT/RU2002/000338 F 2 C 3/32 "Metoda pretvorbe energije v reaktivnih motorjih" PCT WO2004/008180A1.

Teoretične temelje teh procesov razvijajo tudi avtorji del o »laminarizaciji« turbulentnih tokov zraka, plinov in drugih medijev. Z drugimi besedami, kinetične energije medija v turbulentnem toku ne moremo v celoti izkoristiti, dokler ne zagotovimo vsaj delne poravnave vektorjev gibanja delcev toka, to je »laminarizacije toka«.

Iz knjige Artillery avtor Vnukov Vladimir Pavlovič

Drugo poglavje Nepogrešljiv vir energije

Iz knjige Černobil. Kako je bilo avtor Dyatlov Anatolij Stepanovič

Poglavje 14. Uporaba atomske energije Še vedno pa ne gre brez izražanja mnenja o sprejemljivosti ali nesprejemljivosti uporabe jedrskih elektrarn. Nekako naprej postavljeno vprašanje o mojem odnosu do prihodnosti jedrskih elektrarn v zvezi s černobilsko katastrofo in mojem osebnem

Iz knjige Nove vesoljske tehnologije avtor

12. poglavje Antigravitacija v generatorjih proste energije Zanimivo je, da številni znanstveniki, ki preučujejo metode za pridobivanje energije s preoblikovanjem lastnosti prostora-časa, opažajo enake značilnosti dela svojih eksperimentalnih struktur,

Iz knjige Novi viri energije avtor Frolov Aleksander Vladimirovič

Poglavje 13 Polprevodniški napajalni pretvorniki Oglejmo si nekaj primerov posebej zasnovanih generatorjev energije, ki nimajo vrtečih se delov strukture in zahtevajo visoko učinkovitost. Običajno jih imenujemo "polprevodniški" generatorji s prostim tekom.

Iz knjige Zgodovina elektrotehnike avtor Avtorska ekipa

2. OBRAČUN TOPLOTNE ENERGIJE IN TOPLOTNEGA NOSILCA PRI TOPLOTNEM VIRU 2.1. Organizacija merjenja toplotne energije in hladilne tekočine v sistemih za ogrevanje vode 2.1.1. Vozlišča za obračun toplotne energije vode pri virih toplote: soproizvodnje toplote in elektrarn (SPTE), daljinska toplota

Iz avtorjeve knjige

3. OBRAČUN TOPLOTNE ENERGIJE IN TOPLOTNEGA NOSILA PRI ODJEMALNIKU V VODNIH SISTEMIH ZA PORABO TOPLOTE 3.1. Organizacija merjenja toplotne energije in toplotnega nosilca, ki ga prejmejo sistemi porabe toplote vode 3.1.1. V odprtih in zaprtih sistemih porabe toplote na merilni enoti toplote

Iz avtorjeve knjige

4. OBRAČUN TOPLOTNE ENERGIJE IN TOPLOTNEGA NOSILA PRI ODJEMALNIKU V SISTEMIH PORABE PARNE TOPLOTE 4.1. Organizacija merjenja toplotne energije in toplotnega nosilca, pridobljenega s parnimi sistemi porabe toplote 4.1.1. AT parni sistemi porabo toplote na merilni enoti toplotne energije in

Iz avtorjeve knjige

5. OSNOVNE ZAHTEVE ZA MERILNE NAPRAVE TOPLOTE 5.1. Splošne zahteve5.1.1. Merilna enota toplotne energije je opremljena z merilnimi instrumenti (toplotomeri, vodomeri, toplomeri, paromeri, naprave, ki beležijo parametre hladilne tekočine in

Iz avtorjeve knjige

6. SPREJEM V DELOVANJE MERILNE ENOTE TOPLOTE NA VIRU TOPLOTE 6.1. Sprejem v obratovanje merilne enote vira toplote izvede predstavnik Državnega organa za energetski nadzor v prisotnosti predstavnikov toplotnega vira in toplotnih omrežij, ki se sestavi

Iz avtorjeve knjige

7. SPREJEM V DELOVANJE MERILNE ENOTE TOPLOTE PRI ODJEMALNIKU 7.1. Sprejem odjemalskih merilnih enot v obratovanje opravi predstavnik energetske organizacije v prisotnosti predstavnika odjemalca, o čemer se sestavi ustrezen akt (Priloga 4).

Iz avtorjeve knjige

8. DELOVANJE MERILNE ENOTE TOPLOTE NA VIRU TOPLOTE 8.1. Merilna enota toplotne energije na viru toplote mora delovati v skladu z tehnično dokumentacijo določenih v točki 6.1 tega pravilnika.8.2. Za tehnično stanje merilnih naprav

Iz avtorjeve knjige

9. DELOVANJE MERILNE ENOTE TOPLOTE PRI ODJEMALNIKU 9.1. Merilna enota toplotne energije pri odjemalcu mora delovati v skladu s tehnično dokumentacijo iz točke 7.1 tega pravilnika.9.2. Odgovornost za delovanje in tekoče vzdrževanje

Iz avtorjeve knjige

11.2.2. KRMILJENI PRETVORNIKI ŽIVEGA srebra Pomembna kakovostna izboljšava živosrebrovega usmernika je bila pojav krmilne mreže. Začetna (diodna) funkcija živosrebrnih ventilov s povečanjem delovne napetosti je zahtevala uvedbo zaslonov, ki ščitijo anodo

Iz avtorjeve knjige

11.3.4. MOČNI PRETVORNIKI ZA INDUKCIJSKO OGREVANJE elektromagnetno polje. Za ustvarjanje polja je potreben vir

Na enem od električnih forumov je bilo zastavljeno naslednje vprašanje: "Kako lahko dobim elektriko z navadnim gospodinjskim plinom?" To je bilo motivirano z dejstvom, da se plin tega tovariša in v resnici, tako kot mnogi drugi, plača preprosto po standardih brez števca.

Ne glede na to, koliko ga porabite, še vedno plačate fiksni znesek in zakaj ne bi že plačanega, a neporabljenega plina spremenili v brezplačno elektriko? Tako se je na forumu pojavila nova tema, ki so jo prevzeli tudi ostali udeleženci: pogovor od srca do srca pomaga ne le skrajšati delovni dan, ampak tudi ubiti prosti čas.

Predlaganih je bilo veliko možnosti. Samo kupite bencinski generator in ga napolnite z bencinom, pridobljenim z destilacijo gospodinjski plin, ali preoblikujte generator, da bo deloval takoj na plin, kot avto.

Namesto motorja z notranjim zgorevanjem je bil predlagan Stirlingov motor, znan tudi kot motor z zunanjim zgorevanjem. Tukaj je samo zaganjalnik teme (tisti, ki je ustvaril nova tema) je trdil, da ima generator moč najmanj 1 kilovat, a so se mu utemeljevali, pravijo, da tak stirling ne bi prišel niti v kuhinjo majhne jedilnice. Poleg tega je pomembno, da je generator tih, sicer, no, saj veste kaj.

Po številnih predlogih se je nekdo spomnil, da je v neki knjigi videl risbo, ki prikazuje petrolejko z napravo v obliki večžarkovne zvezde za napajanje tranzistorskega sprejemnika. Toda o tem se bo razpravljalo malo naprej, a za zdaj ...

Termogeneratorji. Zgodovina in teorija

Za pridobivanje električne energije neposredno iz plinskega gorilnika ali drugega vira toplote se uporabljajo termogeneratorji. Tako kot termoelement, temelji njihov princip delovanja, odkrit leta 1821.

Omenjeni učinek je, da se v zaprtem krogu dveh različnih prevodnikov pojavi emf, če so stičišča prevodnikov pri različnih temperaturah. Na primer, vroč spoj je v posodi z vrelo vodo, drugi pa v skodelici talečega se ledu.

Učinek izhaja iz dejstva, da je energija prostih elektronov odvisna od temperature. V tem primeru se elektroni začnejo premikati iz prevodnika, kjer imajo višjo energijo, do prevodnika, kjer je energija nabojev manjša. Če je eno od stičišč segreto bolj kot drugo, je razlika v energijah nabojev na njem večja kot na hladnem. Torej, če je vezje zaprto, se v njem pojavi tok, popolnoma enaka termoelektrična moč.

Približno lahko termoelektrično moč določimo s preprosto formulo:

E = α * (T1 - T2). Tukaj je α termoelektrični koeficient, ki je odvisen le od kovin, iz katerih je sestavljen termoelement ali termoelement. Njegova vrednost je običajno izražena v mikrovoltih na stopinjo.

Temperaturna razlika stičišč v tej formuli je (T1 - T2): T1 je temperatura vročega spoja, T2 pa hladnega spoja. Zgornja formula je precej jasno prikazana na sliki 1.

Slika 1. Načelo delovanja termoelementa

Ta risba je klasična, najdemo jo v katerem koli učbeniku fizike. Na sliki je prikazan obroč, sestavljen iz dveh prevodnikov A in B. Stičišča vodnikov se imenujejo stičišča. Kot je prikazano na sliki, ima v vročem stiku T1 termoelektrična moč smer od kovine B do kovine A. V hladnem stiku T2 pa od kovine A do kovine B. Smer termoelektrične moči, prikazana na sliki, je veljavna za primer, ko je termoelektrična moč kovine A pozitivna glede na kovino B.

Kako določiti termomoč kovine

Termoelektrična moč kovine je določena glede na platino. Da bi to naredili, se termoelement, katerega ena od elektrod je platina (Pt), druga pa preskušana kovina, segrejemo na 100. Dobljena vrednost v milivoltih za nekatere kovine je prikazana spodaj. Poleg tega je treba biti pozoren na dejstvo, da se ne spreminja samo vrednost termomoči, temveč tudi njen znak glede na platino.

Platina v tem primeru igra enako vlogo kot 0 stopinj na temperaturni lestvici, celotna lestvica vrednosti termomoči pa izgleda takole:

Antimon +4,7, železo +1,6, kadmij +0,9, cink +0,75, baker +0,74, zlato +0,73, srebro +0,71, kositer +0,41, aluminij + 0,38, živo srebro 0, platina 0.

Za platino pridejo kovine z negativno termoelektrično močjo:

Kobalt -1,54, nikelj -1,64, konstantan (zlitina bakra in niklja) -3,4, bizmut -6,5.

Z uporabo te lestvice je zelo enostavno določiti vrednost termomoči, ki jo razvije termoelement, sestavljen iz različne kovine. Za to je dovolj izračunati algebraično razliko med vrednostmi kovin, iz katerih so izdelane termoelektrode.

Na primer, za par antimona - bizmuta bo ta vrednost +4,7 - (- 6,5) \u003d 11,2 mV. Če se kot elektrode uporablja par železo-aluminij, bo ta vrednost le +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV, kar je skoraj desetkrat manj kot pri prvem paru.

Če se hladni spoj vzdržuje pri konstantni temperaturi, na primer 0 stopinj, bo termoelektrična moč vročega spoja sorazmerna s spremembo temperature, ki se uporablja v termoelementih.

Kako so nastali termogeneratorji

Že sredi 19. stoletja so bili številni poskusi ustvarjanja termogeneratorji- naprave za sprejem električna energija, torej za oskrbo različnih porabnikov. Kot take vire naj bi uporabljali baterije serijsko povezanih termoelementov. Zasnova takšne baterije je prikazana na sliki 2.

Slika 2. Termoelement, shematska zasnova

prvi termoelektrična baterija ustvarila sredi 19. stoletja fizika Oersted in Fourier. Kot termoelektrode sta bila uporabljena bizmut in antimon, ravno isti par čistih kovin, ki ima največjo termoelektrično moč. Vroče spoje so ogrevali s plinskimi gorilniki, hladne spoje pa so postavili v posodo z ledom.

V procesu poskusov s termoelektričnostjo so bili kasneje izumljeni termoelektri, primerni za uporabo v nekaterih tehnoloških procesov in celo osvetlitev. Primer je baterija Clamont, razvita leta 1874, katere moč je bila povsem dovolj za praktične namene: na primer za galvansko pozlato, pa tudi za uporabo v tiskarnah in delavnicah za graviranje. Približno ob istem času se je znanstvenik Noe ukvarjal tudi s preučevanjem termopilov, njegove termobaterije so bile nekoč zelo razširjene.

Toda vsi ti poskusi, čeprav uspešni, so bili obsojeni na neuspeh, saj so imeli termoelektri na osnovi čistih kovinskih termoelementov zelo nizko učinkovitost, kar je oviralo njihovo praktično uporabo. Čiste kovinske pare imajo učinkovitost le nekaj desetink odstotka. Polprevodniški materiali imajo veliko večjo učinkovitost: nekateri oksidi, sulfidi in intermetalne spojine.

Polprevodniški termoelementi

Pravo revolucijo pri ustvarjanju termoelementov so naredila dela akademika A.I. Ioffe. V zgodnjih 30-ih letih XX stoletja je predstavil idejo, da je s pomočjo polprevodnikov mogoče pretvoriti toplotno energijo, vključno s sončno energijo, v električno energijo. Zahvaljujoč opravljenim raziskavam je bila že leta 1940 ustvarjena polprevodniška fotocelica za pretvorbo svetlobe sončna energija v električne.

Prva praktična uporaba polprevodniški termoelementi Očitno je treba šteti za »partizanski kegljač«, ki je omogočil napajanje nekaterih prenosnih partizanskih radijskih postaj.

Termogenerator je temeljil na elementih iz konstantana in SbZn. Temperaturo hladnih stikov smo stabilizirali z vrelo vodo, vroče spoje pa segrevali z ognjenim plamenom, pri čemer smo zagotovili temperaturno razliko najmanj 250…300 stopinj. Učinkovitost takšne naprave ni bila večja od 1,5 ... 2,0%, vendar je bilo dovolj moči za napajanje radijskih postaj. Seveda je bila v tistih vojnih časih zasnova "bowlerja" državna skrivnost, o njegovi napravi pa se tudi zdaj razpravlja na številnih forumih na internetu.

Gospodinjski termogeneratorji

Sovjetska industrija je že v povojnih petdesetih letih začela proizvajati termogeneratorji TGK - 3. Njegov glavni namen je bil napajanje baterijskih radijskih postaj na neelektrificiranih podeželskih območjih. Moč generatorja je bila 3 W, kar je omogočilo napajanje baterijskih sprejemnikov, kot so Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 in nekateri drugi.

Videz termogeneratorja TGK-3 je prikazan na sliki 3.

Slika 3. Termogenerator TGK-3

Zasnova termogeneratorja

Kot že omenjeno, je bil termogenerator namenjen uporabi na podeželju, kjer petrolejke "strela". Takšna svetilka, opremljena s termogeneratorjem, je postala ne le vir svetlobe, ampak tudi električne energije.

Hkrati niso bili potrebni dodatni stroški goriva, saj je bil ravno tisti del kerozina, ki je preprosto priletel v cev, ki se je spremenil v elektriko. Poleg tega je bil tak generator vedno pripravljen za delo, njegova zasnova je bila taka, da se v njem preprosto ni bilo ničesar zlomiti. Generator je lahko ledel v prostem teku, deloval brez obremenitve, se ni bal kratkih stikov. Življenjska doba generatorja vs. galvanske baterije zdelo se je za vedno.

Vlogo izpušne cevi pri petrolejki "strela" igra podolgovat valjasti del stekla. Pri uporabi žarnice skupaj s termogeneratorjem se je steklo skrajšalo in vanj vstavila kovinska naprava za prenos toplote 1, kot je prikazano na sliki 4.

Slika 4 Kerozinska svetilka s termoelektričnim generatorjem

Zunanji del naprave za prenos toplote ima obliko poliedrične prizme, na kateri so nameščeni termopili. Za povečanje učinkovitosti prenosa toplote je imela naprava za prenos toplote več vzdolžnih kanalov v notranjosti. Skozi te kanale so vstopili vroči plini izpušna cev 3, hkratno segrevanje termoelementa, natančneje, njegovih vročih stikov.

Za hlajenje hladnih stikov je bil uporabljen zračno hlajen radiator. Sestavljen je iz kovinskih reber, pritrjenih na zunanje površine termopilni bloki.

Termogenerator - TGK3 sestavljena iz dveh neodvisnih delov. Eden od njih je ustvaril napetost 2V pri toku obremenitve do 2A. Ta odsek je bil uporabljen za pridobivanje anodne napetosti svetilk z uporabo pretvornika vibracij. Drugi odsek z napetostjo 1,2 V in obremenitvenim tokom 0,5 A je bil uporabljen za napajanje žarilnih nitk.

Preprosto je izračunati, da moč tega termogeneratorja ni presegla 5 vatov, vendar je bilo povsem dovolj za sprejemnik, ki je omogočil popestritev dolgih zimskih večerov. Zdaj se seveda zdi preprosto smešno, toda v tistih daljnih časih je bila takšna naprava nedvomno čudež tehnologije.

Osnovne metode in načini pretvorbe električne energije v toploto so razvrščeni na naslednji način. Obstaja neposredno in posredno električno ogrevanje.

Pri direktno električno ogrevanje pretvorba električne energije v toplotno nastane kot posledica prehoda električnega toka neposredno skozi segreto telo ali medij (kovina, voda, mleko, tla itd.). Pri indirektno električno ogrevanje električni tok teče skozi posebno grelno napravo (grelni element), s katere se toplota s toplotno prevodnostjo, konvekcijo ali sevanjem prenaša na segreto telo ali medij.

Obstaja več vrst pretvorbe električne energije v toplotno, ki določajo načine električno ogrevanje.

Pretok električnega toka skozi električno prevodne trdne snovi ali tekoče medije spremlja sproščanje toplote. Po Joule-Lenzovem zakonu je količina toplote Q \u003d I 2 Rt, kjer je Q količina toplote, J; I - silatoka, A; R je upor telesa ali medija, Ohm; t - trenutni čas pretoka, s.

Uporovno ogrevanje se lahko izvede s kontaktnimi in elektrodnimi metodami.

kontaktni način Uporablja se za ogrevanje kovin tako po principu neposrednega električnega ogrevanja, na primer v električnih uporovnih varilnih strojih, kot po principu posrednega električnega ogrevanja - v grelnih elementih.

Metoda elektrode uporablja se za ogrevanje nekovinskih prevodnih materialov in medijev: vode, mleka, sočna krma, prst, itd. Ogreti material ali medij se postavi med elektrode, na katere se dovaja izmenična napetost.

Električni tok, ki teče skozi material med elektrodami, ga segreje. Navadna (nedestilirana) voda prevaja električni tok, saj vedno vsebuje določeno količino soli, alkalij ali kislin, ki disociirajo na ione, ki so nosilci električnih nabojev, torej električnega toka. Podobna je narava električne prevodnosti mleka in drugih tekočin, zemlje, sočne krme itd.

Neposredno ogrevanje elektrod se izvaja samo na izmenični tok, saj D.C. povzroči elektrolizo segretega materiala in njegovo poslabšanje.

Električno uporovno ogrevanje je našlo široko uporabo v proizvodnji zaradi svoje preprostosti, zanesljivosti, vsestranskosti in nizkih stroškov ogrevalnih naprav.

Električno obločno ogrevanje

V električnem loku, ki nastane med dvema elektrodama v plinastem mediju, se električna energija pretvori v toplotno energijo.

Za zagon loka se elektrode, priključene na vir napajanja, za trenutek dotaknejo in nato počasi odmaknejo. Upor kontakta v trenutku redčenja elektrod se močno segreje s tokom, ki teče skozenj. Prosti elektroni, ki se nenehno gibljejo v kovini, s povečanjem temperature na mestu stika elektrod pospešijo njihovo gibanje.

Ko se temperatura dvigne, se hitrost prostih elektronov tako poveča, da se odtrgajo od kovine elektrod in odletijo v zrak. Ko se premikajo, trčijo v molekule zraka in jih razdelijo na pozitivno in negativno nabite ione. Med elektrodama pride do ionizacije zračnega prostora, ki postane električno prevoden.

Pod vplivom izvorne napetosti pozitivni ioni hitijo na negativni pol (katodo), negativni ioni - na pozitivni pol (anodo), s čimer tvorijo dolg razelektritev - električni lok ki ga spremlja sproščanje toplote. Temperatura loka v njegovih različnih delih ni enaka in je pri kovinskih elektrodah: na katodi - približno 2400 °C, na anodi - približno 2600 °C, v središču loka - približno 6000 - 7000 °C .

Obstaja neposredno in indirektno ogrevanje z električnim oblokom. Glavno praktično uporabo najdemo z neposrednim električnim lokom v napravah za elektroobločno varjenje. V instalacijah indirektno ogrevanje lok se uporablja kot močan vir infrardečih žarkov.

Če kos kovine postavimo v izmenično magnetno polje, bo v njem inducirana spremenljivka e. d.s., pod vplivom katerega vrtinčni tokovi. Prehod teh tokov v kovini bo povzročil segrevanje. Ta način segrevanja kovine se imenuje indukcija. Naprava nekaterih indukcijski grelniki temelji na uporabi pojava površinskega učinka in učinka bližine.

Za indukcijsko ogrevanje, industrijski tokovi (50 Hz) in visoka frekvenca(8-10 kHz, 70-500 kHz). Najbolj razširjeno je indukcijsko segrevanje kovinskih teles (delov, surovcev) v strojništvu in pri popravilu opreme, pa tudi za utrjevanje kovinskih delov. Indukcijska metoda se lahko uporablja tudi za ogrevanje vode, zemlje, betona in pasterizacijo mleka.

Dielektrično ogrevanje

Fizično bistvo dielektričnega segrevanja je naslednje. V trdnih in tekočih medijih s slabo električno prevodnostjo (dielektriki), nameščenih v hitro spreminjajočem se električnem polju, se električna energija pretvori v toplotno energijo.

Vsak dielektrik ima električni naboji vezan z medmolekularnimi silami. Ti naboji se imenujejo vezani v nasprotju s prostimi naboji v prevodnih materialih. Pod delovanjem električnega polja se vezani naboji usmerijo ali premaknejo v smeri polja. Premik vezanih nabojev pod delovanjem zunanjega električnega polja imenujemo polarizacija.

v spremenljivki električno polje poteka neprekinjeno gibanje nabojev in posledično molekul, ki so z njimi povezane z medmolekularnimi silami. Energija, ki jo vir porabi za polarizacijo molekul neprevodnih materialov, se sprosti v obliki toplote. V nekaterih neprevodnih materialih je majhna količina prostih nabojev, ki pod vplivom električnega polja ustvarijo majhen prevodni tok, ki prispeva k sproščanju dodatno toploto v materialu.

Med dielektričnim segrevanjem je material, ki ga je treba segreti, nameščen med kovinske elektrode - kondenzatorske plošče, na katere se iz posebnega visokofrekvenčnega generatorja dovaja visokofrekvenčna napetost (0,5 - 20 MHz in več). Dielektrična kurilna naprava je sestavljena iz visokofrekvenčnega cevnega generatorja, močnostni transformator in sušilno napravo z elektrodami.

Visokofrekvenčno dielektrično ogrevanje je obetaven način ogrevanja in se uporablja predvsem za sušenje in toplotno obdelavo lesa, papirja, hrane in krme (sušenje žita, zelenjave in sadja), pasterizacijo in sterilizacijo mleka itd.

Elektronsko (elektronsko) ogrevanje

Ko tok elektronov (elektronski žarek), pospešen v električnem polju, sreča segreto telo, se električna energija pretvori v toplotno energijo. Značilnost elektronskega ogrevanja je visoka gostota energijska koncentracija, ki znaša 5x10 8 kW / cm2, kar je nekaj tisočkrat več kot pri ogrevanju z električnim oblokom. Elektronsko ogrevanje se v industriji uporablja za varjenje zelo majhni deli in taljenje super čistih kovin.

Poleg obravnavanih metod električnega ogrevanja se uporablja v proizvodnji in vsakdanjem življenju. infrardeče ogrevanje (obsevanje).

Metoda se izvaja z uporabo kot grelni element en ali več zaprtih zavojev prevodnika električnega toka, ki tvorijo sekundarno navitje električnega transformatorja, in vnos hladilne tekočine v stik s površinami prevodnika. UČINEK: Izum izboljša zanesljivost pretvorbe električne energije pri izmenjavi toplote. 1 z.p.f-ly, 1 ill.

Izum se nanaša na tehnologijo za pretvorbo električne energije v toplotno in ustvarjanje prenosa toplote. Uporablja se lahko za ogrevanje tekočine v sistemih predgrevanja motorjev z notranjim zgorevanjem, ogrevanja in oskrbe s toplo vodo. industrijska podjetja in stanovanjske zgradbe, za ogrevanje plazme in drugih snovi. Znana je metoda pretvorbe električne energije v toplotno in ustvarjanje prenosa toplote, ki temelji na neposrednem prenosu električnega toka skozi hladilno tekočino, ki nastane z dovajanjem napetosti v napajalno omrežje preko tokovnih vodi do elektrod (glej A.P. Althausen et al. ., "Nizkotemperaturno električno ogrevanje", Moskva, Energija, 1968). Uporablja se za ogrevanje tekočin, betona, za odtajanje tal, rude, peska in drugih snovi. Glavne pomanjkljivosti te metode so povečana električna nevarnost zaradi relativno visokih napetosti (380 V ali 220 V), pa tudi odvisnost električnega ogrevanja in prenosa toplote od električnega upora hladilne tekočine. Zlasti se segreti vodi dodajajo posebni dodatki, da se zagotovi določena vrednost električnega upora. Znana je metoda pretvorbe električne energije v toplotno in ustvarjanje toplotne izmenjave med grelnim elementom in hladilno tekočino, vključno z dovajanjem energije na grelni element, ki je kovinska cev, znotraj katere je grelna tuljava, stisnjena v posebno polnilo. , skozi katerega poteka električni tok grelna tuljava(glej A.P. Althausen et al., "Nizkotemperaturno električno ogrevanje", Moskva, Energia, 1968). Ta metoda je postala razširjena v različna področja Nacionalno gospodarstvo. Cevasti električni grelec(TEN) lahko postavite v vodo, sol, tekoče kovine, kalup, ohišje motorja z notranjim zgorevanjem itd. Vendar pa se električna napetost na ogrevano tuljavo dovaja neposredno iz napajalnega omrežja in je relativno visoka električni upor spiralo, kar pomeni potrebo po električni izolaciji spirale za zagotovitev električne varnosti, kar posledično zmanjša toplotno prevodnost med spiralo in kovinsko cevjo ter tako poslabša izmenjavo toplote med grelnim elementom (ohm) in hladilno tekočino kot cel. Električna izolacija tuljave ne izključuje možnosti njenega električnega razpada in visokega električnega potenciala, ki pade na kovinsko cev grelnega elementa (a), kar vodi v potrebo po njegovi ozemljitvi. Poleg tega imajo grelni elementi (-i) omejeno življenjsko dobo zaradi izgorevanja tuljave. Obstaja znana metoda za pretvorbo električne energije v toplotno energijo in ustvarjanje prenosa toplote, imenovano "Kontaktno varjenje" (glej N.S. Kabanov, "Varjenje na kontaktnih strojih", Moskva, ur. " podiplomska šola", 1985; Yu.N. Bobrinsky in N.P. Sergeev, "Zasnova in nastavitev kontakta varilni stroji", Moskva, ur. "Inženiring", 1967; V.G. Gevorkyan, "Osnove varjenja", Moskva, izd. "Višja šola", 1991). navijanje varilni transformator, zaradi česar skozi zaprt tokokrog teče električni tok, ki zadostuje za segrevanje in varjenje kovine. V tem primeru je vsak obrat sekundarnega navitja transformatorja ločen vir električne energije, saj pokriva enak magnetni tok, ki ga v magnetnem vezju ustvari primarno navitje transformatorja. Ta metoda je prototip. Pomanjkljivost te metode je, da se uporablja samo za hladilne tekočine z relativno nizkim električnim uporom. V primeru uporabe tekočine, na primer vode, bi bilo treba zavrniti znižanje napetosti s transformatorjem in metoda bi se z vsemi pomanjkljivostmi spremenila v prvo obravnavano. Varnost in zanesljivost pretvorbe električne energije v toplotno, učinkovitost prenosa toplote v predlagani metodi se dosežejo z uporabo zaprte zanke prevodnika električnega toka ali več zavojev, ki tvorijo sekundarno navitje transformatorja kot grelnega elementa, in uvedbo hladilno sredstvo v stiku s površinami prevodnika. Ko je tuljava prevodnika, ki obdaja magnetno vezje transformatorja, zaprta, se v njej inducira manj EMF od tistega, ki se dovaja v primarno navitje v številu njegovih zavojev, kar zagotavlja električno varnost in tok, ki teče skozi zaprto tuljava močno naraste zaradi nizkega električnega upora tuljave in jo segreje ne glede na električni upor hladilne tekočine. Hkrati neposreden stik hladilne tekočine s površinami zaprte zanke prevodnika poveča učinkovitost prenosa toplote zaradi močnega zmanjšanja toplotnih izgub. Lahko se ustvarijo pogoji, ki izključujejo možnost izgorevanja tuljave, kar zagotavlja zanesljivost pretvorbe. Risba prikazuje primer opreme, ki izvaja predlagano metodo. Metoda se izvaja na naslednji način. S stikalom K je primarno navitje transformatorja s številom zavojev W 1 priključeno na omrežje izmenični tok. V magnetnem krogu 1 nastane izmenični magnetni tok, ki inducira EMF v zaprtih zavojih prevodnikov 2 in 3 in v njih inducira električni tok, ki ju segreje. Prevodnik 2 je izdelan v obliki cevi, vodnik 3 je izdelan iz zaprtega snopa bakrenih žic. Na vhodu A se dovaja hladna hladilna tekočina, na primer voda, ki vstopi v vodnik 2 in spere vodnik 3 od zunaj. do konvekcije, vstopi v izhod B. V enem posebnem primeru je vodnik 3 lahko odsoten (potreben je, kadar električni upor prevodnika 2 ni skladen z močjo transformatorja). V drugem posebnem primeru, da se prepreči odvajanje toplote z zunanje površine prevodnika 2, se namesto prevodnika 2 lahko uporabi električno izolacijska cev, nato pa bo toplota v hladilno tekočino pritekala samo iz prevodnika 3. V tretjem primeru je sama hladilna tekočina, nameščena v notranjosti izolacijska cev ali v volumnu druge oblike, ki pokriva magnetno jedro. Primer posebne izvedbe metode. Vzel je bil žigosani jekleni radiator znamke 2M3-500 (glej str. 189, Priročnik za posebno delo uredil N.A. Kokhanenko, Moskva, ur. literatura o gradnji, 1964) z ekvivalentno ogrevalno površino 3,53 ekm (ekvivalentno 11 - sekcijskim radiator iz litega železa M-140 po GOST 8690-58) s prostornino 13,3 litra. Od Jeklena cev s premerom 3/4 "" je bila izdelana zaprta tuljava, ki pokriva magnetno vezje močnostnega transformatorja z močjo 1,5 kW. Vhod tuljave A je bil povezan z izhodom (cev na dnu navpično nameščenega radiatorja), izhod tuljave B pa je bil povezan z vhodom v radiator (cev zgoraj) z gumijastimi cevmi. Na vrhu je bil nameščen radiator ekspanzijski rezervoar s prostornino 0,25 litra. Nato smo sistem (radiator - turn) napolnili z vodo in primarno navitje transformatorja priključili na omrežje z napetostjo 220 V. Temperatura, ki obdaja radiator pred vklopom transformatorja, je bila 4,5 o C v prostornini prostora 300 m 3 . Po vklopu transformatorja smo izmerili napetost na tuljavi 0,8 V in električni tok, ki teče skozi tuljavo, ki je znašal 1875 A. Po 20 minutah se je temperatura vode v radiatorju dvignila na 96 o C (začetna temperatura vode je bila 12 o C), nato pa se je s pomočjo tiristorskega krmilnega sistema porabljena moč iz omrežja najprej zmanjšala na 800 W, kar je zagotovilo vzdrževanje temperature vode pri 82 o C, nato pa po 2 urah na 500 W, kar je zagotovilo vzdrževanje temperature vode pri 60 o C. Posledično je 4-urna temperatura v testnem prostoru dosegla 18 o C. Naslednji dan je bil sistem vklopljen na porabo energije 1,5 kW. Po 4 urah je temperatura v prostoru dosegla 23 o C, nakar je bil sistem preklopljen na porabo 500 W in deloval 1 mesec kot grelna naprava. Izvedeni so bili testi ogrevanja ogrevalnega sistema s kapaciteto 150 litrov po predlagani metodi s porabo energije 800 vatov. Med testom je bilo ogrevanje vode nastavljeno s 16 o C na 58,5 o C v 7 urah, nato pa je bil sistem preveden v način, ki vzdržuje temperaturo pri 58 o C s porabo energije 500 vatov. Preizkusi so bili izvedeni na uvedbi v zaprto tuljavo jeklenega cevnega snopa bakrenih žic, zaprtega s spajkanjem (prevodnik 3). Kot rezultat testov je bilo ugotovljeno, da je z uporabo prevodnika 3 mogoče zmanjšati ekvivalentni električni upor zaprtih zavojev v skoraj katerem koli območju in povečati porabo energije, dokler transformator ni popolnoma obremenjen. Preizkusi so pokazali možnost zmanjšanja porabe električne energije za 1,5-2-krat pri uporabi predlagane metode v primerjavi s tradicionalnimi.

Zahtevaj

1. Metoda za pretvorbo električne energije v toplotno in ustvarjanje toplotne izmenjave med grelnim elementom in toplotnim nosilcem, pri čemer se kot grelni element uporablja sekundarno navitje električnega transformatorja, izdelano v obliki zaprte zanke prevodnika v obliki cevi z dovodom in izstopom hladilne tekočine, označen s tem, da je prenos hladilne tekočine zagotovljen preko grelnega elementa s povezavo njegovega dovoda z izstopom hladilne tekočine iz radiatorja in izhoda hladilne tekočine iz grelnega elementa na vstop v radiator , priključki so narejeni s cevmi, radiator je nameščen navpično tako, da je izpust hladilne tekočine iz radiatorja v njegovem spodnjem delu, v zgornjem delu radiatorja je nameščena ekspanzijska posoda in celoten sistem je napolnjen s hladilno tekočino in transformatorjem je priključen na omrežje. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je zaprta zanka v obliki cevi izdelana iz električno izolacijskega materiala, znotraj nje pa je nameščen eden ali več zaprtih zavojev prevodnika.

RISBE

MM4A Predčasna odpoved veljavnost patenta Ruska federacija za izum zaradi neplačila pristojbine za ohranitev patenta v veljavi do roka

Razdelki