Poznate metode direktne konverzije toplotne energije u električnu energiju

dijele se na tri tipa:

magnetohidrodinamički,

termoelektrični,

Termionski.

MHD metoda i MHD generator. Magnetohidrodinamička metoda direktne konverzije

konverzija toplotne energije u električnu je najrazvijenija za dobijanje

velike količine električne energije i leži u osnovi MHD generatora, iskusnog i eksperimentalnog

industrijski uzorci koji su stvoreni u Sovjetskom Savezu.

Suština MHD metode je sljedeća.

Kao rezultat sagorevanja fosilnih goriva, kao što je prirodni gas,

produkti sagorevanja. Njihova temperatura mora biti najmanje 2500 °C. Na ovoj temperaturi

plin postaje električno provodljiv, prelazi u stanje plazme. To znači da

jonizovan je. Plazma na tako relativno niskoj temperaturi (niska temperatura

rature plazma) je jonizovan samo djelimično. Sastoji se ne samo od proizvoda ionizacije

cije - električno nabijeni slobodni elektroni i pozitivno nabijeni joni,

ali i od netaknutih molekula koji još nisu prošli jonizaciju. Da bi

niskotemperaturna plazma produkata sagorevanja imala je dovoljnu električnu provodljivost pri

temperature od oko 2500 ° C, dodaje mu se aditiv - visoko jonizujuća tvar

(natrijum, kalijum ili cezijum). Njegove pare jonizuju na nižoj temperaturi.

Rad MHD generatora zasniva se na Faradejevom zakonu elektromagnetne induktivnosti.

cija: u provodniku koji se kreće u magnetskom polju, inducirano EMF. U MHD generatoru

ulogu pokretnog provodnika obavlja pokretna struja plazme niske temperature,

tj. protok jonizovanog provodnog gasa. Na sl. 2.12 pokazuje osnove

shema MHD generatora: između polova permanentnog magneta nalazi se ekspandiranje

kanal, na čijim suprotnim zidovima su postavljene elektrode, zatvoren sa spoljašnje

lanac. Plazma sa malim dodatkom supstance koja se lako jonizuje na temperaturi

pe oko 2700-2500 °C ulazi u kanal MHD generatora i zbog smanjenja njegove termičke

energija se tamo ubrzava do brzine približne zvučnoj, pa čak i više (do 2000 m/s ili više). Prolazeći kroz kanal, električno provodljiva plazma posebno prelazi linije sile

kreiran magnetsko polje, koji ima veliku indukciju. Ako smjer kretanja

tok okomito linije sile magnetno polje i električnu provodljivost plazme

mi, brzina protoka i indukcija magnetnog polja su dovoljno veliki, tada u pravcu

okomito na tok i linije magnetnog polja, sa jednog zida

kanala na drugi, EMF će se pojaviti i struja teče kroz plazmu. Interakcija ove električne struje sa magnetnim tokom stvara silu koja usporava kretanje plazme kroz kanal. Tako se kinetička energija strujanja plazme pretvara u električnu energiju. Na izlazu je temperatura plazme približno 300°C. IN

MHD generator izvodi sljedeći lanac energetskih transformacija:

termalni kinetička energija električni

Tehnička oblast

Pronalazak se odnosi na metode i uređaje za pretvaranje toplotne energije u električnu energiju i može se koristiti kao autonomni izvor električna energija korištenje za grijanje, na primjer, solarne toplinske energije ili bilo kojeg drugog izvora topline.

Stanje tehnike

Prijašnji načini i metode za pretvaranje toplotne energije u električnu energiju (videti US 4381463 A, 26.04.1983; US 4454865 A, 19.06.1984), korišćenjem solarne energije za zagrevanje radnog fluida. Princip rada poznatih metoda i uređaja zasniva se na konvekcijskom kruženju električno provodljivog radnog fluida i njegovom prolasku kroz magnetohidrodinamički generator za stvaranje električne energije. Nedostaci poznatih metoda i uređaja su: složenost implementacije, ekonomska neefikasnost, ekološka prihvatljivost, zbog upotrebe tečnih metala, posebno žive, kao radnog fluida.

Poznat je uređaj za elektranu (videti JPS 62272860 A, 27.11.1987) koji koristi jonizovanu tečnost koja prolazi kroz magnetohidrodinamički generator kao električno provodljiv medij. Nedostaci poznatog uređaja su, posebno: složenost izrade, niska pouzdanost, zbog rada uređaja na visokim pritiscima.

Poznat je uređaj za pretvaranje sunčeve energije u električnu energiju (vidi US 4191901 A, 03/04/1980), koristeći organsku tečnost kao radni medij. Nedostaci poznatog uređaja posebno su: složenost dizajna i niska pouzdanost zbog potrebe njegovog rada pri visokim pritiscima kako bi se osigurao prolaz radnog medija kroz magnetohidrodinamički generator.

Kao najbliži analog, uzimaju se metoda i uređaj za pretvaranje toplotne energije, poznat iz RU 2013743 C1, 30.05.1994. Poznata metoda uključuje ciklično zagrevanje i isparavanje tečnosti, transport njenih para, njihovu dalju kondenzaciju u zoni koja se nalazi iznad zone isparavanja i smer tečnosti od kondenzacione zone do uređaja za pretvaranje energije. Poznati uređaj sadrži tekućinu u zatvorenom krugu, uključujući serijski spojen grijač-isparivač, kondenzator i pretvarač energije. Kondenzator je ugrađen više od grijača-isparivača, a svi elementi uređaja povezani su toplinski izoliranim cjevovodom. Nedostaci poznatog uređaja i metode, kao i gore navedenih sredstava i metoda su: složenost implementacije, niska pouzdanost, zbog potrebe obezbjeđivanja ojačanih hermetičkih spojeva elemenata za rad na visokim pritiscima.

Otkrivanje pronalaska

Cilj pronalaska je da se razvije rešenje za pretvaranje toplotne energije u električnu energiju, lišeno nedostataka poznatih sredstava i metoda za ovu svrhu.

Tehnički rezultat predloženog izuma je pojednostaviti implementaciju metode, dizajn uređaja, poboljšati pouzdanost, trajnost, ekološku prihvatljivost i ekonomičnost, proširiti opseg.

Tehnički rezultat je postignut metodom pretvaranja toplotne energije u električnu, uključujući ciklično zagrevanje i isparavanje tečnosti, transport njenih para, njihovu dalju kondenzaciju u zoni koja se nalazi iznad zone isparavanja i usmeravanje tečnosti iz zone kondenzacije u uređaj za konverziju energije. Istovremeno, dio zagrijane tekućine šalje se direktno u uređaj za pretvaranje energije, formirajući konvekcijski krug, u zonu kondenzacije, zajedno sa parama, pomoću zračnog lifta, drugi dio tečnosti se transportuje i tečnost iz zona kondenzacije se koristi za ubrzanje tekućine u konvekcijskom krugu, a atmosferski tlak se obezbjeđuje u zoni kondenzacije.

Zagrijavanje i isparavanje tekućine može se izvesti korištenjem sunčeve energije.

Tehnički rezultat je postignut u uređaju za pretvaranje toplinske energije u električnu energiju, koji sadrži tekućinu u zatvorenom krugu, uključujući grijač-isparivač, kondenzator i pretvarač energije spojenih u seriju uz pomoć toplinski izoliranog cjevovoda. Istovremeno, u njemu se formira dodatni konvekcijski krug za tekućinu pomoću dodatnog povezivanja izlaza grijača-isparivača s pretvaračem energije, između grijača-isparivača i kondenzatora se postavlja zračni lift, a priključak između kondenzatora i pretvarača energije izvedeno je kroz konvekcijski krug sa mogućnošću ubrzanja strujanja tekućine po krugu, a kondenzator je napravljen sa mogućnošću obezbjeđivanja atmosferskog pritiska.

Kao pretvarač energije može se koristiti magnetohidrodinamički generator ili turbina sa generatorom.

Tečnost može sadržati so i/ili antifriz i ugljenične nanocevi. I voda se može koristiti kao sama tečnost.

Grejač isparivača može biti konfigurisan da prima toplotnu energiju od sunca. U ovom slučaju, u slučaju neprozirne tečnosti, grejač-isparivač se pravi providnim, a u slučaju prozirne tečnosti, grejač-isparivač je neproziran. Grijač isparivača može uključivati ​​rebra za izmjenu topline. U prozirnom grijaču-isparivaču rebra za izmjenu topline su smještena unutar njega, a u neprozirnom grijaču-isparivaču rebra za izmjenu topline su napravljena na njegovoj zagrijanoj strani i okrenuta prema unutra. Rebra za prijenos topline su izrađena od tamne ili crne plastike ili pocrnjenog bakra.

Kratak opis crteža

1 je shematski prikaz uređaja za pretvaranje toplinske energije u električnu energiju pomoću prozirne tekućine.

2 je shematski prikaz uređaja za pretvaranje toplinske energije u električnu energiju pomoću neprozirne ili prozirne tekućine.

Implementacija pronalaska

Predloženi izum je namijenjen za pretvaranje toplinske energije u električnu energiju i može se koristiti kao autonomni izvor električne energije, kako za individualnu upotrebu u domaćinstvu tako i za industrijsku upotrebu. Kao izvore topline možete koristiti izvore goriva, radioizotope, nuklearne (toplina nuklearnog reaktora), solarne, otpadnu toplinu, kao i toplinu iz bilo kojeg izvora koji emituju otpadnu toplinu (ispušni plinovi, plinovi iz peći itd.). Predloženo rješenje može funkcionirati u sistemu, na primjer, kombinovanjem sa uređajima za grijanje i toplu vodu na solarni pogon, kao što su solarni kolektori.

Suština predložene metode je da se obezbedi sistem sa dve petlje za kretanje tokova fluida, od kojih jedan koristi konvekciju kao pokretačku silu, a drugi koristi zračni lift uz naknadno korišćenje potencijalne energije gravitacionog polja za ubrzanje. protok fluida u konvekcijskom krugu. Varijanta implementacije predložene metode je data u nastavku u opisu uređaja koji radi na njegovoj osnovi.

Uređaj za implementaciju metode pretvaranja toplotne energije u električnu energiju (slika 1) sadrži grejač-isparivač 1 spojen serijski u zatvoreni krug sa rebrima za izmjenu toplote 2, zračni lift 3, kondenzator 4, ejektor 5 i energent pretvarač 6. Izlaz grijača-isparivača 1 dodatno je povezan sa ulazom usisnog medija izbačenog ejektora 5, čija je mlaznica spojena na kondenzator 4. Veze između elemenata uređaja se izvode pomoću toplotno izolovane cijevi. Kondenzator 4 se nalazi više u odnosu na grijač 1, a u njemu je napravljena razvodna cijev 7 koja služi za izjednačavanje unutrašnjeg pritiska parotečnog medija sa atmosferskim pritiskom i rad zračnog lifta 3. Kroz cijev 7 moguće je dopuniti tečnost, u slučaju isparavanja i snižavanja nivoa, u drugim slučajevima se zatvara filterom za prašinu ili membranom.

Svi elementi uređaja, osim pretvarača energije 6, mogu biti izrađeni od plastike, kao što je polikarbonat. Rebra za izmjenu topline 2 mogu biti izrađena od tamne ili crne plastike ili pocrnjenog bakra. Energetski pretvarač 6 može biti magnetohidrodinamički generator (MHD generator) ili tečna turbina sa generatorom.

Tečnost 8 može sadržati so i/ili antifriz i ugljenične nanocevi, a sama voda se može koristiti kao sama tečnost. Procentualni sastav komponenti fluida bira se iz potrebnih operativnih, tehničkih i ekonomskih zahtjeva. Tako, na primjer, dodavanje antifriza u tekućinu omogućava uređaju da radi niske temperature, dodavanje soli takođe utiče na snižavanje tačke smrzavanja tečnosti i povećava njenu električnu provodljivost. Dodavanje ugljeničnih nanocevi u sastav tečnosti utiče na intenzitet prenosa toplote i električnu provodljivost. Dodatno, boje se mogu uvesti u sastav tečnosti, što utiče na njenu transparentnost za razne opcije izvršenje uređaja, što će biti prikazano u nastavku.

Jedno ostvarenje uređaja koristi bistru tečnost (slika 1). Uređaj za pretvaranje toplotne energije u električnu radi na sledeći način. Na primjer, solarna energija se koristi kao izvor topline, koja može biti direktna ili reflektirana pomoću reflektora. Kada toplotna (solarna) energija uđe u grejač-isparivač 1, tečnost 8 se zagreva, što počinje konvekcijsko kretanje duž kruga (konvekcijski krug), uključujući i grejač-isparivač 1, ejektor 5, pretvarač energije 6. Da bi se poboljšao prenos toplote, povećanje intenziteta zagrevanja i isparavanja tečnosti 8, uz nisko zračenje, moguće je koristiti rebra za izmjenu toplote 2. Kod upotrebe providne tečnosti grejač-isparivač 1 se pravi neprozirnim, a rebra za izmjenu toplote 2 se izrađuju na njegova zagrijana strana i lice prema unutra. Kada temperatura tečnosti 8 poraste, počinje proces ključanja i deo prelazi u gasovito stanje (para), formirajući mešavinu tečnosti i pare. Zbog razlike između pritiska pare i atmosferski pritisak koju obezbeđuje razvodna cev 7 u kondenzatoru 4, tečnost 8 počinje da se diže kroz zračni lift 3 u kondenzator 4. Kako se tečnost 8 akumulira u kondenzatoru 4, ona se usmerava na mlaznicu ejektora 5. Zbog visinska razlika između kondenzatora 4 i ejektora 5, tečnost 8 na izlazu kondenzatora 4 ima potencijalnu energiju, koja se u ejektoru 5 pretvara u kinetičku energiju i prenosi na protok fluida 8 u konvekcijskom krugu, ubrzavajući njegovo kretanje duž kolo.

Prilikom upotrebe MHD generatora kao pretvarača energije 6, električna energija se generiše prolaskom elektroprovodljive tečnosti 8 kroz njega. U slučaju korišćenja turbine sa generatorom, energija protoka fluida 8 se pretvara u mehaničku. energije rotacije turbine, a zatim u električnu energiju. Električna energija primljena na pretvaraču 6 šalje se potrošaču.

Uređaj može da radi na niskom toplotnom toku i na veoma negativnim temperaturama, kada isparavanje tečnosti 8 nije moguće. U ovom slučaju, konverzija energije u uređaju nastaje zbog rada konvektivnog kruga.

Druga verzija uređaja, prikazana na slici 2, radi po analogiji s prvom opcijom. Razlika je u korištenju prozirnog grijača-isparivača 1. Za apsorpciju sunčeve energije u njemu se koristi neprozirna ili prozirna tekućina 8. potpuno nestaje.

Predloženi način i dizajn uređaja za pretvaranje toplotne energije u električnu ne zahtijeva obezbjeđivanje zaptivenih šavova i materijala dizajniranih za rad na visokim pritiscima, što omogućava pojednostavljenje i smanjenje troškova implementacije metode i dizajn uređaja, kako bi se povećala njihova pouzdanost i izdržljivost tokom rada. Mogućnost korištenja različitih pretvarača energije i rada u širokom temperaturnom rasponu proširuje obim izuma. Osim toga, zbog karakteristika dizajna i principa rada, uređaj može biti izrađen od plastike i koristiti ekološki prihvatljive tekućine, što povećava njegovu ekološku prihvatljivost i efikasnost, za razliku od sličnih uređaja koji koriste freon, živu itd. kao tekućine.

Dakle, predloženo rješenje daje gore navedeni tehnički rezultat.

Treba napomenuti da su opis pronalaska i crteži dati samo kao primjer i ne ograničavaju moguće modifikacije. tehničko rješenje u okviru predložene formule.

1. Metoda za pretvaranje toplinske energije u električnu, uključujući ciklično zagrijavanje i isparavanje tekućine, transport njenih para, njihovu daljnju kondenzaciju u zoni koja se nalazi iznad zone isparavanja i usmjeravanje tekućine iz zone kondenzacije do uređaja za pretvaranje energije , karakteriziran time što se dio zagrijane tekućine šalje direktno u uređaj za pretvaranje energije, formirajući konvekcijski krug, u zonu kondenzacije, zajedno sa parama, pomoću zračnog lifta, drugi dio tečnosti se transportuje i tečnost iz zona kondenzacije se koristi za ubrzavanje tekućine u konvekcijskom krugu, a atmosferski tlak se osigurava u zoni kondenzacije.

2. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time što se kao pretvarač energije koristi magnetohidrodinamički generator ili turbina sa generatorom.

3. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time što tekućina sadrži sol i/ili antifriz i ugljične nanocijevi.

4. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time što se kao tekućina koristi voda.

5. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time što se zagrijavanje i isparavanje tekućine vrši korištenjem sunčeve energije.

6. Uređaj za pretvaranje toplotne energije u električnu energiju, koji sadrži tečnost u zatvorenom krugu, uključujući grejač-isparivač, kondenzator i pretvarač energije koji su serijski povezani uz pomoć toplotno izolovanog cevovoda, naznačen time što je dodatni u njemu se formira konvekcijski krug za tekućinu pomoću dodatnog priključka izlaza grijača - isparivača sa pretvaračem energije, između grijača isparivača i kondenzatora je ugrađen zračni lift, a kondenzator je spojen na pretvarač energije preko konvekcije krug s mogućnošću ubrzanja protoka tekućine duž kruga, a kondenzator je konfiguriran da u njemu osigurava atmosferski tlak.

7. Uređaj prema zahtjevu 6, naznačen time, što se kao pretvarač energije koristi magnetohidrodinamički generator ili turbina sa generatorom.

8. Uređaj prema zahtjevu 6, naznačen time što tekućina sadrži sol i/ili antifriz i ugljične nanocijevi.

9. Uređaj prema zahtjevu 6, naznačen time što se kao tekućina koristi voda.

10. Uređaj prema patentnom zahtjevu 6, naznačen time što je grijač-isparivač konfigurisan da prima toplotnu energiju od sunca.

11. Uređaj prema zahtjevu 10, naznačen time što je u slučaju neprozirne tekućine, grijač isparivača providan, a u slučaju prozirne tekućine, grijač isparivača je neproziran.

12. Uređaj prema zahtjevu 11, naznačen time što grijač-isparivač sadrži rebra za izmjenu topline.

13. Uređaj prema patentnom zahtjevu 12, naznačen time što su u prozirnom grijaču-isparivaču rebra za izmjenu topline smještena unutar njega, a kod neprozirnog grijača-isparivača rebra za izmjenu topline su napravljena na njegovoj zagrijanoj strani i okrenuta prema unutra.

14. Uređaj prema zahtjevu 12, naznačen time, što su rebra za izmjenu topline izrađena od tamne ili crne plastike, ili od pocrnjelog bakra.

Slični patenti:

Vertikalni vjetrogenerator sadrži potporni stup (1), najmanje jednu generatorsku jedinicu (2), najmanje dvije lopatice (3), uređaj za kontrolu pobude, ispravljač, reverzibilni frekventni pretvarač, prirubnice, nosači, sistem hlađenja, mehanizam za podizanje(80) i sistem za podizanje.

Pronalazak se odnosi na oblast elektrotehnike i odnosi se na karakteristike dizajna električnih mašina, posebno na sinhrone električne mašine sa pobudom od trajnih magneta, koje, uz dobro poznate prednosti, imaju i neke nedostatke, posebno prilično složene karakteristike pokretanja i podešavanja i relativno niska efikasnost.

Pronalazak se odnosi na elektrotehniku ​​i energetiku, tačnije na "malu" energiju - autonomne izvore energije zasnovane na pogonske jedinice male snage, sposoban za rad na terenu u automatskom režimu najmanje 1 - 2 godine.

Izum je namijenjen održavanju ugodnih parametara zraka u niskim zgradama, uglavnom na stočnim farmama. Sistem dovoda solarne toplote i hladnoće i kvalitetne razmene vazduha u zgradama sadrži južni vazdušni kanal od materijala koji apsorbuje sunčevo zračenje i severni vazdušni kanal koji se nalazi na odgovarajućim stranama zgrade, termoakumulator koji formira podzemni vazdušni kanal. sa spratom zgrade, spojenim sa južnim vazdušnim kanalom, a takođe smeštenim ispod akumulatora toplote jedan iznad drugog, izmjenjivači toplote i zemaljski zračni kanali, od kojih je prvi spojen na sjeverni, a drugi je opremljen sa uzemljenim toplovodnim cevima, dok je sistem opremljen vrtložnom cevi koja se nalazi u akumulatoru toplote, a vazdušni kanal razmene toplote je opremljen usisnim filterom koji se ugrađuje u zatvorenom prostoru i izrađen je u vidu unutrašnjeg prečišćavanja vazduha. jedinica , sastoji se od difuzora sa spiralnim uzdužno postavljenim žljebovima koji su uključeni u kružni žljeb povezan sa zbirkom zagađivača, u koji je postavljen uređaj za sušenje u obliku posude sa adsorbirajućom tvari.

Pronalazak se odnosi na metodu za proizvodnju električne energije iz biogoriva i solarne energije. Naveden je sistem za proizvodnju električne energije iz sunčeve energije koristeći kotao na biogorivo (6) kao dodatni izvor toplote, koji uključuje koncentracioni solarni kolektor, kotao na biogorivo (6), turbogenerator, dok se kao radni fluid koristi voda. u koncentracionom solarnom kolektoru i primenjenim cevima srednjetlačnog solarnog kolektora (13) spojenih u serijsko-paralelnu matricu, izlaz koncentracionog solarnog kolektora je povezan sa bazom bubnja (6a) kotla na biogorivo (6) preko drugog regulacionog ventila (22), a izlaz pare iz bubnja kotla na biogorivo (6a) povezan je sa cilindrom (3) turbogeneratora (1).

Izum je namijenjen održavanju ugodnih parametara zraka u niskim zgradama, uglavnom na stočnim farmama. Solarni sistem za snabdevanje toplotom i hladnoćom koji sadrži južni vazdušni kanal od materijala koji apsorbuje sunčevo zračenje i severni vazdušni kanal koji se nalazi na odgovarajućim stranama zgrade, termalni akumulator koji formira podzemni vazdušni kanal sa podom zgrade koji je povezan sa južni, kao i kanali za izmjenu toplote i zemaljski vazdušni kanali koji se nalaze jedan iznad drugog ispod akumulatora toplote, od kojih je prvi spojen na severni, a drugi je opremljen cevima koje provode toplotu u zemlji, dok je sistem opremljen sa vrtložnom cijevi koja se nalazi u akumulatoru topline, ulazom je spojen na podzemni zračni kanal, "hladnim" kanalom - sa prostorijom, a "vrućim" kanalom - kroz akumulator topline sa zemaljskim kanalom za zrak, izlazima na podzemni i zemaljski vazdušni kanali su spojeni na "hladni" kanal vrtložne cevi, a iza mesta njihovog spajanja je ugrađen filter, dok su južni i severni vazdušni kanali u komunikaciji sa atmosferom, a izmenjivač toplote je spojen. prostoriji, karakteriziran time što je prizemni zračni kanal izrađen od kompozitnog materijala, koji uključuje metalnu podlogu, toplinski izolacijski i toplinski bazalt od finih vlakana i hidroizolaciju, štoviše, fino vlaknasti bazalt je uzdužno smješten u rastegnutom položaju duž dužine zemaljskog zračnog kanala i fiksiran u oblik sloja između metalne podloge i hidroizolacije.

Izum je namijenjen održavanju ugodnih parametara zraka u niskim zgradama, uglavnom na stočnim farmama. Solarni sistem dovoda toplote i hladnoće sastoji se od južnog vazdušnog kanala od materijala koji apsorbuje sunčevo zračenje i severnog vazdušnog kanala koji se nalazi na odgovarajućim stranama zgrade, akumulatora toplote koji formira podzemni vazdušni kanal sa podom zgrade, povezan sa južni, kao i kanali za izmjenu toplote i zemaljski vazdušni kanali koji se nalaze ispod akumulatora toplote jedan iznad drugog, od kojih je prvi spojen na severni, a drugi je opremljen zemaljskim toplovodnim cevima, dok je sistem je opremljen vrtložnom cijevi koja se nalazi u akumulatoru topline, ulaz je povezan sa podzemnim vazdušnim kanalom, hladni kanal - sa prostorijom, a topli kanal - kroz akumulator toplote sa zemaljskim vazdušnim kanalom, izlazima podzemnog i zemaljski vazdušni kanali su povezani sa hladnim kanalom vrtložne cevi, a iza mesta njihovog spoja je ugrađen filter, dok su južni i severni vazdušni kanali u komunikaciji sa atmosferom, a izmenjivač toplote je povezan sa prostorijom, dok je sistem opremljen termoelektričnim generatorom m, napravljen u obliku kućišta i seta diferencijalnih termoelemenata, a u kućištu se nalazi prolazni kanal za vruću rashladnu tekućinu i prolazni kanal za hladni nosač topline, pored toga, ulazna cijev prolaznog kanala za topli nosač toplote je povezan kanalom za vrući protok vrtložne cevi, a njegov izlazni ogranak - sa zemaljskim vazdušnim kanalom, pri čemu je ulazna cev prolaznog kanala za hladni nosač toplote povezana sa kanalom hladnog protoka vrtložne cijevi, a njena izlazna cijev je povezana sa prostorijom.

Pronalazak se odnosi na toplotnu tehniku, a posebno na uređaje za desalinizaciju slane vode korišćenjem sunčeve energije i energije vetra. Solarni vjetrodestilator sadrži rezervoar za desalinizaciju vode, iznad njega ugrađen prozirni kondenzator sa ogrankom za izlaz parno-vazdušne smjese u gornjem dijelu sa ugrađenim krilom, pričvršćenim na osovinu vjetroturbine.

Pronalazak se odnosi na oblast solarne tehnologije i namenjen je za napajanje poljoprivrednih i individualnih objekata. Fotonaponski termalni sistem se sastoji od najmanje jednog solarnog termalnog kolektora, cjevovoda za dovod tekućine u solarni termalni kolektor, cjevovoda za odvod tečnosti iz solarnog termalnog kolektora u rezervoar (termos), dok je cevovod za dovod tečnosti u solarni kolektor termalni kolektor je povezan sa najmanje jednim fotonaponskim termičkim modulom koji se nalazi ispod nivoa solarnog termalnog kolektora i povezan je serijski sa njim, dok se dovod tečnosti u fotonaponski termalni modul vrši kroz cevovod iz rezervoara pod pritiskom postavljenog iznad nivo solarnog termalnog kolektora, barem u jednom od cjevovoda je montiran elektromagnetni ventil, postoji najmanje jedan termalni relej sa senzorom pojedinačno za fotonaponski termalni modul ili solarni termalni kolektor, štaviše, upravljački kontakti solenoidni ventili se spajaju i prebacuju pomoću termičkog releja, dok solarno termički kolektor i fotonaponski termo modul su izrađeni u obliku prijemnika sunčevog zračenja, koji su rezervoari koji imaju oblik pravougaonog paralelepipeda, a na radnoj površini rezervoara fotonaponskog termo modula nalazi se baterija solarnih ćelija, unutar rezervoara fotonaponskog termalnog modula i solarnog termalnog kolektora paralelno sa radnom površinom sa razmakom u odnosu na nju ima pregradu koja ne dopire do gornjeg i donjeg zida rezervoara.

Multifunkcionalna solarna elektrana (u daljem tekstu MSPP) odnosi se na obnovljive izvore energije, a posebno na korištenje sunčevog zračenja za proizvodnju električne energije, obezbjeđivanje tople vode i prirodno svjetlo prostore različite namjene, koji sadrže optički aktivnu prozirnu kupolu, koja je bikonveksna pravokutna leća, fotonaponski panel, solarni kolektor, okrugle ravne horizontalne kapke šupljih svjetlovoda, šuplje svjetlovodne cijevi, bakrenu ploču solarne energije koja prima toplinu kolektor, difuzor sunčeva svetlost, mikromotori okruglih ravnih horizontalnih zatvarača od šupljih svjetlovodnih cijevi, kružnog oblika LED lampa, punjive baterije, senzori svjetlosti i temperature, elektronska kontrolna jedinica, kontrolna tabla, spremnik, izmjenjivač topline, pumpa, nepovratni ventil, heksagonalne bakrene cijevi, inverter i postolje za podupiranje MSPP strukture.

Pronalazak se odnosi na pretvaranje toplotne energije u električnu energiju i može se koristiti kao autonomni izvor električne energije, koristeći za grijanje, na primjer, solarnu toplinsku energiju ili bilo koji drugi izvor topline. Uređaj za implementaciju metode sadrži grejač-isparivač 1 sa rebrima za izmjenu toplote 2, airlift 3, kondenzator 4, ejektor 5, pretvarač energije 6, razvodnu cijev 7. Unutar uređaja kruži tečnost 8. Tehnički rezultat sastoji se u pojednostavljenju implementacije metode, dizajnu, povećanju pouzdanosti, trajnosti, ekološke prihvatljivosti i efikasnosti, proširenju obima. 2 n. i 12 z.p. f-ly, 2 ill.

Pretvorba električne energije u toplinsko ili električno grijanje ima četiri glavne varijante prema kojima se klasificiraju industrijske električne peći; 1) električno zagrevanje kroz otpor; 2) grejanje na električni luk; 3) mješovito električno grijanje; 4) indukcijsko grijanje.
Električno grijanje metalurških peći ima značajne prednosti u odnosu na grijanje sagorijevanjem ugljičnih goriva: mogućnost dobijanja vrlo visokih temperatura do 3000°C ili više uz koncentraciju visokotemperaturnih zona u određenim dijelovima radnog prostora peći; lakoća i glatkoća regulacije vrijednosti i raspodjele temperature u radnom prostoru; čistoća radnog prostora i mogućnost izbjegavanja kontaminacije pepelom, sumporom, plinovima i raznim nečistoćama: mali gubitak metala sa šljakom, prašinom, plinovima i zbog otpada; visoka termička efikasnost, koja dostiže 70-85%; mala količina gasova i prašine; mogućnost složene mehanizacije i automatizacije; kultura i čistoća radnih mjesta; mogućnost korištenja bilo kojeg plinskog medija i vakuuma.
Nedostaci električnog grijanja uključuju: veliku potrošnju električne energije, koja znatno premašuje potrošnju u drugim sektorima privrede, te projektno ograničenje produktivnosti i snage za neke vrste električnih peći. U budućnosti, zbog povećanja kapaciteta i broja elektrana, smanjenja cijene električne energije i povećanja snage i produktivnosti električnih peći, ovi nedostaci će izgubiti na značaju.
Ukupna aktivna ili vatna snaga trofazne instalacije električne peći P određena je formulom

Električno grijanje kroz otpor

Ova vrsta električnog grijanja ima nekoliko varijanti. Prema načinu oslobađanja topline razlikuju se indirektno i direktno grijanje; najveća vrijednost i distribucija u tehnologiji peći ima indirektno grijanje, karakterizirano činjenicom da se toplina oslobađa u posebnim grijaćim elementima (otporima) i sa njih prenosi na materijal koji se obrađuje prijenosom topline. Prema temperaturi radnog prostora peći razlikuje se grijanje; niska temperatura u rasponu od 100-700°, srednja temperatura 700-1200° i visoka temperatura 1200-2000°.
Kod niskotemperaturnog grijanja od velike je važnosti izmjena topline između grijača i materijala konvekcijom, koja se na sve moguće načine pojačava prisilnom cirkulacijom pri velikim brzinama plina ili zraka unutar peći. Prilikom srednjeg i visokotemperaturnog grijanja, posebno u nedostatku prisilna cirkulacija gasova, glavna količina toplote se prenosi sa grejača na obrađene materijale zračenjem. Za električne otporne peći, visokotemperaturno grijanje je samo ograničene vrijednosti.
Pronađeno električno otporno grijanje najveća primena za sušenje i pečenje materijala, zagrevanje i termičku obradu metala i legura, topljenje niskotopljivih metala - kalaja, olova, cinka, aluminijuma, magnezijuma i njihovih legura, kao i za potrebe laboratorija i domaćinstva. Budući da, međutim, uz indirektno grijanje, veličina grijaćih elemenata povećava, a njihovo postavljanje u radni prostor peći je teško, gornja granica snage električnih otpornih peći je ograničena na 600-2000 kW.
Za normalan tok procesa pretvaranja električne energije u toplotnu energiju i za dugotrajan stabilan rad, grijaći elementi moraju imati sljedeće kvalitete: poprečni presjek elementi i njihova ograničena dužina; mali električni temperaturni koeficijent ograničavanje razlike u električnom otporu grijanog i hladnog grijača, konstantnost električnih svojstava tokom vremena; otpornost na toplinu i neoksidaciju; otpornost na toplinu, odnosno dovoljnu mehaničku čvrstoću na visokim temperaturama; konstantnost linearnih dimenzija; dobra obradivost materijala (zavarljivost, duktilnost, itd.). Ove zahtjeve najbolje ispunjavaju legure nikla, hroma, željeza (nihrom, fechral i čelik otporan na toplinu) koje se koriste u otpornim električnim pećima u obliku žice ili trake, te ugljični materijali koji se koriste u obliku ugljičnih, grafitnih ili karborundskih šipki. .
Određivanje dimenzija grijaćih elemenata može se naučno potkrijepiti zajedničkim rješenjem dvije osnovne jednačine koje opisuju suštinu rada grijača - jednačine snage i jednačine prijenosa topline. Budući da je grijaći element sastavni dio električne namjene, da bi dobio potrebnu snagu mora imati određene dimenzije i otpor. S druge strane, sva toplinska energija primljena u grijaći element kao rezultat konverzije električne energije mora se prijenosom topline prenijeti na obrađene materijale i oblogu peći, za što je potrebno imati određenu površinu, temperaturu i prijenos topline. koeficijent. Ako prijenos topline grijaćeg elementa ne odgovara oslobađanju topline koje se događa u njemu, element će se pregrijati, a njegova temperatura može premašiti dopuštene granice za materijal, što će dovesti do uništenja grijača.
Na osnovu rješenja jednadžbe snage za grijaće elemente bilo kojeg oblika i materijala, izvodi se opća formula

Prilikom izračunavanja dimenzija grijača vrijednost w mora tačno odgovarati njegovom specifičnom prijenosu topline, što se nalazi rješavanjem odgovarajuće jednadžbe prijenosa topline za grijač, zid i A.D. materijal. Svenchansky je analizirao uvjete prijenosa topline za različite stvarne grijače i sastavio grafikone i tabele koji se mogu koristiti za pronalaženje vrijednosti w.

Električno grijanje

Ova vrsta električnog grijanja se koristi na visokim temperaturama električne pećnice velike snage uglavnom za topljenje raznih materijala. Ako luk gori između elektrode i materijala koji se obrađuje u peći, tada se takve peći nazivaju peći direktnog djelovanja sa zavisnim lukom: otvoreni - vidljivi (slika 20, a) ili zatvoreni - nevidljivi luk uronjen u sloj punjenja ili rastopiti (Sl. 20, b). Ako luk gori između elektroda i ne dolazi direktno u kontakt s materijalima i proizvodima koji se obrađuju u peći, tada se takve peći nazivaju indirektne peći sa nezavisnim lukom (slika 20, c). Lukne peći s direktnim djelovanjem imaju najveću termičku efikasnost, posebno sa zatvorenim lukom, budući da imaju najbolji uslovi za izmjenu topline između luka i materijala, omogućavajući brzo i sa ograničenim gubicima topline da se materijal zagrije na vrlo visoke temperature.

Lučne peći direktnog djelovanja najčešće se koriste za topljenje čelika i ferolegura, topljenje i rafiniranje bakra i nikla i preradu različitih rudnih sirovina. Prilikom topljenja metala ili legura visoke (metalne) električne provodljivosti, možete raditi samo s otvorenim lukom koji gori na površini materijala, jer će uranjanje elektroda u sloj materijala dovesti do kratkog spoja. Rad zatvorenog luka je moguć kada obrađeni materijali i proizvodi imaju ograničenu (nemetalnu) električnu provodljivost. Indirektne lučne peći koriste se u slučajevima kada kontakt obrađenog materijala sa lukom pogoršava kvalitetu proizvoda ili povećava gubitke, na primjer, pri topljenju nekih obojenih metala i legura (mjed, bronca, itd.). Treba naglasiti da grijanje na električni luk, za razliku od otpornog grijanja, nema ograničenja na ukupnu snagu peći.
Elektrolučno grijanje sastoji se od procesa pretvaranja električne energije u toplinu, koji se odvija u zapaljenom luku, i procesa izmjene topline između luka, materijala i obloge. Opis pravilnosti prvog procesa predmet je tzv. teorije luka, a posebno luka naizmjenična struja velike snage. Značajan doprinos razvoju teorije luka dao je V.V. Petrov, V.F. Mitkevič, S.I. Telny, I.T. Zherdev, K.K. Khrenov, G.A. Sisoyan i dr. D.A. Diomidovski, N.V. Okorokov i drugi.
Električni luk se može dobiti jednosmjernom i naizmjeničnom strujom, ali sve industrijske peći obično rade na naizmjeničnu struju. Za stabilno stvaranje luka i ograničavanje strujnih udara na kratki spojevi u seriji sa njom električno kolo uključuje se induktivna reaktansa, koja apsorbira mali dio aktivne snage. Kod naizmjenične struje, tokom svakog poluperioda, napon i jačina struje mreže dostižu maksimum i prolaze kroz nulu. Na sl. 21, a prikazane su teorijske krive trenutne vrijednosti struje i napona luka Id i Ud i napona izvora napajanja Uist. Kada napon izvora počne da raste nakon prelaska nule, luk se pali tek kada se dostigne napon paljenja U1. Od tog trenutka u krugu se pojavljuje struja koja raste duž periodične krivulje koja nije sinusoidna. Luk se gasi na naponu slabljenja, tj. prije nego napon izvora prijeđe nulu, i u ovom trenutku struja prestaje. Nakon prolaska kroz nulu, sve opisane pojave se ponavljaju. Dakle, struja u luku je isprekidana i luk se pali, a zatim gasi. Trajanje prekida u sagorevanju luka zavisi od mnogih faktora, a posebno od materijala elektroda, stepena zagrevanja prostora peći, itd. Jasno je da isprekidani luk smanjuje efikasnost zagrevanja luka i stoga moraju usloviti biti kreiran kako bi se osiguralo kontinuirano gorenje luka naizmjenične struje. Glavno sredstvo za kontinuirano sagorevanje luka naizmenične struje je serijsko uključivanje luka induktivnog otpora u strujnom kolu, kao što se može videti sa sl. 21b i c.
Istraživanje diferencijalne jednadžbe luka naizmjenične struje s aktivnim i induktivna reaktansa, odredio je omjer vrijednosti induktivnog X i aktivnog R otpora, koji osigurava kontinuirano stvaranje luka pri datim naponima izvora Uist i luku Ud (Sl. 22).

Efikasnost zagrevanja luka u velikoj meri zavisi od električnog režima zapaljenog luka i, pre svega, od jačine napona i struje.
Trenutno još nije stvorena naučno utemeljena metoda za određivanje najpovoljnijeg napona za napajanje lučnih peći. Stoga se napon bira prema fabričkoj praksi u rasponu od 100 do 600 V, pa i više visokog napona Općenito prihvaćen za lučne peći velike snage i zatvorene lučne peći. Odnos maksimalnog radnog napona Ulin i nazivne snage peć Rnom se obično izražava empirijskom formulom

gdje su k i n empirijski koeficijenti koji imaju razna značenja ovisno o vrsti peći i prirodi procesa. Na primjer, za lučne peći za topljenje čelika k = 15; n = 0,33. Rad na povećanom naponu je racionalniji, jer smanjuje gubitke snage i povećava dužinu i toplotno zračenje luka. Gornja granica napon (600 V) je uglavnom zbog uslova električne izolacije peći i sigurnosti radnog osoblja.
Nakon određivanja vrijednosti napona, vrši se izbor ostalih pokazatelja električnog režima instalacije električne peći sa lučnim grijanjem - optimalne jačine struje, cos φ i efikasnosti - prema njegovim karakteristikama rada. Radne karakteristike lučnih peći se utvrđuju konstruisanjem kružnih dijagrama: za postojeće fabričke peći preuzete su iz prirode, za novoprojektovane peći - prema proračunskim podacima.
Za teoriju lučnog zagrevanja i proračun lučnih peći od velike je važnosti proces razmene toplote između zapaljenog luka i materijala koji se obrađuju u peći. Međutim, teorija prijenosa topline u radnom prostoru lučnih peći je još uvijek u početnoj fazi svog razvoja i zahtijeva daljnji dubinski razvoj.

Mješovito grijanje na struju

Ova vrsta grijanja, koja je rezultat zajedničkog razvoja topline u električni luk i u otpornosti sloja punjenja ili taline, od velikog je značaja za rudno-termalne peći koje tope ferolegure, liveno gvožđe i prerađuju rudne sirovine i poluproizvode obojene metalurgije i hemijske industrije.
u najtežem slučaju, električna struja koja prolazi kroz luk i slojeve punjenja, troske i metala pretvara se u njima u toplotnu energiju Q luka, Q naboja, Q troske, Q metala, Rtot peći je zbir navedenih toplotnih oslobađanja. Principijelnu shemu za proračun svih ovih toplotnih oslobađanja i njihovu povezanost sa geometrijom ložišta rudno-termalnih peći nekoć je obrađivao autor, ali za tačan proračun oslobađanja toplote još uvijek postoji vrlo malo podataka o toplinskim karakteristikama peći. luk, električni otpor naboja i taline, oblik i veličina provodnih presjeka itd. U skladu s tim, metod koji je autor predložio za proračun rudno-termalnih električnih peći je još uvijek indikativan i ima ograničenu primjenu.
Za obojenu metalurgiju najvažnije su rudno-termalne peći koje rade sa elektrodama uronjenim u debeli sloj šljake, u kojima se vrši miješano električno zagrijavanje, koje se sastoji od dvije glavne komponente: Q luka i Q troske.
GOSPOĐA. Maksimenko je predložio podjelu svih elektrotermalnih procesa u dvije glavne grupe; 1) procesi u kojima je udio energije apsorbovan u luku p veći od udjela energije apsorbirane u naboju i topljenju 2) procesi u kojima je p

Indukcijsko električno grijanje

Indukcijsko električno grijanje izvodi se po principu transformatora, u kojem je sekundarni namotaj zatvoren. sama, usled čega se indukovana električna struja pretvara u toplotnu energiju. Ulogu sekundarnog namota obično igra sam zagrijani materijal. Električna energija koja se dovodi do primarnog namota (induktora) čini složeni prijelaz u energiju brzo promjenjivog magnetskog polja, koje opet prelazi u sekundarni krug u električnu energiju, koja se ovdje pretvara zbog otpora krug u toplotnu energiju. Ako je materijal koji se zagrijava feromagnetičan, tada se dio energije naizmjeničnog magnetnog polja pretvara u toplinsku energiju direktno, bez pretvaranja u električnu energiju.
U tehnici su najrasprostranjenije dve vrste indukcionih peći: 1) peći sa gvozdenim jezgrom; 2) peći bez jezgra - visoke frekvencije.

Peći sa gvozdenim jezgrom imaju dijagram strujnog kola(Sl. 23, a), slično krugu konvencionalnog transformatora, u kojem je primarni namotaj montiran na željezno jezgro, a sekundarni je predstavljen zatvorenim prstenom od rastopljenog metala, odnosno u kombinaciji s opterećenjem. Kao rezultat snažne cirkulacije, metal zagrijan u prstenastom kanalu diže se u radni prostor peći i u kontaktu sa punjenjem koji se tamo nalazi, zagrijava ga i topi.
Peći bez jezgra u svojoj shemi predstavljaju zračni transformator (slika 23, b), primarni namotaj koji je bakarni kalem - induktor, a sekundar je sam metalni naboj, napunjen u lončić.
Efektivna vrijednost inducirane elektromotorne sile E. in, zavisi od amplitudne vrijednosti korisnog magnetskog fluksa Fm, wb, frekvencije naizmjenične struje f, u sekundi, broja zavoja namota w, a izražava se formulom

Kod peći sa gvozdenim jezgrom vrednost je dosta velika zbog koncentracije korisnog magnetnog fluksa u jezgru, a kod peći bez jezgra vrednost je mala zbog velike magnetne disipacije. Kao rezultat toga, u indukcijskim pećima sa željeznim jezgrom, potrebna vrijednost elektromotorne sile E se lako postiže pri naizmjeničnom strujom normalne i smanjene frekvencije (f Glavne prednosti indukcijskog grijanja su sljedeće: oslobađanje topline direktno u masi zagrijani materijal, koji smanjuje ulogu procesa izmjene topline, osigurava ravnomjernije zagrijavanje materijala i značajno povećava toplinsku efikasnost indukcijskih peći, izuzetnu čistoću radnog prostora peći (zbog odsustva kontaminirajućih produkata sagorijevanja goriva, materijala grijaćih elemenata i elektroda), što omogućava dobijanje visoko čistih metala i legura, mogućnost potpune izolacije radnog prostora peći od okolnog zraka i provođenja topljenja u vakuumu ili u plinozaštitnoj atmosferi; mogućnost dobijanja veoma visoke temperature, ograničene samo svojstvima zagrejanog materijala i vatrostalnog zida; snažno mešanje taline elektromagnetskim i termičkim i teče, omogućavajući dobijanje ujednačenih legura hemijski sastav; visoka specifična produktivnost indukcijskih peći; visoka stopa zagrijavanja i topljenja; mali gubici metala iz otpada; visoka tehnička kultura pećnih jedinica, odsustvo prašine i gasova.
Nedostaci indukcijskog grijanja uključuju: smanjen faktor snage, jer za peći sa željeznim jezgrom cos φ = 0,3 / 0,8 a za peći bez jezgra cos φ = 0,03 / 0,1; ograničena veličina, snaga i kapacitet indukcijskih peći u odnosu na druge jedinice; složenost električna oprema peći bez jezgra koje zahtijevaju posebne visokofrekventne izvore izmjenične struje i kondenzatorske baterije velikog kapaciteta; ograničena trajnost obloge kanala peći sa željeznim jezgrom i lončića peći bez jezgra: niska temperatura zagrijavanja šljake.
Prednosti indukcijskog grijanja su to odredile široku upotrebu. Indukcijske peći sa željeznim jezgrom trenutno su glavna oprema za topljenje i livenje obojenih metala i proizvodnju obojenih legura. Indukcijske peći bez jezgra koriste se za topljenje obojenih i plemenitih metala i za proizvodnju visokokvalitetnih čeličnih odljevaka. U metalurgiji bakra, nikla i cinka koriste se i indukcijske peći koje rade u završnim fazama. Indukcijsko grijanje se široko koristi u postrojenjima za proizvodnju strojeva za toplinsku obradu različitih metalnih zalogaja i proizvoda.
Teorija indukcionih peći sa željeznim jezgrom zasniva se na teoriji jednofaznog dvonamotanog transformatora sa željeznim jezgrom. Razlika između konvencionalnog transformatora i indukcijske peći sa gvozdenom jezgrom leži u činjenici da se u transformatoru sekundarni namotaj i potrošna mreža (opterećenje) nalaze na znatnoj udaljenosti jedan od drugog, a u indukcijskoj peći sekundarni namot je kombinovan sa opterećenjem i predstavljen je prsten od rastopljenog metala.
Pretvorena snaga Ppr može se izraziti u sekundarnoj struji I2 i stvarnoj aktivni otpor metala u kanalu r2 po formuli

Snaga izgubljena u induktoru (električni gubici) Rel se izražava kroz primarnu struju I1 i stvarni aktivni otpor namota induktora

Ukupna aktivna (vat) snaga indukcijske peći sa željeznim jezgrom P će biti

U teoriji indukcijskih peći bez željeznog jezgra, ove peći se smatraju zračnim transformatorima, u kojima, kao rezultat nepostojanja zatvorenog željeznog magnetskog kruga, magnetni fluksovi prolaze kroz smjesu koja se obrađuje i kroz zrak.
Frekvencija naizmjenične struje koja napaja induktor f zavisi od kapaciteta (snage) indukcijske peći i specifičnog otpora obrađenog punjenja p2. Istraživanja pokazuju da je veći kapacitet peći i njene dimenzije, posebno prečnik punjenja d, cm, a manji otpornost rastopljeni metal p2. ohm/cm3, što je niža minimalna frekvencija fmin, Hz; ova zavisnost se izražava formulom

Svaki kapacitet i otpor peći odgovaraju određenoj optimalnoj frekvenciji struje napajanja, pri kojoj efikasnost peći dostiže najveću moguću vrijednost. Za peći bez jezgra velikog kapaciteta (snage) bilo je moguće koristiti smanjenu frekvenciju naizmjenične struje, do normalnih 50 Hz.
Aktivna snaga peći bez jezgra Pa sastoji se od snage pretvorene u punjenje i snage izgubljene u induktoru, a izražava se formulom

Na osnovu zakonitosti procesa sagorevanja goriva i pretvaranja električne energije u toplotnu, mogu se rešiti sledeći najvažniji zadaci u teoriji, radu i projektovanju metalurških peći:
a) izbor sistema za grijanje peći (ugljično gorivo ili električna energija);
b) izbor vrste i vrste goriva i njegovog sistema sagorevanja;
c) izbor parametara električne energije i sistema za njenu konverziju u toplotnu energiju;
d) proračune procesa sagorevanja goriva;
e) izbor i proračun uređaja za sagorevanje;
f) proračun i projektovanje električnih peći.

Kada struja prolazi kroz vodič s otporom, električno nabijene čestice sudaraju se s ionima i molekulima tvari. U ovom slučaju kinetička energija pokretnih čestica se prenosi na jone i molekule, što dovodi do zagrijavanja vodiča.

E.Kh. Lenz (1804-1865).

Brzina razmatrane konverzije električne energije u toplotnu energiju karakteriše snaga

imajući u vidu da dobijamo:

Količina električne energije pretvorena u toplotu tokom vremena t,

Pošto je u SI sistemu jedinica za energiju i jedinica za količinu toplote džul, toplota koju oslobađa struja u otporu

Rezultirajuću zavisnost su eksperimentalno ustanovili 1844. godine ruski akademik EX Lenz i u isto vrijeme engleski naučnik Joule i naziva se Joule-Lenzov zakon: količina topline koju oslobađa struja u provodniku proporcionalna je kvadratu jačina struje, otpor provodnika i vrijeme prolaska struje.

Pretvaranje električne energije u toplotnu energiju u električnim pećima i raznim uređaji za grijanje Ima korisna aplikacija. U električnim mašinama i aparatima pretvaranje električne energije u toplotnu je neproduktivan utrošak energije, odnosno gubici energije koji smanjuju njihovu efikasnost.Toplota, koja izaziva zagrevanje ovih uređaja, ograničava njihovo opterećenje; U slučaju preopterećenja, povećanje temperature može oštetiti izolaciju ili skratiti vijek trajanja instalacije.

Pronalazak je namenjen za upotrebu u oblasti energetike, transporta, vazduhoplovstva i astronautike, gde važnu ulogu igra povećanje efikasnosti toplotnih motora. Metoda pretvaranja toplotne energije u mehaničku energiju izvodi se korišćenjem dva različita tela u gasnoj fazi, njihovim odvojenim sabijanjem, odvojenim dovodom toplote do radnih tela, mešanjem, adijabatskim širenjem smeše za dobijanje mehaničkog rada, povratom toplote, hlađenjem. i odvajanje smjese. Pronalazak omogućava povećanje efikasnosti ciklusa i korišćenje toplote niskog stepena. 1 z.p. f-ly, 1 ill.

Pronalazak je namenjen za upotrebu u oblasti energetike, transporta, vazduhoplovstva i astronautike, gde važnu ulogu igra povećanje efikasnosti toplotnih motora. Poznata je metoda pretvaranja toplotne energije u mehaničku, pri kojoj se vazduh komprimovan u kompresoru dovodi u komoru za sagorevanje, gde se u ciklusu tokom sagorevanja goriva dovodi toplota, a produkti sagorevanja koji se u njemu formiraju dovode se u komoru za sagorevanje. ejektor parnog plina, u kojem se, kada se pomiješaju s pregrijanom parom koja nastaje u generatoru pare, kada se toplina dovodi u vodu i ubrzanje u parnoj mlaznici ejektora pretvara u aktivni tok dok se ne postigne velika brzina ispuha, brzina produkata sagorevanja raste usled prenosa kinetičke energije pare na njih, praćeno povećanjem pritiska produkata sagorevanja u sastavu mešavine para i gasa, koji se ekspandira u turbini, i preko regenerativnog sistema za grejanje vode, nakon odvajanja od gasno-parne mešavine produkata sagorevanja, uklanjaju se iz instalacije (videti RF patent N 2076929, IPC F 01 K 21/04, 1997). Nedostatak ove metode je visoka cijena topline za dobivanje pregrijane pare, upotreba glomaznog sistema regenerativnog zagrijavanja vode i značajni gubici pri miješanju u ejektoru. Poznata je metoda pretvaranja toplotne energije u mehaničku energiju u zatvorenom procesu s toplinom dobivenom izgaranjem čvrstog, tekućeg ili plinovitog goriva ili iz drugog izvora, u kojem se inertni plin, kao što je ksenon ili CO 2 , komprimira u kompresor, zagrijan u plinskom grijaču, a zatim proširen u prvim koracima plinske turbine. Potrošeni, ali i dalje posedujući energiju, gasovi ulaze u mešalicu, gde se mešaju sa radnim medijumom, kao što je voda, ili freon, ili para ovog medija. Radni medij isparava ili se pregrijava. Smjesa ulazi u drugi stupanj plinske turbine, gdje se širi. Izduvna smjesa se iz drugog stupnja plinske turbine dovodi u kondenzator, a zbog kondenzacije se istovremeno ponovo odvija separacija tvari. Gas ulazi u kompresor, a radna mešavina u kolektor tečnosti i preko pumpe u grejač ili isparivač (vidi prijavu DE N 3605466, IPC F 01 K 21/04, 1987). Nedostaci ove metode su veliki gubici topline i glomaznost korištene opreme. Od poznatih metoda za pretvaranje toplotne energije u mehaničku (električnu) energiju, najbliža je metoda pretvaranja toplotne energije u mehaničku pomoću dva različita radna fluida, njihovog odvojenog sabijanja, dovoda toplote, mešanja, adijabatskog širenja smeše da se dobije mehanički rad, hlađenje i odvajanje smjese u radne fluide.tijelo (vidi Patent SAD, N 5444981, IPC F 01 K 21/04, 1995.). U ovoj metodi konverzije, turbina izdvaja korisnu energiju pri nižem padu pritiska nego što bi bio potreban da se koristi samo jedan radni fluid. Međutim, ova metoda je primjenjiva samo za korištenje visokopotencijalne topline sagorijevanja goriva u kotlu i ima nedovoljno visoku efikasnost ciklusa. Upotreba kotla kao izvora topline i zajedničko zagrijavanje miješanih radnih fluida predodređuju izbor vode i helijumske pare kao radnih fluida, koji shodno tome imaju nedovoljno optimalna termofizička svojstva u procesu pretvaranja toplotne energije. Nedostatak ove metode je i nedostatak procesa povrata topline. Cilj ovog izuma je da se poveća efikasnost ciklusa i da se omogući korišćenje toplote niskog stepena, kao što je sunčeva toplota, toplota okruženje i dr.Problem je riješen činjenicom da se u metodi pretvaranja toplotne energije u mehaničku pomoću dva različita radna tijela, njihovim odvojenim sabijanjem, dovodom topline, miješanjem, adijabatskim širenjem smjese dobija mehanički rad, hlađenjem i razdvajanjem. mešavine u radna tela, prema pronalasku kao radna tela se koriste heterogena tela u gasnoj fazi (He - CO 2 , He - N 2 , Ar - CO 2 , H 2 - N 2 ili njihove smeše), toplota je se odvojeno dovode do radnih tijela, a nakon ekspanzije smjese, toplina se regeneriše do originalnih radnih tijela. Problem je riješen činjenicom da se miješanje radnih fluida vrši u gasnom ejektoru sa nadzvučnim difuzorom ili pulsirajućim gasnim ejektorom. Na crtežu je prikazan T-S dijagram kompresije, zagrijavanja, miješanja, ekspanzije smjese, povrata topline iz smjese na ulazu u izvorne plinove, hlađenja i odvajanja plinova. Procesi adijabatske odvojene kompresije 0-1 i 0-1" dva različita gasa u temperaturnom opsegu od T 0 do T 1 prikazani su isprekidanom linijom, budući da počinju od jedne tačke sa parametrima P 0 i T 0, a završavaju na tačkama 1 i 1" zbog razlike u svojstvima upotrijebljenih plinova. Gasovi se kompresuju do pritisaka P 1 i P "1", a zatim se odvijaju procesi izobarnog odvojenog dovoda toplote 1-2 i 1"-2" iz spoljašnjeg izvora do temperature 2. Nakon dovoda toplote , plinovi se miješaju u ejektoru plina - proces 2 - P cm - 2" na temperaturi T cm \u003d T 2. Moguće je ponovno miješanje mješavine plinova nakon ejektora sa jednim od radnih fluida kako bi se postigli optimalni parametri radne mješavine prije ekspanzije. Smjesa ejektorskog plina se širi u procesu P cm - P "cm do temperature T" cm da bi se dobila mehanička (električna) energija. U procesu P "cm - P"" ​​cm regeneriše se toplota (izobarično odvođenje toplote iz mešavine u originalne radne fluide). U tom slučaju temperatura smeše se smanjuje na T 1. Proces P "" cm P 0 je adijabatski, zatvara termodinamički ciklus, a smeša poprima početne parametre P 0 i T 0. U tački 0 smeša se hladi i odvaja na izvorne komponente koristeći energiju glavnog ciklusa. toplotna energija u mehaničku energiju izvodi se na sljedeći način: Različiti radni fluidi u gasnoj fazi, na primjer He - CO 2 , He - N 2 , Ar - CO 2 , H 2 - N 2 ili njihove mješavine se posebno komprimiraju na pritiske P 1 i P" 1 i toplota im se odvojeno isporučuje, na primjer, toplina sunca, toplina okoline ili druga toplota niskog potencijala (proces 1-2 i 1"-2"). Zatim se zagrijani radni fluidi miješaju, na primjer, u ejektoru plina (tačka P cm). Najpoželjnije je miješanje radnih fluida u gasnom ejektoru sa nadzvučnim difuzorom. Smjesa radnih fluida adijabatski se širi do pritiska od P"cm uz proizvodnju mehaničkog rada (ili električne energije). U procesu P"cm - P""cm regeneriše se toplota. Toplota iz mješavine se izobarično uklanja i prenosi na izvorne radne fluide. Proces P"" cm - P 0 je adijabatski, zatvara termodinamički ciklus, a smeša poprima početne parametre P 0 i T 0 . U tački 0, smjesa se hladi i razdvaja na svoje izvorne komponente koristeći energiju glavnog ciklusa. Dakle, u predloženoj metodi pretvaranja toplotne energije u mehaničku (električnu) provodi se višepetlji zatvoreni termodinamički ciklus, u kojem se heterogena radna tijela, nakon njihovog kompresije i odvojenog dovoda topline do njih, naizmenično miješaju, a zatim odvajaju nakon ekspanzija smjese u turbini. Pozitivan efekat od upotrebe ovakvog ciklusa objašnjava se oštrom razlikom u termofizičkim svojstvima gasova koji se koriste kao radni fluidi i optimalnim parametrima i svojstvima smeša koje se dobijaju mešanjem ovih gasova u ejektoru. Sve ovo omogućava povećanje termičke efikasnosti toplotnog motora i korišćenje niskopotencijalne toplote okoline (ili solarnog grejanja) za zagrevanje radnih fluida.

TVRDITI

1. Metoda za pretvaranje toplotne energije u mehaničku energiju upotrebom dva različita radna fluida, njihovim odvojenim sabijanjem, dovodom toplote, mešanjem, adijabatskim širenjem smeše za dobijanje mehaničkog rada, hlađenjem i odvajanjem smeše u radne fluide, koji se odlikuje po tome što je heterogena tela u gasnoj fazi (He - CO 2 , He - N 2 , Ar - CO 2 , H 2 - N 2 ili njihove smeše), toplota se dovodi do radnih tela posebno, a nakon širenja smeše toplota se regenerisan na originalna radna tela. 2. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time što se miješanje radnih fluida vrši u ejektoru plina sa nadzvučnim difuzorom.