Phedotikov / 1 / FreeEnergy_27.01.08 / Термодинамические / Вихревая труба Грицкевича 2245497

Страница: 1

Страница: 2

Страница: 3

RU 2 245 497 C2

Изобретение относитс к области энергетики и может быть использовано дл производства как тепловой, так и электрической энергии, а также дл изменени температуры потока жидкости.

Широко известно использование дл преобразовани и получени энергии вихревой

5трубы французского инженера Ж.Ранке [патент США ¹1952281, 1934], первоначально используемой дл разделени потока газа на гор чий и холодный. Устройство содержит цилиндрическую трубу с циклоном на одном конце, присоединенном к корпусу одной

торцевой стороной, и диафрагмой на другом конце (холодна часть), и тормозное устройство в виде регулировочного конуса внутри корпуса в конце, противоположном

10циклону (гор ча часть). Сжатый газ подаетс через циклон в трубу по касательной, где раздел етс в вихревом потоке на холодную (центральную) и гор чую (периферийную) составл ющие. Через диафрагму из трубы выходит холодный поток, а гор чий поток выходит через зазор между внутренней поверхностью трубы и регулировочным конусом.

Âдальнейшем работы по повышению эффективности работы вихревой трубы Ранке

15велись в направлении оптимизации параметров конструктивных элементов, например, путем использовани конусного корпуса [а.с. СССР ¹1304526, 1976], за счет оптимизации размерных соотношений [патент США ¹5327728, 1994], с помощью введени в проточную

часть элементов, организующих и сохран ющих ламинарный и турбулентный режим потока [за вка РФ ¹5067921, опубл. 09.01.1995], за счет взаимосв зей между элементами -

20например, подключени гор чего потока к выходу холодного [за вка РФ ¹95110338, опубл. 20.06.1997].

Использование известных конструкций газовых вихревых труб Ранке не достаточно эффективно, в частности потому, что не используетс энерги движени зар женных

частиц, возникающих в процессе вихревого движени потока, и особенности соотношени 25 термодинамических параметров в различных сечени х потока.

Известен способ преобразовани потенциальной энергии потока газа в электрическую энергию с помощью других средств, например путем его ионизации и ускорени в направл ющем канале с последующим разделением электрических зар дов посредством магнитного пол устройства дл съема электрической энергии, в котором дополнительно

30обеспечивают вращение газового потока в направл ющем канале, а ионизацию и вращение осуществл ют с помощью расположенной в канале спирали с остри ми дл

стекани зар дов [патент RU ¹2093703, 1997].

Позже было произведено разделение в вихревой трубе Ранке потока жидкости, в частности воды. Простейша вихрева труба дл такого разделени , используема дл

35нагрева воды, выбранна в качестве прототипа, содержит трубчатый корпус с циклоном на одном конце, присоединенном к корпусу одной торцевой стороной [патент РФ ¹2045715,

трубе на основе эффекта Ранке, новым согласно которому вл етс то, что дополнительно получают электрическую энергию, снимаемую с электромагнитных обмоток, расположенных на корпусе вихревой трубы из диэлектрического материала с коэффициентом диэлектрической проницаемости больше, чем у жидкости, и/или имеющего

50внутри покрытие с коэффициентом диэлектрической проницаемости больше, чем у жидкости.

Корпус трубы лучше изолировать от Земли.

Возможен подогрев жидкости в гор чей части вихревой трубы с помощью электрической

Страница: 4

RU 2 245 497 C2

энергии, вырабатываемой на обмотках корпуса. При этом эффект от такого подогрева несколько выше, чем от подогрева исходной жидкости.

Также за вл етс вихрева труба, котора может быть использована дл осуществлени способа, содержаща трубчатый корпус с циклоном на одном конце,

5присоединенном к корпусу одной торцевой стороной. Новым вл етс то, что хот бы корпус не заземлен и выполнен из неэлектропроводного материала, обладающего электростатическими свойствами, причем коэффициент диэлектрической проницаемости

материала корпуса и/или покрыти его внутренней поверхности больше, чем у жидкости, дл которой используетс вихрева труба. Совокупность за вл емых признаков позвол ет

10исключить потери энергии свободных зар женных частиц, возникающих в ходе процессов, описанных выше.

Друга торцева сторона циклона может содержать диафрагму, соосную с корпусом, с отверстием, диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпуса.

Внутри корпуса в конце, противоположном циклону, может быть смонтировано

15тормозное устройство, например, в виде регулировочного конуса, в частности полого, установленного с зазором соосно корпусу.

Дл преобразовани энергии движени возникающих свободных зар женных частиц на

корпусе может быть выполнена электромагнитна обмотка.

При этом лучше, когда в качестве покрыти используетс сегнетоэлектрический

20материал, т.к. сегнетоэлектрик в большей степени способен к спонтанной пол ризации в стабильное состо ние, чем обычный диэлектрик, под действием, в частности, трени потока, при этом ориентированные диполи диэлектрика создают относительно стабильное

магнитное поле, взаимодействующее с возникающими в потоке зар женными частицами. Тормозное устройство может быть снабжено нагревателем, лучше электрическим.

25Причем такой электронагреватель лучше выполн ть в виде как минимум одной пары электродов, один из которых смонтирован на тормозном устройстве, а другой - напротив на корпусе. Возможно размещение несколько пар электродов, рабоча часть которых находитс в зазоре между конусом и внутренней поверхностью корпуса. Лучше, когда

электронагреватель электрически соединен с обмоткой.

30 Нагреватель также может содержать форсунку дл сжигани жидкого или газообразного топлива, причем сопло форсунки направлено внутрь полости регулировочного конуса.

Изобретение по сн етс чертежом вихревой трубы Грицкевича.

Изобретение по сн етс на примере вод ного теплоэлектрогенератора на основе вихревой трубы Грицкевича. Стрелками на чертеже показано направление движени

35 потоков жидкости.

Вихрева труба содержит трубчатый корпус 1 с теплой частью, включающей циклон в виде улитки 2 с инжекционным патрубком 3 и диафрагмой с отверстием 4. Гор ча часть трубы содержит выпускной патрубок 5, регулировочный конус 6 с устройством 7 осевой регулировки и пары электродов 8, равномерно распределенных по окружности зазора

40между корпусом 1 и конусом 2. Корпус 1 покрыт внутри тонким слоем 9 синергетика, а снаружи снабжен электромагнитной обмоткой 10. Корпус 1, улитка 2, конус 6 и патрубки 3, 5 выполнены из пластмассы и изолированы от Земли.

Поток холодной воды, поступающий в вихревую трубу по патрубку 3, раздел тс в вихревом движении, создаваемом улиткой 2, в корпусе 1 на теплую (центральную) и

45гор чую (периферийную) части. Гор ча часть потока, прилегающа к внутреннему слою 9, враща сь, движетс к гор чей части корпуса 1 и выходит из нее через кольцевой зазор

между краем корпуса 1 и конусом 2. Тепла часть потока, отража сь от конуса 4, враща сь, движетс к отверстию 4 и выходит из него. Частично ионизированна вода, ионизируетс дополнительно за счет высоковольтных разр дов электродами 8, с помощь этих разр дов

50 также осуществл етс дополнительный подогрев воды. За счет электромагнитной индукции в обмотках 10 возникает ЭДС. Электроэнерги с обмоток 10 используетс дл создани разр дов между электродами 8.

Физические процессы, происход щие при этом, выражаютс в следующем. При

Страница: 5

RU 2 245 497 C2

температуре 25°С степень диссоциации воды достаточно мала. Однако, при ее нагреве выше указанной температуры этот показатель существенно возрастает - недавние

5позвол ет использовать чистую воду как растворитель, реагент, катализатор и т.п. [Near Critical Water // Chemical & Engineering News, No.1, January 3, 2000, P.26]. При этом особенности гидродинамики потока в вихревой трубе заключаютс в следующем. Гор ча

часть потока, прилегающа к внутреннему слою 9, движетс вдоль оси в противоположном направлении к направлению теплой части потока, отраженного от конуса 4 и

10вращающегос встречно гор чему потоку. Т.о. на границе гор чего и теплого потоков образуетс термодинамическа пара, представл юща собой цилиндрическую соосную оси прослойку термодинамического процесса посто нного фазового перехода вода-пар-вода. Образующийс в прослойке пар конденсируетс в основном на гор чей части потока (за счет центробежных сил), что объ сн ет больший нагрев гор чей части потока. Кроме того,

15образующийс пар увеличивает давление воды внутри корпуса 1, что приводит к увеличению как температуры кипени , так и температуры гор чей части потока и, в свою очередь, значительно увеличивает степень диссоциации воды, особенно вблизи прослойки.

За счет этого и за счет сил межмолекул рного трени создаетс статическа разность потенциалов, напр женность электрического пол при этом в чистой воде достигает 0,4-120

20кВ/см. Подобна гидродинамическа модель уже известна из уровн техники [публикаци WO 90/00526, 1990], в известном способе дезагломерации воды создают противонаправленные потоки воды и вызывают их соударение, при этом в описании этого

изобретени отмечено, что при таком соударении происходит нагрев воды с выделением тепла, дополнительного к тому, которое вл етс результатом преобразовани

25кинетической энергии движущейс воды, и, кроме этого, указываетс на выделение также электрической энергии, обусловленное разрывом водородных св зей (с образованием свободных электронов). Далее, гор ча часть потока ионизированной частично воды с переизбытком электронов за счет молекул рного трени о слой 9 синергетика приводит к

пол ризации последнего и одинаковому ориентированию диполей доменов синергетика,

30создающих общее стабильное магнитное поле, взаимодействующее с зар женными частицами потока, упор дочива их движение, что в конечном счете приводит к возникновению ЭДС в электромагнитной обмотке 10.

содержит диафрагму, соосную с корпусом, с отверстием, диаметр которого меньше внутреннего диаметра корпуса.

Страница: 6

RU 2 245 497 C2

6.Вихрева труба по п.4, отличающа с тем, что внутри корпуса в конце, противоположном циклону, смонтировано тормозное устройство.

7.Вихрева труба по п.4, отличающа с тем, что на корпусе выполнена электромагнитна обмотка.

5 8. Вихрева труба по п.4, отличающа с тем, что в качестве покрыти используетс сегнетоэлектрический материал.

9. Вихрева труба по п.6, отличающа с тем, что тормозное устройство выполнено в виде регулировочного конуса, установленного с зазором соосно корпусу.

10. Вихрева труба по п.6, отличающа с тем, что тормозное устройство снабжено

10нагревателем.

11.Вихрева труба по п.9, отличающа с тем, что регулировочный конус выполнен полым.

12.Вихрева труба по п.10, отличающа с тем, что тормозное устройство снабжено электронагревателем.

15 13. Вихрева труба по п.12, отличающа с тем, что электронагреватель выполнен в виде как минимум одной пары электродов, один из которых смонтирован на тормозном устройстве, а другой - напротив на корпусе.

14. Вихрева труба по п.7 или 12, отличающа с тем, что электронагреватель электрически соединен с обмоткой.

20 15. Вихрева труба по п.10 или 11, отличающа с тем, что нагреватель содержит форсунку дл сжигани жидкого или газообразного топлива, причем сопло форсунки направлено внутрь полости регулировочного конуса.

16. Вихрева труба по п.9 или 12, отличающа с тем, что содержит несколько пар электродов, рабоча часть которых находитс в зазоре между конусом и внутренней

25 поверхностью корпуса.

30

35

40

45

50

Страница: 7