Электр станциясы. Маркелов В.Ф. Энергияны алу әдісі - Сиқырлы жан - LiveJournal Энергия Маркеловтан ф
Сәлеметсіздер ме, құрметті физиктер!
Мен дәстүрлі емес энергияға қызығамын, төмендегі сілтемеде бізде В.Ф.Маркеловтың патенті бар.
http://www.macmep.ru/markelov.htm
Мен бұл тақырыпты физикадан аз білімім негізінде зерттедім, бірақ, өкінішке орай, мен оны толық түсіне алмаймын.
Осы себепті мен сіздерге – өз ісіңіздің шеберлеріне жүгінемін.
Сіздің көмегіңізге үміттенемін!
Алдымен патентті зерттеңіз.
Менің сұрағым бар: қуатты есептеу формуласы, атап айтқанда оның екі параметрі қаншалықты жарамды?
N = 9,81 2 Q 0,5 5 H тиімділігі
Қайда:
9,81 м/с2 – еркін түсу үдеуі;
2 - 2 том турбинаның жоғарғы деңгейі арқылы ауыстырылады (1-су және 1-ауа)
Q - су шығыны м3/с;
0,5 - су-ауа қоспасының тығыздығы (0,5 т/м3)
5 - дөңгелектердің саны;
H - м-дегі басы (2 метрлік турбина үшін = 12м);
Тиімділік түрі 0,9
Мыналар шатастырады:
Есептерден 2 коэффицентті және 0,5 тығыздықты алып тастауға болады, өйткені өнімде олар 1. береді және жұмыс дөңгелегі бұрынғысынша сумен айналады, ауа оны жылжытпайды, су сегменттері әр дөңгелекке кезекпен әрекет етеді, сондықтан екі коэффициент жарамсыз.
Бұл 12 м өлшемдегі H үшін өте шатастырады
Маркеловтің сөзін келтірейік:
Ауаны қамтамасыз ету үшін қажетті қуатты есептеу кезінде біз атмосфералық қысымды (1 Атмосфера = 10 м су бағанасы) ескердік, бұл көтерілетін ауа турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысымды жеңеді, бұл қысымның қосындысы болып табылады. турбинадағы су бағаны және атмосфералық қысым және 12 метрлік су бағанының қысымына тең. Турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысым ауаның қалқымалы күшімен бейтараптандырылады, бірақ ол корпустың артында болады және турбинаға судың берілуіне әсер етеді. Бұл әсер турбина корпусында жасалған вакуумның су ағынына турбинадағы ауаның барлық көлемінің әсеріне тең (бұл әсер гидравликалық турбинада жоқ) және турбинаның сәйкес конструкциясымен бізде қысымды H = H бағанының мәні + 10 м деп санау құқығы (ФИЗИКАМЕН КІМ ДОС - ҚЫСЫМДЫ ЕСЕПТЕУДІҢ БҰЛ ӘДІСІ ҚАНШАҒАН ЗАҢДЫ?????????????)
Қалғандары әзірге сұрақ тудырмайды.
Диаметрі 0,2 м, биіктігі 2 м турбинаның қуатын есептеді.
Құбыр арқылы әрқайсысы 4,186 литрлік 8 көпіршік қозғалады. және олардың арасында судың бірдей мөлшері бар, құбырдағы биіктіктегі ауа сегменті сәйкесінше 13,3 см және су сегменті бірдей.
Есептеуде 7 дөңгелек қолданылды (қазіргі уақытта құбырдағы су сегменттерінің санына сәйкес)
Қазіргі уақытта турбинада барлығы 33,488 литр бар. ауа.
Көтерілу уақыты 5 секунд
33,488/5=6,69 л/с (сәйкесінше, бұл сорғының өнімділігі)
6,69*60=401 л/мин (сорғы өнімділігі минутына)
Жарайды, N=9-81*0,00669*7*12*0,9=4,961КВт, бірақ қысым коэффициенті өте түсініксіз!!! онсыз болса, 413 Вт.
Әрине, жұмыс дөңгелегі бар біліктің көлемін құбырдың көлемінен алып тастау керек.
2 метрден көтерілу кезінде ауаның жоғарылау коэффициенті де ескерілмеді, өйткені ол бағананың берілген биіктігі үшін өте аз
Мен ауа мен судың температурасының айырмашылығын ескермедім.
Рақмет сізге. 
2013 жылдың 1 мамыры
Төмендегі ойларға негізделген энергияны алудың ұсынылған әдісі бізге ең перспективалы болып көрінеді:
салыстырмалы түрде төмен өндіріс құны, резервуарды құру үшін қолдағы қарапайым материалдарды пайдалану мүмкіндігі, алуға болатын кез келген ауа компрессорын пайдалану мүмкіндігі, құрылғының салыстырмалы түрде шағын өлшемдері, бұл оны жеке үй шаруашылығында орнатуға мүмкіндік береді.
Автордың қол жетімді жері құрылғы элементтерінің нақты өлшемдері мен пішініне қатысты кеңес алу үшін онымен байланысуға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, автордың қуатты есептеуі алынған қуат жұмсалған қуаттан ондаған есе асып түсетініне күмәндануды маңызды емес етеді, егер әсер болса, онда ол жеткізілетін және алынған қуаттың кез келген қатынасында көрінеді;
Сонымен қатар, үй эксперименттері қуатты материалдық базаны қажет етпейді.
Кез келген үй шебері кез келген қолайлы контейнерлерді пайдаланып және автор берген шамамен өлшемдерді сақтай отырып үлгі жасай алады.
Сайт әкімшілігі жұмыс үлгілерін сынау және құрастыру үшін эксперименттер туралы ақпарат үшін риза болады.
ЭНЕРГИЯНЫ АЛУ ӘДІСІ
(РФ патенті N 2059110)
МАРКЕЛОВ В.Ф.,
1607 жылы дат ғалымы Корнелиус ван Дреббель ағылшын королі Джеймс I-ге, әрине, бірдей «мәңгі» қозғалтқышпен басқарылатын «мәңгілік» сағатты көрсетті. Дреббель оларды 1598 жылы патенттеген. Дегенмен, аттас көптеген басқа құрылғылардан айырмашылығы, бұл қозғалтқыш белгілі бір мағынада шынымен «мәңгілік» болды.
Бұл сағаттың (дәлірек айтқанда қозғалтқышының) сыры неде болды? Дреббельдің мәңгілік сағаты кез келген басқа нақты қозғалтқыш сияқты жұмыстың жалғыз мүмкін көзін – сыртқы ортадағы тепе-теңсіздікті (потенциалды айырмашылықты) пайдаланатын жетектен жұмыс істеді.
Бірақ Дреббель қолданған тепе-теңдіктің ерекше түрі, бірақ ол температура мен қысымның айырмашылығымен де байланысты. Ол температурасы мен қысымы барлық нүктелерде бірдей болатын толық тепе-теңдік жағдайында жұмыс істей алады. Ең бастысы не және жұмыс қайдан келеді?
Мұның сыры мынада: потенциалдық айырмашылықтар осында әлі де бар, бірақ олар кеңістікте емес, уақыт ішінде көрінеді.
Мұны атмосфераның мысалы арқылы түсіндіруге болады. Қозғалтқыш орналасқан аймақта қысым мен температурада айтарлықтай айырмашылық болмауы керек. Бірақ (барлық нүктелерде ортақ) қысым мен температура әлі де өзгереді (мысалы, күн мен түн). Бұл айырмашылықтарды жұмысты алу үшін қолдануға болады (термодинамика заңдарымен толық сәйкес).
Өнертабыстың сипаттамасы «Сұйық пен газдың құрамындағы энергия қорын алу және оны механикалық жұмысқа айналдыру әдісі» (РФ патенті № 2059110) менің жалған мәңгілік және сәтті жұмыс істейтін күн қозғалтқышының нұсқасын көрсетеді. Циклдар мен қуатты арттыру үшін бір-біріне қатысты тепе-тең емес екі ортаның қасиеттері - су мен ауа - барынша толық пайдаланылады. Архимед заңы энергияның сақталу заңының салдары ретінде қарастырылады, онда қалқымалы күш су мен ауаны құруға қажетті энергиямен байланысты. Бұл энергияның мөлшері сондай-ақ, мысалы, тығыздық, жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштік сияқты физикалық қасиеттерді анықтайды.
Тығыздықтарды құруға арналған энергия қатынасының бір бөлігі 820 тепе-теңдік коэффициентінде көрінеді және егер біз осы тепе-теңдікті толығымен пайдаланудың жолын тапсақ, біз энергияның 820 есе өсімін аламыз. Тепе-теңдіктің бұзылуы су бағанының астына ауа берілген сәттен бастап пайда болады және ауа көлемінің ұлғаюына және судан жылуды алуына байланысты көтерілген сайын артады, ал ауа су температурасынан төмен температурада беріледі, өйткені «Егер, мысалы, ауа қысымы 4 Атм (0,4 МПа), ал температура +20oC (293 К) болса, онда атмосфералық қысымға дейін кеңейген кезде ол шамамен - 75oC (198 К) дейін суытады, яғни. 95oC температурада». Жылуды кетіру адиабатаға жақын жағдайларда болады, яғни. ең аз жылу жоғалтумен, өйткені Су - жақсы жылу аккумуляторы, бірақ нашар өткізгіш.
Салқындату - бұл су.
ЭНЕРГИЯ АЛУ ПНЕВМОГИДРАВЛИКА ТУРБИНАСЫН ЕСЕПТЕУ (РФ патенттері N 2120058, N 2170364, N 2024780)
Сығылған ауаның көзі ретінде компрессорды қолданамыз. Ең қолайлы компрессорлар оң ығысу және динамикалық түрі болып табылады. Поршеньді компрессор энергияны динамикалыққа қарағанда бірнеше есе аз тұтынады, сондықтан біз ауыстыру компрессорын таңдаймыз - поршеньді:
Сығылған ауаның көзі VP2-10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Біз пневматикалық-гидравликалық турбинаның тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. секундына жұмыс көлемі.
Компрессордың өнімділігі - атмосфералық қысымда компрессорға түсетін ауаның көлемі, яғни. өнімділігі 0,167 м3/с – компрессорға түскенге дейінгі және турбинаға көтерілгеннен кейінгі ауа көлемі. Турбинаның төменгі деңгейінен ауаны бергенде, жоғарғы деңгей арқылы 0,167 м3/с су ығыстырады және сол мөлшер төменгі деңгейдің астына түсіп, су-ауа қоспасын және оның турбина корпусының ішінде қозғалысын жасайды. 0,167 м3/с мәні пневмогидравликалық турбинаның қуатын есептеу кезінде су шығынына сәйкес келеді. Біз гидравликалық турбинаның қуатын есептеу формуласын қолданып есептейміз:
N=9,81·Q·H·тиімділік,
мұндағы 9,81 м/с2 – ауырлық күшінің үдеуі;
Q—су шығыны м3/с;
H – м-дегі бас;
Нақты турбинаның тиімділігі айтарлықтай жоғары мәндерге жетеді және ең қолайлы жағдайларда 0,94-0,95 немесе 94-95% жетеді. Біз қуатты кВтпен аламыз. Жұмыс сұйықтығы су-ауа қоспасы болғандықтан, гидравликалық турбина үшін қуатты есептеу формуласын қолданудың негізділігін растау қажет. Турбинаның ең тиімді жұмыс режимі 0,5 т/м3 тығыздығы бар қоспаны (50% су мен 50% ауадан тұратын) пайдаланатын сияқты. Бұл режимде ауа қысымы турбина корпусындағы абсолютті қысымнан сәл жоғары болады. Компрессордың қысымды құбырынан ауа белгілі бір аралықпен бөлек көпіршіктермен шығады және көпіршіктердің көлемі олардың арасындағы турбина корпусындағы судың көлеміне тең. Көпіршік сфералық сегмент пішінін алады және қозғалмайтын кеңістікте суды тек жоғары қарай ығыстыратын поршень сияқты жұмыс істейді, өйткені оның төмен қарай ағуы жоғары қысыммен, ал бүйірлік ағыны судың сығылмауымен болдырмайды. 0,167 м3/с ауаны тұрақты беру кезінде 0,167 м3/с су ығыстырылады, яғни. 2·0,167 м3/с су-ауа қоспасы турбинаның жоғарғы деңгейі арқылы турбина ішіндегі шығынның жоғарылауымен ығыстырылады, содан кейін
N = 9,81 2 Q 0,5 H тиімділігі = 9,81 Q H тиімділігі
Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғыны алайық және компрессордың техникалық сипаттамалары негізінде атмосфералық қысымды ескере отырып, осы су бағанының астындағы ауаны беру үшін қажетті компрессор қозғалтқышының қуатын анықтайық:
Қондырғының бүкіл биіктігінде су-ауа қоспасының жоғары қарай ағыны байқалады, онда корпустың батыру тереңдігіне тәуелсіз қалқымалы күш кем дегенде 5 жұмыс дөңгелегін орналастыруға мүмкіндік береді. Ұсынылған турбинаның энергетикалық режимі белгілі Airlift сорғысына қарағанда қолайлы жағдайларда жүреді, өйткені Су ағыны турбинадағы су деңгейінен төмен болады, яғни. салмақсыздыққа жақын жағдайларда, сорғыдағы энергияның негізгі көлемін тұтынатын турбина корпусындағы судың айтарлықтай көтерілуінсіз. Турбинаның ПӘК-ін 0,9-ға тең алайық. Бұл жағдайда қуат мынаған тең:
N = 9,81 0,167 2 5 0,9 = 14,7 кВт
Осылайша, біз жұмсалған энергиядан 13 есе көп энергия алдық:
14,7 кВт / 1,13 кВт = 13
Қосымша жұмыс доңғалақтарын орналастыру есебінен қуаттың артуы тәжірибелік үлгілерде расталды. Турбинаның өнімділігі Санкт-Петербург мемлекеттік техникалық университетінде жүргізілген тәжірибелермен жанама түрде расталады. Бұл – техника ғылымдарының докторы, профессор, басқа мәселелер жөніндегі комиссия мүшесі.
3-сурет, 4-сурет
Ресей Федерациясы Үкіметі жанындағы дәстүрлі энергия көздері, «Жаңартылатын энергия көздері және гидроэнергетика» кафедрасының меңгерушісі Елистратов В.В.: «Алайда гидравликалық машиналардың гидравликасына және гидравликалық қозғалтқыштың жұмыс дөңгелегіне ауаны қабылдаудағы көптеген тәжірибелерімізге негізделген. турбинаны кавитациялық эрозияны азайту үшін пайдаланғанда, кавитация көрсеткіштерінің жақсаруымен энергетикалық көрсеткіштердің айтарлықтай төмендегені көрсетілді». Бұл жағдайда тәжірибелер берілген ауа қарсы ағын тудыратынын көрсетеді, ол төменнен жұмыс доңғалағына әсер ете отырып, оның қарама-қарсы бағытта айналуына әкеледі. Бұл дөңгелектің дизайны (1-сурет). Және бұл әсер гидравликалық турбинаның корпусына тең шағын аумақта ауаның аз көлемімен әсер етеді. Ұсынылып отырған қондырғының судан жылу алу және оны механикалық энергияға айналдыру мүмкіндігі бар. Су мен ауа температурасының айырмашылығын ескере отырып, судың температурасы 80oС болғанда (жылу көзі, күн коллекторында қыздырылған су, турбиналарды, компрессорларды салқындату жүйесінде және т.б.), ал ауа температурасы 20oС болғанда, коэффициент. Люссак заңы бойынша ауа көлемінің ұлғаюы тең
1+ (80oC - 20oC)/273 = 1,2
Күш тең болады
N = 14,7 кВт 1,2 = 17,6 кВт
Біздің энергетикалық өсімге деген үмітіміз расталды.
17,6 кВт / 5 = 3,5 кВт 3,5 кВт / 1,13 кВт = бір дөңгелекке 3,1 есе
Ауаны беру үшін қажетті қуатты есептеу кезінде біз атмосфералық қысымды (1 Атмосфера = 10 м су бағанасы) ескердік, бұл көтерілетін ауа турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысымды жеңетінін білдіреді, бұл қысымның қосындысы. турбинадағы су бағаны және атмосфералық қысым және 12 метрлік су бағанының қысымына тең. Турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысым ауаның қалқымалы күшімен бейтараптандырылады, бірақ ол корпустың артында болады және турбинаға судың берілуіне әсер етеді. Бұл әсер турбина корпусында жасалған вакуумның су ағынына турбинадағы ауаның барлық көлемінің әсеріне тең (бұл әсер гидравликалық турбинада жоқ) және турбинаның сәйкес конструкциясымен бізде қысымды H = N w.c деп қарастыру құқығы. + 10 м Сонда қуат тең болады
N = 9,81 0,167 м3/с 12 м 5 1,2 0,9 = 106,14 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 93 есе көп энергия алдық.
Орташа ауылды, әскери бөлімді, кемені және т.б. энергиямен қамтамасыз етуге қабілетті неғұрлым қуатты электр станциясын есептейік. Сығылған ауаның көзі ретінде біз келесі техникалық сипаттамалары бар поршеньді компрессор 2ВМ10 - 63/9 аламыз:
Өнімділік - 1,04 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера)
Компрессор білігінің қуаты - 332 кВт
Суды салқындату.
Біз 500 мм тереңдікте орналасқан 10 дөңгелегі бар су бағанының биіктігі 5 м болатын қондырғының есебін жүргіземіз. Атмосфералық қысымды ескере отырып, 5 м су бағанының астындағы ауаны беруге арналған компрессорлық қозғалтқыштың қуаты тең
5 м (332 кВт / 100 м) =16,6 кВт
Орнату қуаты
N= 9,81 · 1,04 м3/с · 15 м · 10 · 1,2 · 0,9 = 1652 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 99 есе көп энергия алдық.
Осылайша, қымбат бөгет пен шлюз салмай-ақ, кез келген климаттық аймақта су мен ауаның табиғи теңгерімсіздігін пайдалана отырып, сарқылмайтын энергия көзінен экологиялық таза жолмен судың газдық құрамын бір мезгілде жақсарта отырып, кез келген мөлшерде энергия алуға болады. техника, бағалы ауылшаруашылық жерлерін су баспай, т.б.
ЭНЕРГИЯНЫҢ ГИДРАВЛИКАЛЫҚ ҚОҚЫМЫН ЕСЕПТЕУ
(РФ патенттері N 2003830, N 2160381)
Сығылған ауаның көзі VP2 - 10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Өнімділік - 0,167 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера).
Компрессор білігінің қуаты - 56,5 кВт
Суды салқындату.
Біз пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. өндірілген жұмыс көлемі
секундта менікі. Компрессордың өнімділігі - компрессорға түсетін ауа мөлшері, яғни. атмосфералық қысымдағы ауа көлемі. Сонда 0,167 м3/с - компрессорға кіретін жердегі және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың жоғарғы қалтқысының шығысындағы ауаның көлемі суретте көрсетілген. 3. Қалтқылар ауадан босатылып, қозғалтқыш корпусындағы су деңгейінен төмен сумен толтырылады. Ауа қысымы 9 атм болса, оны биіктігі 90 м су бағанының астына беруге болады, 0,4 м/с көтерілу жылдамдығында көтерілу уақыты 225 секунд болады, ал бағанның бүкіл биіктігінде болады. қозғалыстағы қалқымалардағы ауа. Өлшеу нәтижесінде 0,4 м/с көтерілу жылдамдығы анықталды.
Су бағанасы мен компрессордың өнімділігін сақтай отырып, оның ұлғаюы немесе төмендеуі қалтқылардың көлденең өлшемдерінде ғана көрінеді, яғни. ұзындығы мен ені бойынша, өйткені ауа мөлшері артады немесе азаяды, бұл өз кезегінде күшті арттырады немесе азайтады және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың қуатына әсер етпейді. Қалқымалардың өлшемдерін тек көлденеңінен өзгерту су бағанасын сақтай отырып, қажетті көлемді қалтқыларды жасауға мүмкіндік береді.
Атмосфералық қысымды ескере отырып, 90 м тереңдікте компрессорлық қысым құбырының шығысындағы ауаның көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 10 Атм = 0,0167 м3/с
өйткені 10 м су бағанының қысымы 1 Атм, ал ауа көлемінің бастапқы көлемнің мәніне ұлғаюы әрбір 10 м көтерілу кезінде орын алады. Егер ауаның көлемі өзгермесе, онда көтерілу кезінде ол тең көлемді алады
0,0167 (м3/с) 225 с = 3,757 м3
Көтерілу кезінде ауа көлемінің ұлғаюын ескере отырып, көлемі тең болады
3,757 м3 10 атм = 37,57 м3
Жылулық кеңею коэффициентін ескере отырып, көлемі тең
37,57 м3 1,2 = 45,084 м3
1 м3 ауаның қалқымалы күші 1000 кг с-қа тең
Бұл ауа көлемі көтерілген кезде пайда болады
тең жұмыс
45,084 тС ·0,4 м/с =18,033 тК · м/с
немесе 18033 кг С м/с
1 кг C m = 9,81 Вт, содан кейін қайта есептегенде біз аламыз:
18033 кг S м/с 9,81 = 176903,73 Вт немесе 176,9 кВт
Алынған қуатқа қалтқыны ауамен толтыру және одан суды ығыстыру кезінде пайда болатын реактивті күш есебінен қайтарылатын энергияның кемінде 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
176,9 кВт + 18 кВт = 194 кВт
Біз жұмсаған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық.
Ауа-гидравликалық қозғалтқыштың механикалық тиімділігі айтарлықтай жоғары болады, өйткені жұмыс сумен тұрақты майлау жағдайында жүреді, ал қалтқылар өзара теңестіріледі. Компрессор қозғалтқышының қуатын қарастыру кезінде компрессордың тиімділігі ескеріледі. Ауа-гидравликалық қозғалтқыш тежегішпен жабдықталған және қозғалыс кезінде тоқтайды, ал ауа қалқында қалады және келесі жолы іске қосылғанда энергия шығыны қажет емес, өйткені Тежегіштер босатылған кезде қалтқыларда қалған ауа қозғалтқыштың жұмыс істеуіне әкеледі.
Біз 90 м биіктіктегі су колоннасының астындағы ауаны беруге қабілетті коммерциялық өндірілген компрессор үшін есептеулер жасадық, бұл су қоймаларындағы понтондарға пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштарды орналастыру арқылы су электр станцияларының тиімділігін арттыруға арналған нұсқа. Құйрық суын пайдаланатын су электр станцияларының тиімділігін арттыру No 2059110 өнертабыстың сипаттамасында көрсетілген. Пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштардың конструкциясы металды аз тұтынумен сипатталады, өйткені жеңіл рамалардан тұрады. Кез келген өзен, тоған, бұлақ, термиялық бұлақ, салқындату мұнарасы энергия көзіне айналуы мүмкін. Су электр станциясында судың төменгі жылы қабаттарының үстіңгі салқын қабаттарымен араласуы, бір мезгілде жылуды алып тастау арқылы судың температурасы теңестіріледі. Энергияны үнемдеудің қажеті болмайтыны өте маңызды, өйткені Оны алу үшін табиғи теңгерімсіздікті пайдалана отырып, біз Жердің энергетикалық теңгерімсіздігін арттырмаймыз, керісінше, жылу ластануының салдарын жоя отырып, оны қайтарамыз. Күн энергиясына келетін болсақ, біз оны алғанымыздан көп тұтынбаймыз.
Біз энергия өндірудің өнеркәсіптік нұсқасын қарастырдық, бірақ 3-4 кВт электр станцияларына үлкен қажеттілік бар. Оның өлшемін қарастырайық. Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғының биіктігін алайық Бірдей компрессорды пайдаланып (тек есептеу үшін) біз 2 м су бағанының астына ауа беру үшін компрессорлық қозғалтқыштың қуатын анықтаймыз:
N = (2 м 56,5 кВт) / (90 м + 10 м) = 1,13 кВт
Компрессордың өнімділігі - 0,167 м3/с
2 м су бағанасы 0,2 атм қысым жасайды, содан кейін атмосфералық қысымды ескере отырып, 2 м тереңдіктегі ауа көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 1,2 Атм = 0,139 м3/с
2 м тереңдіктен көтерілу уақыты
2 м / 0,4 (м/с) = 5 сек
5 секундтан кейін пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың қалтқылары көтерілу кезінде көлемнің ұлғаюын және термиялық кеңею коэффициентін ескере отырып, қозғалыс жағдайында болады.
0,139 (м3/с) 5 сек 1,2 Атм 1,2 = 1 м3
Беткейлеу кезінде жұмыс орындалады
1000 кгС ·0,4 м/с = 400 кгС·м/с
Секундтағы жұмыс қуат дегенді білдіреді.
1 кгС м = 9,81 Вт, онда қуат болады
N = 9,81 Вт 400 = 3924 Вт = 3,924 кВт
Қайтарылған қуаттың 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
3,924 кВт + 0,34 кВт = 4,263 кВт
0,9 механикалық тиімділікпен біз қуат аламыз
N = 4,263 кВт 0,9 = 3,84 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық:
3,84 кВт / 1,13 кВт = 3,4
Ұсынылған энергия өндіру әдісінің тиімділігін тағы бір рет тексеру үшін оны сорғы немесе реверсивті гидравликалық турбинаның көмегімен жоғары деңгейлі резервуарға су айдау кезіндегі сорғылық электр станциясының тиімділігімен салыстырайық. турбинада төменгі деңгейде. Бұл жағдайда 100% тиімділікпен жұмсалғанға тең энергия мөлшерін алуға болады. 0,167 м3/с өнімділігімен 90 м биіктікке су беру үшін сорғы қозғалтқышының қуатын анықтайық:
N = (9,81 ·0,167м3/с ·90 м)/ 0,75 = 196,5 кВт
Алынған қуатты 56,5 кВт-қа тең компрессорлық қозғалтқыштың қуатымен салыстырайық, өнімділігі 0,167 м3/с ауа, бірдей көлемдегі суды 90 м биіктікке ығыстырып, оны турбинаға беріп, 196,5 алуға қабілетті. кВт, ал энергияны 3,5 есе аз жұмсайды. Сонымен қатар, су бағанының бүкіл биіктігінде қозғалыстағы ауа қалады, ол да жұмыс істейді, бұл жоғарыда келтірілген есептеумен расталады. Біз графикте ұсынылған әдісті енгізу мүмкіндіктерін қосымша қарастырамыз (2-сурет)
Графиктен ауаның қалқымалы күшінің әрекеті бірден Vo көлемінен басталатыны шығады. Көлеңкеленген бөлік – қысымды еңсеру үшін компрессор энергиясы жұмсалатын су бағаны Н, Vo – Н тереңдіктегі ауа көлемі, Vk – көтерілу кезінде қысымның төмендеуі нәтижесінде кеңейген ауа көлемі, Vq ауаның тиімді көлемі болып табылады. График пневматикалық-гидравликалық қозғалтқыш үшін жұмыстағы ауа мөлшері Vq-ға тең, ал пневматикалық-гидравликалық турбина үшін Vk-ға тең ауа көлемі маңызды екенін көрсетеді, өйткені онда судың ығыстырылған көлемі жұмыс істейді, бұл олардың тиімділігінің айырмашылығын түсіндіреді.
Энергия көзінің сарқылмайтындығы, абсолютті экологиялық тазалығы, қоршаған ортаны белсенді түрде жақсарту, өндірудің қарапайымдылығы және энергияға қажеттіліктің артуы кезінде тез өтелуі сарқылмас нарықты қамтамасыз етеді, ал дизайнның әртүрлілігі - оларды қолданудың кең мүмкіндігі.
Қолдану: энергия алу үшін. Өнертабыстың мәні: электр станциясында сұйықтық бар резервуарда орналасқан цилиндрлік қалтқыға орнатылған және негізде орналасқан жұмыс машинасымен кинематикалық байланысқан қалақшалары бар тік жел турбинасы бар. Ротор ұштары бір-біріне қатысты айналмалы бағытта ығысқан қосылған үшбұрышты жақтаулар түрінде жасалған. Пышақтар серпімді қосылымы бар топсаларды пайдаланып, әрбір жақтаудың шетіне жұппен орнатылады, ал жүздердің әрбір жұбының ауданы жақтаудың бүйірінің ауданына тең. Қалқыма оның тік құрамдас бөліктерінде орналасқан домалау элементімен және қарсы салмақпен жабдықталған. Резервуардың ішкі беті сфералық түрде жасалған, ал домалау элементтері соңғысымен байланыста болады. 10 z. б. f-ly, 8 науқас.
Өнертабыс энергияға қатысты және оны тұтынушыларды су мен ауада сақталған энергиямен қамтамасыз ету үшін пайдалануға болады. Жел электр станциясы қазірдің өзінде белгілі, оның құрамында жел қозғалтқышы мен қозғалтқыш ауа компрессоры бар, оның қысылған ауасы ауа қозғалтқышын береді. Схемада пневматикалық аккумулятор мен электр генераторы қолданылады (Ұлыбритания N 2112463 қосымшасы, F 03 D 9/02, 1983 ж.). Дегенмен, бұл қондырғы поршеньді пневматикалық қозғалтқышты пайдаланады, сондықтан газдың кеңею көлемі қалқымалы қоңыраудың ішінде қалқып шыққан кезде сұйықтықтан жылу алуды пайдаланбайды, бұл тиімділікті төмендетеді. Жылыжай эффектісін пайдаланатын және жылумен жабдықтау үшін пайдаланылатын күн коллекторындағы суды жылытуға арналған күн коллекторын білдіретін күн қондырғысы белгілі. Мұндай қондырғының тиімділігі 100% -ға жақын. Бірақ суда жинақталған жылу қолданыстағы түрлендіру әдістерін қолдана отырып, энергия өндіруге пайдаланылмайды. Ақырында, белгілі қондырғы сығылған ауа көзіне қосылған пневматикалық гидравликалық қозғалтқышты қамтиды. Тәжірибелік үлгіде қалқымалы цилиндрлік корпусы бар қалтқы типті пневматикалық-гидравликалық қозғалтқыш пайдаланылғанымен, оның ішінде икемді буындар арқылы бекітілген қоңырау тәрізді қалтқысы бар, буындардың ұзындығы бойынша дененің ішінде тік қозғалыстар жасауға және бір уақытта орындауға қабілетті. жұмыс, қалтқы инсульт икемді сілтемелермен шектеледі және қалтқы астында бастапқыда берілетін тиімді сығылған ауаны есептеу формуласының болмауы орнату параметрлерін анықтауға мүмкіндік бермейді және тиімділіктің төмендеуіне әкеледі.
Ұсынылған қондырғыда маңызды нәрсе, энергияның әртүрлі көріністерін дәстүрлі түрлендірумен қатар, су мен ауада жинақталған күн энергиясын барынша тиімді алу қамтамасыз етіледі. Энергия алу қасиеттері келесі фактілерге байланысты. Химиялық элементтер мен қосылыстардың қасиеттері (ауаны құрайтын газдар қоспасы және суды құрайтын сутегі мен оттегі қосылысы), олардың бастапқы және жүре пайда болған біркелкі еместігін, тұрақты жұмыс істейтін машинаны құрудың қажетті шартын анықтайды. Архимед заңы энергияның сақталу заңының салдары ретінде қарастырылады, бұл кезде сұйықтық пен дененің температуралары бірдей болған кездегі қалқымалы күш бір күйден фазалық ауысу немесе құру үшін энергия шығындарының айырмашылығының салдары ретінде қарастырылады. сұйықтың тұрақты тығыздығында дененің тығыздығының өзгеруімен және қалқымалылық дәрежесін анықтайтын басқа - оң , қалқымалы күш тарту күшінен үлкен болғанда, итеру күші мен тарту күші тең болғанда нөл, және итеру күші кері тарту күшінен аз болғанда теріс. Архимед заңының формуласы келесі редакцияда ұсынылған: «Сұйықтыққа батырылған денеге сұйықтық пен денені құру немесе басқа агрегаттық күйге өту үшін энергия шығынының айырмашылығымен анықталатын күш әсер етеді, тығыздықтың өзгеруімен (егер сұйықтық су болмаса), сондай-ақ түзілу немесе басқа агрегаттық күйге өту (балқу, қатаю, газ түзілу) температураларында сұйықтық пен дене жинақтаған энергия мөлшерімен бірге жүреді. «Су немесе басқа сұйықтық бағанасы астында берілген оң қалқымалы газдың немесе ауаның бастапқы көлеміне әсер ететін қалтқы күші сығылған газ көзінің қысым құбырының үстіндегі сұйықтық қысымын еңсеру үшін қажетті күштен оң қалқымалылықты қамтамасыз ететін күш Судың және газдың тең температурасында су бағанының астында берілетін оң қалқымалы газдың көлеміне әсер ететін қалқымалы күш оның үстіндегі қысым көтерілген сайын артады және газ көлемінің ұлғаюымен азаяды бастапқы көлемнің әрбір 10 м көтерілу (1 с). Қалқымалы күш 0-ден 100oС-қа дейінгі температура диапазонында судың тығыздығы тұрақты дерлік артады, ал газ температураның көтерілуінің әрбір дәрежесі үшін өзінің көлемін бастапқы көлемнің 1/273 бөлігіне арттырады, яғни тығыздығын өзгеретініне байланысты. су мен ауаның энергетикалық потенциалдарының тепе-теңдігін бұзатын суға қарағанда қарқындырақ жұмсалатын энергия мөлшері және сұйық пен газ арасында температура айырмашылығы болған кезде байқалады. Қалқымалы күш артады, өйткені ауа беру іс жүзінде жылу өткізгіштігі төмен оқшауланған су жүйесінде (адиабаталық процесс), қысым 1 атм-ға төмендеген кезде ауа температурасы шамамен 24 o C төмендейді, яғни ауа әрдайым дерлік астында беріледі. температурасы судың температурасынан төмен су, бұл су мен ауаның тең температурасында және 0 o C-қа жақын энергияны тиімді алуға мүмкіндік береді. Пайдалы жұмысты ауаның орташа тиімді көлемі атқарады, ол сумен әрекеттесу кезінде қатынасынан анықталады
V g = V n (1+0,5P)1+ . Бұл жағдайда коэффициент (1 + 0,5 P) бастапқы тепе-теңсіздікті көрсетеді, ал (1+) - алынған, мұнда V d - газдың тиімді көлемі, V p - абсолютті қысымдағы сығылған газдың көлемі, P - баған суының биіктігіне байланысты қысым коэффициенті, t - су температурасы, t 1 - ауа температурасы. Жоғарыда айтылғандардың барлығы келесі қорытындылар мен тәжірибелермен расталады. Периодтық жүйедегі химиялық элементтердің орналасуына назар аударайық. Олардың атомдық салмақтары артқан сайын, яғни тепе-теңдікке сәйкес орналасқанын байқамау мүмкін емес. Табиғат оларды жасауға әр түрлі энергия жұмсағанын және бұл айырмашылық элементтердің тығыздығы, жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштігі сияқты қасиеттерін анықтағанын жоққа шығару мүмкін емес. Бұл қатарда сутегі, темір және сынап бар. Сутегі де, темір де сынапта қалқып жүреді, бірақ темірге қарағанда сутегі үшін атқарылатын жұмыс көп болады. Бірақ олар жүйеде бір-біріне жақын орналаспайды және әртүрлі тығыздықтарға, жылу сыйымдылықтарға және жылу өткізгіштіктерге ие. Бұл бастапқы тепе-теңдікке байланысты жұмыстың орындалғанының мысалы. Бірақ су бағанының астына берілетін ауаның көлемі көтерілу кезінде оның үстіндегі қысымның жоғарылауы есебінен ғана емес, сонымен қатар су мен ауа арасындағы оң температура айырмашылығына байланысты ұлғайса, онда бұл жағдайда жұмыс екі фактордың есебінен де орындалады. бастапқы және жүре пайда болған тепе-теңдік. 0 oС температурада алынған 1 г мұзды ығыстыру үшін 80 ккал жұмсау керек екені белгілі. 0 oС температурада алынған 1 тонна мұзды еріту үшін 93 кВт/сағ қажет, ал судың температурасы 0 o C-қа жақын болады (қатты күйден сұйыққа және керісінше фазалық ауысу нүктесі). Бұл 0 o С-қа жақын температурадағы 1 тонна суда кемінде 93 кВт/сағ энергия жинақталғанын білдіреді. Су дегеніміз не? Бұл судың зат (сұйық) күйінің бірі, бірақ су да балқыған мұз, мұз оның ішінде қалқып жүреді. Бірақ қорғасын да, темір де өз балқымасында қалқып тұрады; Екі жағдайда да балқыманы дайындауға энергия жұмсалып, заттың сұйық және қатты күйлерінің энергияларында айырмашылық туды. Егер балқытылған қорғасынды дайындау үшін жасанды жолмен алынған энергияны жұмсасақ, онда балқыған мұзды (суды) және мұздың өзі бізге қажетті энергетикалық режимді сақтайтын, судың сұйық күйде болатынын және жинақталған энергияның мөлшерін табиғатпен дайындаған. 1 м 3 суда 0 o C-қа жақын температурада 1 м 3 ағашты жағу кезінде бөлінетін энергия мөлшерімен салыстыруға болады. Бөтелке суда қалқып, тік қалып алатындай етіп бөтелкенің мойнына салмақ байлап қоямыз. Ауаның біраз бөлігін босатып, оны сумен ауыстырайық және бөтелке енді ғана батып, бөтелкені су астындағы тығынмен тығындап, оны тығыздалған қалтқыға айналдыратын жағдайға жетейік. Суды ыстыққа ауыстырғаннан кейін бөтелкені суға түсіріңіз. Суық судың температурасы 20 o C, ыстық - +45 o C. Бөтелке су суық болған кезде бірінші жағдайдағыдай батып кетеді. Сонымен бірге ауаның көлемі, массасы және тығыздығы өзгеріссіз қалды, бірақ ауаның ішкі энергиясы өзгерді. Біз тығынды су астынан шығарамыз, бөтелкені қалқымалы қоңырауға айналдырамыз, бөтелке қалқып, судың үстінен шамамен 10 мм шығып тұрады. Бөтелкені суға түсірмес бұрын, бөтелкедегі су деңгейін белгілеу үшін резеңке сақинаны пайдаланыңыз. Тығынды ыстық судың астына жабыңыз және бөтелкені судан алыңыз. Ауаның кеңейген көлемі бөтелкедегі суды ығыстырды. Бөтелкедегі ауаның бастапқы көлемін, нәтижесінде алынған көлемді және суық және ыстық судың температурасын біле отырып, есептеу кезінде ауа температурасының әрбір градусқа жоғарылауы үшін ауаның бастапқы көлемінің ұлғаюы 1/273 болғанын анықтаймыз және бұл Гей-Люссак заңының формуласы келесідей:
V = V1+ t, мұндағы t - су мен ауа арасындағы температура айырмашылығы;
V o – ауаның бастапқы көлемі. Бөтелкені суға батыру сәтінің басына реттеп, бөтелкені бей-жай қалдыру үшін жағдай жасағанда, осылайша біз екі күшті теңестірдік - тартылу күші мен шығу күші, яғни біз бұл шарттарды салмақсыздық жағдайлары. Төменгі бөлігі осылай реттелген бөтелкені немесе ыдысты таңертең табиғи су қоймасының салқын суына түсіреміз (түнде су суыған, температура айырмашылығы, мысалы, Қазақстан даласында 25-30 ° дейін жетеді). C, оны күн коллекторын қосу, күндіз суды жылыту және түнде салқындату арқылы арттыруға болады). Бөтелке немесе контейнер батып кетеді. Резервуар күннен жылыған сайын және күн радиациясының қуаты орта есеппен 1 кВт/м2 болғанда, бөтелкедегі немесе ыдыстағы ауа резервуардағы сумен бір уақытта жылый бастайды және айырмашылыққа байланысты су мен ауаның жылу сыйымдылығы және соған байланысты көлемдік кеңею коэффициенті, оны бөтелкеден ығыстырып, суға қарағанда көлемді ұлғайта бастайды. Бөтелке немесе контейнер қалқып шығады және бөтелкенің немесе контейнердің өлшеміне байланысты температура айырмашылығы жұмыс істейді. Кешке су салқындай бастайды, ал таңертең бөтелке немесе контейнер жай ғана батып қана қоймай, суға тартылады. Сонымен қатар, егер температура айырмашылығы тең болса, итеру кезіндегідей энергия бірдей мөлшерде өндіріледі. Күн су қоймасын жылыта бастағанда, көтерілу басталады және цикл қайталанады. Біз екінші түрдегі жұмыс істейтін мәңгілік қозғалыс машинасының түрінің жеткілікті тиімді тұрақты күн қондырғысын аламыз, онда екі бастапқы тепе-теңдік емес ортаның энергияларының айырмашылығы күн энергиясын алуға ықпал етеді, бұл өзара әрекеттесетін заттар мен заттардың тепе-теңсіздігін тудырды. бұқаралық ақпарат құралдары. Суық судағы бөтелкені ауаның бір бөлігін сумен ауыстыра отырып, сүңгуірдің басына реттегенде, біз көтерілуді қамтамасыз ететін қалқымалы күштің бір бөлігін алып тастадық (оң қалқымалылық) және сонымен бірге ығыстырылған заттың мөлшерін теңестірдік. су бөтелкесі және оған бекітілген жүк және оның ішіндегісі (су, ауа) бар бөтелкенің өзі арқылы, яғни су, жүк және ауасы бар бөтелкенің салмағы ығыстырылған судың салмағына, яғни қалқымалылыққа тең. күші нөлге тең (нөлдік жүзгіштік), сыртқы су мен жүйенің энергетикалық потенциалдарының айырмашылығы - жүк, бөтелке шыны , бөтелкедегі ауа және су да нөлге тең. Бірақ бұл жағдайға жету үшін біз тартымды күштің бір бөлігін емес, қалқымалы күштің бір бөлігін алып тастадық, яғни бұл жағдайда тартымды күш болғанның өзінде, оң қалқымалы дене үшін ол әлі де аз болар еді. қалқымалы күш, яғни. яғни бұл жағдайда ол болмайды және нөлдік қалтқыға реттелген бөтелке суда болған кезде туындауы мүмкін емес және энергия потенциалының айырмасы нөлге тең, өйткені дененің тұрақты көлеміне әсер ететін қалқымалы күш әрекет етеді. батыру тереңдігіне тәуелді емес , әсіресе қатты дененің орнына оның оң қалтқылығымен, көтерілу кезінде көлемін ұлғайту қабілетімен және температураның өзгеруімен газ пайдаланылғанда. Нөлдік қалқымалылық жағдайындағы денеге қарама-қарсы бағытталған және тең екі күш әсер етеді - жоғары бағытталған итеруші күш және төмен бағытталған кері тарту күші. Тартушы күш толық болмаған кезде су мен ауаның энергетикалық потенциалдары арасындағы оң айырмашылықтың артуымен итеру күші артады, ал кері тарту күші оның теріс айырмашылығымен артады. Формулалар арқылы жасалған қорытындыларды орындайық. Жер бетінде тартылыс күші F = mq тең, мұндағы m - дененің массасы, q - 9,81 м/с 2-ге тең ауырлық күшінің үдеуі. Жер бетінде итеру күші F = V Dq тең, мұндағы V - дененің көлемі, D - сұйықтықтың тығыздығы (бұл жағдайда су), q - ауырлық күшінің үдеуі 9,81 м/с 2 . Бірақ VD м-ге тең. Осылайша, кез келген тереңдікте осы сұйықтықтың бағанындағы сұйықтықтың кез келген көлемі тартылу күшіне тең қалқымалы күшке ұшырайды және бұл сұйықтықтағы дененің бөтелкедегі сияқты бірдей индиферентті жағдайы, және егер біз колоннаның астына су айдасақ және ығыстырылған суды ПӘК = 1 турбина арқылы қайтарғанда, біз жұмсалғанға тең энергия мөлшерін алдық, бірақ біз су астындағы суды емес, ауаны сорып жатырмыз. оң қалқымалылық. Архимед заңынан туындайтын нәтижені толығырақ қарастырайық. Қалқымалы дене оның қандай да бір бөлігімен сұйықтыққа батырылады: батырылған бөлік бүкіл дененің салмағындай салмақ бойынша сұйықтықты ығыстырады. Суға батырылған бөлік ығыстырған сұйықтықтың салмағына тең қалқымалы денеге қалқымалы күш әсер етеді деп айта аламыз және қателесеміз. Ақыр соңында, судың бетіндегі ауа, оның да оң жүзу қабілеті бар, оны қалқымалы дене деп санауға болады. Дегенмен, суда еріген ауаның тұрақты мөлшерімен (ішіне тартылған) ауаның суға батырылуы болмайды, бірақ ол одан із қалдырмай итеріледі, яғни ауа бағанасы жоғары болса да, одан үлкен күшпен итеріледі. бұл дене дене салмағынан асып кетуі мүмкін. Бірақ егер сіз қалқымалы денені және осы дененің үстіндегі ауа бағанасын біршама тереңдікке батырсаңыз, онда ауа бағанасын батыру денені батыруға қарағанда әлдеқайда көп энергияны қажет етеді. Екі жағдайда да жүзу күшін (оң) жеңу керек, яғни қалқыма күші нөлден жоғары болғанда. Ал су мен ауаның тең температурасында көтерілу сатысындағы қалқымалы күш тартылу күшінен үлкен екеніне көз жеткіздік. Термодинамиканың екінші заңына және энергияның сақталу заңына қайшы келмейтін периодты жұмыс істейтін машинаны құрудың қажетті шарты тепе-теңдік емес. Бірақ қатты денені сұйықтық бағанының астына күшті жеңбей әкелу мүмкін болмаса (біз денені резервуардың бетінен суға батыруға мәжбүрміз), онда қалқымалылықты жеңу үшін энергияны жұмсамай-ақ ауа әкелуге болады. Бұл суретте анық көрінетін сығылған ауа көзінің қысым құбырының үстіндегі су қысымын жеңуден гөрі су бағанының астындағы ауа көлемін беру үшін аз энергияны қажет ететін тағы бір дәлел. 8. Алғашқы берілген ауа көлемі оң қалқымалылыққа ие болғандықтан, көтерілу кезінде судан алынатын жылу мен сұйықтық пен денені құру үшін энергия шығындарының айырмашылығына байланысты энергия алатынымыз анық. Шұңқырды алып, оны төңкеріп, төменгі кеңейтілген бөлігі түбіне жетпейтіндей етіп суға түсірейік, ал үстіңгі бөлігі су деңгейінде немесе сәл жоғары болады. Түтікпен воронка астына ауа әкелейік. Шұңқырдан ығысқан су емізікшеден жай ғана ағып кетпей, айтарлықтай биіктікке ағып кететініне көз жеткізейік, яғни қалқымалы күштің әсерінен ауаның көлемі дерлік өспейтіндіктен, қалтқы күш пайда болады, ол байқалмайды. бірдей көлемде су берілгенде, ПӘК = 1 болғанда, біз жұмсалғанға тең энергия мөлшерін ала аламыз. Бірақ біз сумен қамтамасыз етуден гөрі ауаны жеткізуге азырақ энергия жұмсаймыз, бірақ біз энергиядан пайда аламыз; Бұл инжектордың немесе эжектордың әрекеті негізделген принцип емес, олардың қасиеттерін анықтайтын су мен ауаны (бастапқы тепе-теңдік) жасау үшін энергия шығындарының айырмашылығынан туындаған құбылыс. Қысым 1а-ға төмендеген кезде ауаның көлемі бастапқы көлемнің мөлшеріне ұлғаятыны белгілі, яғни ауа көлемінің бастапқы ұлғаюы орын алады немесе, дәлірек айтсақ, 2 есе ұлғаюға тең, бірақ орташа тиімді көлем. ауаның энергия өндіру үшін жұмыс істейді (Cурет 8), ол теңдеу арқылы өрнектеледі
V g = V o + = P, мұндағы V o - су мен ауаның бірдей температураларында H тереңдігіндегі бастапқы толтыратын ауаның көлемі;
H - су бағанының биіктігі,
P - төменгі қалтқы-қоңырау немесе сақиналы қысылған ауа таратқышы деңгейінде су бағанының биіктігіне байланысты қысым коэффициенті (Нм/10 м = Р). Содан кейін
Төмендегі ойларға негізделген энергияны алудың ұсынылған әдісі бізге ең перспективалы болып көрінеді:
салыстырмалы түрде төмен өндіріс құны, резервуарды құру үшін қолдағы қарапайым материалдарды пайдалану мүмкіндігі, алуға болатын кез келген ауа компрессорын пайдалану мүмкіндігі, құрылғының салыстырмалы түрде шағын өлшемдері, бұл оны жеке үй шаруашылығында орнатуға мүмкіндік береді.
Автордың қол жетімді жері құрылғы элементтерінің нақты өлшемдері мен пішініне қатысты кеңес алу үшін онымен байланысуға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, автордың қуатты есептеуі алынған қуат жұмсалған қуаттан ондаған есе асып түсетініне күмәндануды маңызды емес етеді, егер әсер болса, онда ол жеткізілетін және алынған қуаттың кез келген қатынасында көрінеді;
Сонымен қатар, үй эксперименттері қуатты материалдық базаны қажет етпейді.
Кез келген үй шебері кез келген қолайлы контейнерлерді пайдаланып және автор берген шамамен өлшемдерді сақтай отырып үлгі жасай алады.
Сайт әкімшілігі жұмыс үлгілерін сынау және құрастыру үшін эксперименттер туралы ақпарат үшін риза болады.
ЭНЕРГИЯНЫ АЛУ ӘДІСІ
(РФ патенті N 2059110)
МАРКЕЛОВ В.Ф.,
1607 жылы дат ғалымы Корнелиус ван Дреббель ағылшын королі Джеймс I-ге, әрине, бірдей «мәңгі» қозғалтқышпен басқарылатын «мәңгілік» сағатты көрсетті. Дреббель оларды 1598 жылы патенттеген. Дегенмен, аттас көптеген басқа құрылғылардан айырмашылығы, бұл қозғалтқыш белгілі бір мағынада шынымен «мәңгілік» болды.
Бұл сағаттың (дәлірек айтқанда қозғалтқышының) сыры неде болды? Дреббельдің мәңгілік сағаты кез келген басқа нақты қозғалтқыш сияқты жұмыстың жалғыз мүмкін көзін – сыртқы ортадағы тепе-теңдікті (потенциалды айырмашылықты) пайдаланатын жетектен жұмыс істеді.
Бірақ Дреббель қолданған тепе-теңдіктің ерекше түрі, бірақ ол температура мен қысымның айырмашылығымен де байланысты. Ол температурасы мен қысымы барлық нүктелерде бірдей болатын толық тепе-теңдік жағдайында жұмыс істей алады. Ең бастысы не және жұмыс қайдан келеді?
Мұның сыры мынада: потенциалдық айырмашылықтар осында әлі де бар, бірақ олар кеңістікте емес, уақыт ішінде көрінеді.
Мұны атмосфераның мысалы арқылы түсіндіруге болады. Қозғалтқыш орналасқан аймақта қысым мен температурада айтарлықтай айырмашылық болмауы керек. Бірақ (барлық нүктелерде ортақ) қысым мен температура әлі де өзгереді (мысалы, күн мен түн). Бұл айырмашылықтарды жұмысты алу үшін қолдануға болады (термодинамика заңдарымен толық сәйкес).
Өнертабыстың сипаттамасы «Сұйық пен газдың құрамындағы энергия қорын алу және оны механикалық жұмысқа айналдыру әдісі» (РФ патенті № 2059110) менің жалған мәңгілік және сәтті жұмыс істейтін күн қозғалтқышының нұсқасын көрсетеді. Циклдар мен қуатты арттыру үшін бір-біріне қатысты тепе-теңдіксіз екі ортаның қасиеттері - су мен ауа - барынша толық пайдаланылады. Архимед заңы энергияның сақталу заңының салдары ретінде қарастырылады, онда қалқымалы күш су мен ауаны құруға қажетті энергиямен байланысты. Бұл энергияның мөлшері сондай-ақ, мысалы, тығыздық, жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштік сияқты физикалық қасиеттерді анықтайды.
Тығыздықтарды құруға арналған энергия қатынасының бір бөлігі 820 тепе-теңдік коэффициентінде көрінеді және егер біз осы тепе-теңдікті толығымен пайдаланудың жолын тапсақ, біз энергияның 820 есе өсімін аламыз. Тепе-теңдіктің бұзылуы су бағанының астына ауа берілген сәттен бастап пайда болады және ауа көлемінің ұлғаюына және судан жылуды алуына байланысты көтерілген сайын артады, ал ауа су температурасынан төмен температурада беріледі, өйткені «Егер, мысалы, ауа қысымы 4 Атм (0,4 МПа), ал температура +20oC (293 К) болса, онда атмосфералық қысымға дейін кеңейген кезде ол шамамен - 75oC (198 К) дейін суытады, яғни. 95oC температурада». Жылуды кетіру адиабатаға жақын жағдайларда болады, яғни. ең аз жылу жоғалтумен, өйткені Су - жақсы жылу аккумуляторы, бірақ нашар өткізгіш.
Салқындату - су.
ЭНЕРГИЯ АЛУ ПНЕВМОГИДРАВЛИКА ТУРБИНАСЫН ЕСЕПТЕУ (РФ патенттері N 2120058, N 2170364, N 2024780)
Сығылған ауаның көзі ретінде компрессорды қолданамыз. Ең қолайлы компрессорлар оң ығысу және динамикалық түрі болып табылады. Поршеньді компрессор динамикалыққа қарағанда энергияны бірнеше есе аз тұтынады, сондықтан біз оң ығысу компрессорын таңдаймыз - поршенді:
Сығылған ауаның көзі VP2-10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Біз пневматикалық-гидравликалық турбинаның тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. секундына жұмыс көлемі.
Компрессордың өнімділігі - атмосфералық қысымда компрессорға түсетін ауаның көлемі, яғни. өнімділігі 0,167 м3/с – компрессорға түскенге дейінгі және турбинаға көтерілгеннен кейінгі ауа көлемі. Турбинаның төменгі деңгейінен ауаны бергенде, жоғарғы деңгей арқылы 0,167 м3/с су ығыстырады және сол мөлшер төменгі деңгейдің астына түсіп, су-ауа қоспасын және оның турбина корпусының ішінде қозғалысын жасайды. 0,167 м3/с мәні пневмогидравликалық турбинаның қуатын есептеу кезінде су шығынына сәйкес келеді. Біз гидравликалық турбинаның қуатын есептеу формуласын қолданып есептейміз:
N=9,81·Q·H·тиімділік,
мұндағы 9,81 м/с2 – ауырлық күшінің үдеуі;
Q - су шығыны м3/с;
H - м-дегі бас;
Нағыз турбинаның тиімділігі өте жоғары мәндерге жетеді және ең қолайлы жағдайларда 0,94-0,95 немесе 94-95% жетеді. Біз қуатты кВтпен аламыз. Жұмыс сұйықтығы су-ауа қоспасы болғандықтан, гидравликалық турбина үшін қуатты есептеу формуласын қолданудың негізділігін растау қажет. Турбинаның ең тиімді жұмыс режимі 0,5 т/м3 тығыздығы бар қоспаны (50% су мен 50% ауадан тұратын) пайдаланатын сияқты. Бұл режимде ауа қысымы турбина корпусындағы абсолютті қысымнан сәл жоғары болады. Компрессордың қысымды құбырынан ауа белгілі бір аралықпен бөлек көпіршіктермен шығады және көпіршіктердің көлемі олардың арасындағы турбина корпусындағы судың көлеміне тең. Көпіршік сфералық сегмент пішінін алады және қозғалмайтын кеңістікте суды тек жоғары қарай ығыстыратын поршень сияқты жұмыс істейді, өйткені оның төмен қарай ағуы жоғары қысыммен, ал бүйірлік ағыны судың сығылмауымен болдырмайды. 0,167 м3/с ауаны тұрақты беру кезінде 0,167 м3/с су ығыстырылады, яғни. 2·0,167 м3/с су-ауа қоспасы турбинаның жоғарғы деңгейі арқылы турбина ішіндегі шығынның жоғарылауымен ығыстырылады, содан кейін
N = 9,81 2 Q 0,5 H тиімділігі = 9,81 Q H тиімділігі
Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғыны алайық және компрессордың техникалық сипаттамалары негізінде атмосфералық қысымды ескере отырып, осы су бағанының астындағы ауаны беру үшін қажетті компрессор қозғалтқышының қуатын анықтайық:
Қондырғының бүкіл биіктігінде су-ауа қоспасының жоғары қарай ағыны байқалады, онда корпустың батыру тереңдігіне тәуелсіз қалқымалы күш кем дегенде 5 жұмыс дөңгелегін орналастыруға мүмкіндік береді. Ұсынылған турбинаның энергетикалық режимі белгілі Airlift сорғысына қарағанда қолайлы жағдайларда жүреді, өйткені Су ағыны турбинадағы су деңгейінен төмен болады, яғни. салмақсыздыққа жақын жағдайларда, сорғыдағы энергияның негізгі көлемін тұтынатын турбина корпусындағы судың айтарлықтай көтерілуінсіз. Турбинаның ПӘК-ін 0,9-ға тең алайық. Бұл жағдайда қуат мынаған тең:
N = 9,81 0,167 2 5 0,9 = 14,7 кВт
Осылайша, біз жұмсалған энергиядан 13 есе көп энергия алдық:
14,7 кВт / 1,13 кВт = 13
Қосымша жұмыс доңғалақтарын орналастыру есебінен қуаттың артуы тәжірибелік үлгілерде расталды. Турбинаның өнімділігі Санкт-Петербург мемлекеттік техникалық университетінде жүргізілген тәжірибелермен жанама түрде расталады. Бұл – техника ғылымдарының докторы, профессор, басқа мәселелер жөніндегі комиссия мүшесі.
3-сурет, 4-сурет
Ресей Федерациясы Үкіметі жанындағы дәстүрлі энергия көздері, «Жаңартылатын энергия көздері және гидроэнергетика» кафедрасының меңгерушісі Елистратов В.В.: «Алайда гидравликалық машиналардың гидравликасына және гидравликалық қозғалтқыштың жұмыс дөңгелегіне ауаны қабылдаудағы көптеген тәжірибелерімізге негізделген. турбинаны кавитациялық эрозияны азайту үшін пайдаланғанда, кавитация көрсеткіштерінің жақсаруымен энергетикалық көрсеткіштердің айтарлықтай төмендегені көрсетілді». Бұл жағдайда тәжірибелер берілген ауа қарсы ағын тудыратынын көрсетеді, ол төменнен жұмыс доңғалағына әсер ете отырып, оның қарама-қарсы бағытта айналуына әкеледі. Бұл дөңгелектің дизайны (1-сурет). Және бұл әсер гидравликалық турбинаның корпусына тең шағын аумақта ауаның аз көлемімен әсер етеді. Ұсынылып отырған қондырғының судан жылу алу және оны механикалық энергияға айналдыру мүмкіндігі бар. Су мен ауа температурасының айырмашылығын ескере отырып, судың температурасы 80oС болғанда (жылу көзі, күн коллекторында қыздырылған су, турбиналарды, компрессорларды салқындату жүйесінде және т.б.), ал ауа температурасы 20oС болғанда, коэффициент. Люссак заңы бойынша ауа көлемінің ұлғаюы тең
1+ (80oC – 20oC)/273 = 1,2
Күш тең болады
N = 14,7 кВт 1,2 = 17,6 кВт
Біздің энергетикалық өсімге деген үмітіміз расталды.
17,6 кВт / 5 = 3,5 кВт 3,5 кВт / 1,13 кВт = бір дөңгелекке 3,1 есе
Ауаны беру үшін қажетті қуатты есептеу кезінде біз атмосфералық қысымды (1 Атмосфера = 10 м су бағанасы) ескердік, бұл көтерілетін ауа турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысымды жеңетінін білдіреді, бұл қысымның қосындысы. турбинадағы су бағаны және атмосфералық қысым және 12 метрлік су бағанының қысымына тең. Турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысым ауаның қалқымалы күшімен бейтараптандырылады, бірақ ол корпустың артында болады және турбинаға судың берілуіне әсер етеді. Бұл әсер турбина корпусында жасалған вакуумның су ағынына турбинадағы ауаның барлық көлемінің әсеріне тең (бұл әсер гидравликалық турбинада жоқ) және турбинаның сәйкес конструкциясымен бізде қысымды H = N w.c деп қарастыру құқығы. + 10 м Сонда қуат тең болады
N = 9,81 0,167 м3/с 12 м 5 1,2 0,9 = 106,14 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 93 есе көп энергия алдық.
Орташа ауылды, әскери бөлімді, кемені және т.б. энергиямен қамтамасыз етуге қабілетті неғұрлым қуатты электр станциясын есептейік. Сығылған ауаның көзі ретінде біз келесі техникалық сипаттамалары бар поршеньді компрессор 2ВМ10 - 63/9 аламыз:
Өнімділік - 1,04 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера)
Компрессор білігінің қуаты - 332 кВт
Суды салқындату.
Біз 500 мм тереңдікте орналасқан 10 дөңгелегі бар су бағанының биіктігі 5 м болатын қондырғының есебін жүргіземіз. Атмосфералық қысымды ескере отырып, 5 м су бағанының астындағы ауаны беруге арналған компрессорлық қозғалтқыштың қуаты тең
5 м (332 кВт / 100 м) =16,6 кВт
Орнату қуаты
N= 9,81 · 1,04 м3/с · 15 м · 10 · 1,2 · 0,9 = 1652 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 99 есе көп энергия алдық.
Осылайша, қымбат бөгет пен шлюз салмай-ақ, кез келген климаттық аймақта су мен ауаның табиғи теңгерімсіздігін пайдалана отырып, сарқылмайтын энергия көзінен экологиялық таза жолмен судың газдық құрамын бір мезгілде жақсарта отырып, кез келген мөлшерде энергия алуға болады. техника, бағалы ауылшаруашылық жерлерін су баспай, т.б.
ЭНЕРГИЯНЫҢ ГИДРАВЛИКАЛЫҚ ҚОҚЫМЫН ЕСЕПТЕУ
(РФ патенттері N 2003830, N 2160381)
Сығылған ауаның көзі VP2 - 10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Өнімділік - 0,167 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера).
Компрессор білігінің қуаты - 56,5 кВт
Суды салқындату.
Біз пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. өндірілген жұмыс көлемі
секундта менікі. Компрессордың өнімділігі - компрессорға түсетін ауа мөлшері, яғни. атмосфералық қысымдағы ауа көлемі. Сонда 0,167 м3/с - компрессорға кіретін жердегі және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың жоғарғы қалтқысының шығысындағы ауаның көлемі суретте көрсетілген. 3. Қалтқылар ауадан босатылып, қозғалтқыш корпусындағы су деңгейінен төмен сумен толтырылады. Ауа қысымы 9 атм болса, оны биіктігі 90 м су бағанының астына беруге болады, 0,4 м/с көтерілу жылдамдығында көтерілу уақыты 225 секунд болады, ал бағанның бүкіл биіктігінде болады. қозғалыстағы қалқымалардағы ауа. Өлшеу нәтижесінде 0,4 м/с көтерілу жылдамдығы анықталды.
Су бағанасы мен компрессордың өнімділігін сақтай отырып, оның ұлғаюы немесе төмендеуі қалтқылардың көлденең өлшемдерінде ғана көрінеді, яғни. ұзындығы мен ені бойынша, өйткені ауа мөлшері артады немесе азаяды, бұл өз кезегінде күшті арттырады немесе азайтады және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың қуатына әсер етпейді. Қалқымалардың өлшемдерін тек көлденеңінен өзгерту су бағанасын сақтай отырып, қажетті көлемді қалтқыларды жасауға мүмкіндік береді.
Атмосфералық қысымды ескере отырып, 90 м тереңдікте компрессорлық қысым құбырының шығысындағы ауаның көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 10 Атм = 0,0167 м3/с
өйткені 10 м су бағанының қысымы 1 Атм, ал ауа көлемінің бастапқы көлемнің мәніне ұлғаюы әрбір 10 м көтерілу кезінде орын алады. Егер ауаның көлемі өзгермесе, онда көтерілу кезінде ол тең көлемді алады
0,0167 (м3/с) 225 с = 3,757 м3
Көтерілу кезінде ауа көлемінің ұлғаюын ескере отырып, көлемі тең болады
3,757 м3 10 атм = 37,57 м3
Жылулық кеңею коэффициентін ескере отырып, көлемі тең
37,57 м3 1,2 = 45,084 м3
1 м3 ауаның қалқымалы күші 1000 кг с-қа тең
Бұл ауа көлемі көтерілген кезде пайда болады
тең жұмыс
45,084 тС ·0,4 м/с =18,033 тК · м/с
немесе 18033 кг С м/с
1 кг C m = 9,81 Вт, содан кейін қайта есептегенде біз аламыз:
18033 кг S м/с 9,81 = 176903,73 Вт немесе 176,9 кВт
Алынған қуатқа қалтқыны ауамен толтыру және одан суды ығыстыру кезінде пайда болатын реактивті күш есебінен қайтарылатын энергияның кемінде 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
176,9 кВт + 18 кВт = 194 кВт
Біз жұмсаған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық.
Ауа-гидравликалық қозғалтқыштың механикалық тиімділігі айтарлықтай жоғары болады, өйткені жұмыс сумен тұрақты майлау жағдайында жүреді, ал қалтқылар өзара теңестіріледі. Компрессор қозғалтқышының қуатын қарастыру кезінде компрессордың тиімділігі ескеріледі. Ауа-гидравликалық қозғалтқыш тежегішпен жабдықталған және қозғалыс кезінде тоқтайды, ал ауа қалқында қалады және келесі жолы іске қосылғанда энергия шығыны қажет емес, өйткені Тежегіштер босатылған кезде қалтқыларда қалған ауа қозғалтқыштың жұмыс істеуіне әкеледі.
Біз 90 м биіктіктегі су колоннасының астындағы ауаны беруге қабілетті коммерциялық өндірілген компрессор үшін есептеулер жасадық, бұл су қоймаларындағы понтондарға пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштарды орналастыру арқылы су электр станцияларының тиімділігін арттыруға арналған нұсқа. Құйрық суын пайдаланатын су электр станцияларының тиімділігін арттыру No 2059110 өнертабыстың сипаттамасында көрсетілген. Пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштардың конструкциясы металды аз тұтынумен сипатталады, өйткені жеңіл рамалардан тұрады. Кез келген өзен, тоған, бұлақ, термиялық бұлақ, салқындату мұнарасы энергия көзіне айналуы мүмкін. Су электр станциясында судың төменгі жылы қабаттарының үстіңгі салқын қабаттарымен араласуы, бір мезгілде жылуды алып тастау арқылы судың температурасы теңестіріледі. Энергияны үнемдеудің қажеті болмайтыны өте маңызды, өйткені Оны алу үшін табиғи теңгерімсіздікті пайдалана отырып, біз Жердің энергетикалық теңгерімсіздігін арттырмаймыз, керісінше, жылу ластануының салдарын жоя отырып, оны қайтарамыз. Күн энергиясына келетін болсақ, біз оны алғанымыздан көп тұтынбаймыз.
Біз энергия өндірудің өнеркәсіптік нұсқасын қарастырдық, бірақ 3-4 кВт электр станцияларына үлкен қажеттілік бар. Оның өлшемін қарастырайық. Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғының биіктігін алайық Бірдей компрессорды пайдаланып (тек есептеу үшін) біз 2 м су бағанының астына ауа беру үшін компрессорлық қозғалтқыштың қуатын анықтаймыз:
N = (2 м 56,5 кВт) / (90 м + 10 м) = 1,13 кВт
Компрессордың өнімділігі - 0,167 м3/с
2 м су бағанасы 0,2 атм қысым жасайды, содан кейін атмосфералық қысымды ескере отырып, 2 м тереңдіктегі ауа көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 1,2 Атм = 0,139 м3/с
2 м тереңдіктен көтерілу уақыты
2 м / 0,4 (м/с) = 5 сек
5 секундтан кейін пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың қалтқылары көтерілу кезінде көлемнің ұлғаюын және термиялық кеңею коэффициентін ескере отырып, қозғалыс жағдайында болады.
0,139 (м3/с) 5 сек 1,2 Атм 1,2 = 1 м3
Беткейлеу кезінде жұмыс орындалады
1000 кгС ·0,4 м/с = 400 кгС·м/с
Секундтағы жұмыс қуат дегенді білдіреді.
1 кгС м = 9,81 Вт, онда қуат болады
N = 9,81 Вт 400 = 3924 Вт = 3,924 кВт
Қайтарылған қуаттың 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
3,924 кВт + 0,34 кВт = 4,263 кВт
0,9 механикалық тиімділікпен біз қуат аламыз
N = 4,263 кВт 0,9 = 3,84 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық:
3,84 кВт / 1,13 кВт = 3,4
Ұсынылған энергия өндіру әдісінің тиімділігін тағы бір рет тексеру үшін оны сорғы немесе реверсивті гидравликалық турбинаның көмегімен жоғары деңгейлі резервуарға су айдау кезіндегі сорғылық электр станциясының тиімділігімен салыстырайық. турбинада төменгі деңгейде. Бұл жағдайда 100% тиімділікпен жұмсалғанға тең энергия мөлшерін алуға болады. 0,167 м3/с өнімділігімен 90 м биіктікке су беру үшін сорғы қозғалтқышының қуатын анықтайық:
N = (9,81 ·0,167м3/с ·90 м)/ 0,75 = 196,5 кВт
Алынған қуатты 56,5 кВт-қа тең компрессорлық қозғалтқыштың қуатымен салыстырайық, өнімділігі 0,167 м3/с ауа, бірдей көлемдегі суды 90 м биіктікке ығыстырып, оны турбинаға беріп, 196,5 алуға қабілетті. кВт, ал энергияны 3,5 есе аз жұмсайды. Сонымен қатар, су бағанының бүкіл биіктігінде қозғалыстағы ауа қалады, ол да жұмыс істейді, бұл жоғарыда келтірілген есептеумен расталады. Біз графикте ұсынылған әдісті енгізу мүмкіндіктерін қосымша қарастырамыз (2-сурет)
Графиктен ауаның қалқымалы күшінің әрекеті бірден Vo көлемінен басталатыны шығады. Көлеңкеленген бөлік – қысымды еңсеру үшін компрессор энергиясы жұмсалатын су бағаны Н, Vo – Н тереңдіктегі ауа көлемі, Vk – көтерілу кезінде қысымның төмендеуі нәтижесінде кеңейген ауа көлемі, Vq ауаның тиімді көлемі болып табылады. График пневматикалық-гидравликалық қозғалтқыш үшін жұмыстағы ауа мөлшері Vq-ға тең, ал пневматикалық-гидравликалық турбина үшін Vk-ға тең ауа көлемі маңызды екенін көрсетеді, өйткені онда судың ығыстырылған көлемі жұмыс істейді, бұл олардың тиімділігінің айырмашылығын түсіндіреді.
Энергия көзінің сарқылмайтындығы, абсолютті экологиялық тазалығы, қоршаған ортаны белсенді түрде жақсарту, өндірудің қарапайымдылығы және энергияға қажеттіліктің артуы кезінде тез өтелуі сарқылмас нарықты қамтамасыз етеді, ал дизайнның әртүрлілігі - оларды қолданудың кең мүмкіндігі.
Төмендегі ойларға негізделген энергияны алудың ұсынылған әдісі бізге ең перспективалы болып көрінеді:
салыстырмалы түрде төмен өндіріс құны, резервуарды құру үшін қолдағы қарапайым материалдарды пайдалану мүмкіндігі, алуға болатын кез келген ауа компрессорын пайдалану мүмкіндігі, құрылғының салыстырмалы түрде шағын өлшемдері, бұл оны жеке үй шаруашылығында орнатуға мүмкіндік береді.
Автордың қол жетімді жері құрылғы элементтерінің нақты өлшемдері мен пішініне қатысты кеңес алу үшін онымен байланысуға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, автордың қуатты есептеуі алынған қуат жұмсалған қуаттан ондаған есе асып түсетініне күмәндануды маңызды емес етеді, егер әсер болса, онда ол жеткізілетін және алынған қуаттың кез келген қатынасында көрінеді;
Сонымен қатар, үй эксперименттері қуатты материалдық базаны қажет етпейді.
Кез келген үй шебері кез келген қолайлы контейнерлерді пайдаланып және автор берген шамамен өлшемдерді сақтай отырып үлгі жасай алады.
Сайт әкімшілігі жұмыс үлгілерін сынау және құрастыру үшін эксперименттер туралы ақпарат үшін риза болады.
ЭНЕРГИЯНЫ АЛУ ӘДІСІ
(РФ патенті N 2059110)
МАРКЕЛОВ В.Ф.,
1607 жылы дат ғалымы Корнелиус ван Дреббель ағылшын королі Джеймс I-ге, әрине, бірдей «мәңгі» қозғалтқышпен басқарылатын «мәңгілік» сағатты көрсетті. Дреббель оларды 1598 жылы патенттеген. Дегенмен, аттас көптеген басқа құрылғылардан айырмашылығы, бұл қозғалтқыш белгілі бір мағынада шынымен «мәңгілік» болды.
Бұл сағаттың (дәлірек айтқанда қозғалтқышының) сыры неде болды? Дреббельдің мәңгілік сағаты кез келген басқа нақты қозғалтқыш сияқты жұмыстың жалғыз мүмкін көзін – сыртқы ортадағы тепе-теңсіздікті (потенциалды айырмашылықты) пайдаланатын жетектен жұмыс істеді.
Бірақ Дреббель қолданған тепе-теңдіктің ерекше түрі, бірақ ол температура мен қысымның айырмашылығымен де байланысты. Ол температурасы мен қысымы барлық нүктелерде бірдей болатын толық тепе-теңдік жағдайында жұмыс істей алады. Ең бастысы не және жұмыс қайдан келеді?
Мұның сыры мынада: потенциалдық айырмашылықтар осында әлі де бар, бірақ олар кеңістікте емес, уақыт ішінде көрінеді.
Мұны атмосфераның мысалы арқылы түсіндіруге болады. Қозғалтқыш орналасқан аймақта қысым мен температурада айтарлықтай айырмашылық болмауы керек. Бірақ (барлық нүктелерде ортақ) қысым мен температура әлі де өзгереді (мысалы, күн мен түн). Бұл айырмашылықтарды жұмысты алу үшін қолдануға болады (термодинамика заңдарымен толық сәйкес).
Өнертабыстың сипаттамасы «Сұйық пен газдың құрамындағы энергия қорын алу және оны механикалық жұмысқа айналдыру әдісі» (РФ патенті № 2059110) менің жалған мәңгілік және сәтті жұмыс істейтін күн қозғалтқышының нұсқасын көрсетеді. Циклдар мен қуатты арттыру үшін бір-біріне қатысты тепе-тең емес екі ортаның қасиеттері - су мен ауа - барынша толық пайдаланылады. Архимед заңы энергияның сақталу заңының салдары ретінде қарастырылады, онда қалқымалы күш су мен ауаны құруға қажетті энергиямен байланысты. Бұл энергияның мөлшері сондай-ақ, мысалы, тығыздық, жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштік сияқты физикалық қасиеттерді анықтайды.
Тығыздықтарды құруға арналған энергия қатынасының бір бөлігі 820 тепе-теңдік коэффициентінде көрінеді және егер біз осы тепе-теңдікті толығымен пайдаланудың жолын тапсақ, біз энергияның 820 есе өсімін аламыз. Тепе-теңдіктің бұзылуы су бағанының астына ауа берілген сәттен бастап пайда болады және ауа көлемінің ұлғаюына және судан жылуды алуына байланысты көтерілген сайын артады, ал ауа су температурасынан төмен температурада беріледі, өйткені «Егер, мысалы, ауа қысымы 4 Атм (0,4 МПа), ал температура +20oC (293 К) болса, онда атмосфералық қысымға дейін кеңейген кезде ол шамамен - 75oC (198 К) дейін суытады, яғни. 95oC температурада». Жылуды кетіру адиабатаға жақын жағдайларда болады, яғни. ең аз жылу жоғалтумен, өйткені Су - жақсы жылу аккумуляторы, бірақ нашар өткізгіш.
Салқындату - бұл су.
ЭНЕРГИЯ АЛУ ПНЕВМОГИДРАВЛИКА ТУРБИНАСЫН ЕСЕПТЕУ (РФ патенттері N 2120058, N 2170364, N 2024780)
Сығылған ауаның көзі ретінде компрессорды қолданамыз. Ең қолайлы компрессорлар оң ығысу және динамикалық түрі болып табылады. Поршеньді компрессор энергияны динамикалыққа қарағанда бірнеше есе аз тұтынады, сондықтан біз ауыстыру компрессорын таңдаймыз - поршеньді:
Сығылған ауаның көзі VP2-10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Біз пневматикалық-гидравликалық турбинаның тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. секундына жұмыс көлемі.
Компрессордың өнімділігі - атмосфералық қысымда компрессорға түсетін ауаның көлемі, яғни. өнімділігі 0,167 м3/с – компрессорға түскенге дейінгі және турбинаға көтерілгеннен кейінгі ауа көлемі. Турбинаның төменгі деңгейінен ауаны бергенде, жоғарғы деңгей арқылы 0,167 м3/с су ығыстырады және сол мөлшер төменгі деңгейдің астына түсіп, су-ауа қоспасын және оның турбина корпусының ішінде қозғалысын жасайды. 0,167 м3/с мәні пневмогидравликалық турбинаның қуатын есептеу кезінде су шығынына сәйкес келеді. Біз гидравликалық турбинаның қуатын есептеу формуласын қолданып есептейміз:
N=9,81·Q·H·тиімділік,
мұндағы 9,81 м/с2 – ауырлық күшінің үдеуі;
Q—су шығыны м3/с;
H – м-дегі бас;
Нақты турбинаның тиімділігі айтарлықтай жоғары мәндерге жетеді және ең қолайлы жағдайларда 0,94-0,95 немесе 94-95% жетеді. Біз қуатты кВтпен аламыз. Жұмыс сұйықтығы су-ауа қоспасы болғандықтан, гидравликалық турбина үшін қуатты есептеу формуласын қолданудың негізділігін растау қажет. Турбинаның ең тиімді жұмыс режимі 0,5 т/м3 тығыздығы бар қоспаны (50% су мен 50% ауадан тұратын) пайдаланатын сияқты. Бұл режимде ауа қысымы турбина корпусындағы абсолютті қысымнан сәл жоғары болады. Компрессордың қысымды құбырынан ауа белгілі бір аралықпен бөлек көпіршіктермен шығады және көпіршіктердің көлемі олардың арасындағы турбина корпусындағы судың көлеміне тең. Көпіршік сфералық сегмент пішінін алады және қозғалмайтын кеңістікте суды тек жоғары қарай ығыстыратын поршень сияқты жұмыс істейді, өйткені оның төмен қарай ағуы жоғары қысыммен, ал бүйірлік ағыны судың сығылмауымен болдырмайды. 0,167 м3/с ауаны тұрақты беру кезінде 0,167 м3/с су ығыстырылады, яғни. 2·0,167 м3/с су-ауа қоспасы турбинаның жоғарғы деңгейі арқылы турбина ішіндегі шығынның жоғарылауымен ығыстырылады, содан кейін
N = 9,81 2 Q 0,5 H тиімділігі = 9,81 Q H тиімділігі
Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғыны алайық және компрессордың техникалық сипаттамалары негізінде атмосфералық қысымды ескере отырып, осы су бағанының астындағы ауаны беру үшін қажетті компрессор қозғалтқышының қуатын анықтайық:
Қондырғының бүкіл биіктігінде су-ауа қоспасының жоғары қарай ағыны байқалады, онда корпустың батыру тереңдігіне тәуелсіз қалқымалы күш кем дегенде 5 жұмыс дөңгелегін орналастыруға мүмкіндік береді. Ұсынылған турбинаның энергетикалық режимі белгілі Airlift сорғысына қарағанда қолайлы жағдайларда жүреді, өйткені Су ағыны турбинадағы су деңгейінен төмен болады, яғни. салмақсыздыққа жақын жағдайларда, сорғыдағы энергияның негізгі көлемін тұтынатын турбина корпусындағы судың айтарлықтай көтерілуінсіз. Турбинаның ПӘК-ін 0,9-ға тең алайық. Бұл жағдайда қуат мынаған тең:
N = 9,81 0,167 2 5 0,9 = 14,7 кВт
Осылайша, біз жұмсалған энергиядан 13 есе көп энергия алдық:
14,7 кВт / 1,13 кВт = 13
Қосымша жұмыс доңғалақтарын орналастыру есебінен қуаттың артуы тәжірибелік үлгілерде расталды. Турбинаның өнімділігі Санкт-Петербург мемлекеттік техникалық университетінде жүргізілген тәжірибелермен жанама түрде расталады. Бұл – техника ғылымдарының докторы, профессор, басқа мәселелер жөніндегі комиссия мүшесі.
3-сурет, 4-сурет
Ресей Федерациясы Үкіметі жанындағы дәстүрлі энергия көздері, «Жаңартылатын энергия көздері және гидроэнергетика» кафедрасының меңгерушісі Елистратов В.В.: «Алайда гидравликалық машиналардың гидравликасына және гидравликалық қозғалтқыштың жұмыс дөңгелегіне ауаны қабылдаудағы көптеген тәжірибелерімізге негізделген. турбинаны кавитациялық эрозияны азайту үшін пайдаланғанда, кавитация көрсеткіштерінің жақсаруымен энергетикалық көрсеткіштердің айтарлықтай төмендегені көрсетілді». Бұл жағдайда тәжірибелер берілген ауа қарсы ағын тудыратынын көрсетеді, ол төменнен жұмыс доңғалағына әсер ете отырып, оның қарама-қарсы бағытта айналуына әкеледі. Бұл дөңгелектің дизайны (1-сурет). Және бұл әсер гидравликалық турбинаның корпусына тең шағын аумақта ауаның аз көлемімен әсер етеді. Ұсынылып отырған қондырғының судан жылу алу және оны механикалық энергияға айналдыру мүмкіндігі бар. Су мен ауа температурасының айырмашылығын ескере отырып, судың температурасы 80oС болғанда (жылу көзі, күн коллекторында қыздырылған су, турбиналарды, компрессорларды салқындату жүйесінде және т.б.), ал ауа температурасы 20oС болғанда, коэффициент. Люссак заңы бойынша ауа көлемінің ұлғаюы тең
1+ (80oC - 20oC)/273 = 1,2
Күш тең болады
N = 14,7 кВт 1,2 = 17,6 кВт
Біздің энергетикалық өсімге деген үмітіміз расталды.
17,6 кВт / 5 = 3,5 кВт 3,5 кВт / 1,13 кВт = бір дөңгелекке 3,1 есе
Ауаны беру үшін қажетті қуатты есептеу кезінде біз атмосфералық қысымды (1 Атмосфера = 10 м су бағанасы) ескердік, бұл көтерілетін ауа турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысымды жеңетінін білдіреді, бұл қысымның қосындысы. турбинадағы су бағаны және атмосфералық қысым және 12 метрлік су бағанының қысымына тең. Турбина корпусының ішіндегі абсолютті қысым ауаның қалқымалы күшімен бейтараптандырылады, бірақ ол корпустың артында болады және турбинаға судың берілуіне әсер етеді. Бұл әсер турбина корпусында жасалған вакуумның су ағынына турбинадағы ауаның барлық көлемінің әсеріне тең (бұл әсер гидравликалық турбинада жоқ) және турбинаның сәйкес конструкциясымен бізде қысымды H = N w.c деп қарастыру құқығы. + 10 м Сонда қуат тең болады
N = 9,81 0,167 м3/с 12 м 5 1,2 0,9 = 106,14 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 93 есе көп энергия алдық.
Орташа ауылды, әскери бөлімді, кемені және т.б. энергиямен қамтамасыз етуге қабілетті неғұрлым қуатты электр станциясын есептейік. Сығылған ауаның көзі ретінде біз келесі техникалық сипаттамалары бар поршеньді компрессор 2ВМ10 - 63/9 аламыз:
Өнімділік - 1,04 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера)
Компрессор білігінің қуаты - 332 кВт
Суды салқындату.
Біз 500 мм тереңдікте орналасқан 10 дөңгелегі бар су бағанының биіктігі 5 м болатын қондырғының есебін жүргіземіз. Атмосфералық қысымды ескере отырып, 5 м су бағанының астындағы ауаны беруге арналған компрессорлық қозғалтқыштың қуаты тең
5 м (332 кВт / 100 м) =16,6 кВт
Орнату қуаты
N= 9,81 · 1,04 м3/с · 15 м · 10 · 1,2 · 0,9 = 1652 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 99 есе көп энергия алдық.
Осылайша, қымбат бөгет пен шлюз салмай-ақ, кез келген климаттық аймақта су мен ауаның табиғи теңгерімсіздігін пайдалана отырып, сарқылмайтын энергия көзінен экологиялық таза жолмен судың газдық құрамын бір мезгілде жақсарта отырып, кез келген мөлшерде энергия алуға болады. техника, бағалы ауылшаруашылық жерлерін су баспай, т.б.
ЭНЕРГИЯНЫҢ ГИДРАВЛИКАЛЫҚ ҚОҚЫМЫН ЕСЕПТЕУ
(РФ патенттері N 2003830, N 2160381)
Сығылған ауаның көзі VP2 - 10/9 поршенді компрессор болып табылады.
Өнімділік - 0,167 м3/с
Соңғы қысым, МПа - 0,9 (9 Атмосфера).
Компрессор білігінің қуаты - 56,5 кВт
Суды салқындату.
Біз пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың тиімділігін жұмсалған және алынған қуатты салыстыру арқылы бағалаймыз, яғни. өндірілген жұмыс көлемі
секундта менікі. Компрессордың өнімділігі - компрессорға түсетін ауа мөлшері, яғни. атмосфералық қысымдағы ауа көлемі. Сонда 0,167 м3/с - компрессорға кіретін жердегі және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың жоғарғы қалтқысының шығысындағы ауаның көлемі суретте көрсетілген. 3. Қалтқылар ауадан босатылып, қозғалтқыш корпусындағы су деңгейінен төмен сумен толтырылады. Ауа қысымы 9 атм болса, оны биіктігі 90 м су бағанының астына беруге болады, 0,4 м/с көтерілу жылдамдығында көтерілу уақыты 225 секунд болады, ал бағанның бүкіл биіктігінде болады. қозғалыстағы қалқымалардағы ауа. Өлшеу нәтижесінде 0,4 м/с көтерілу жылдамдығы анықталды.
Су бағанасы мен компрессордың өнімділігін сақтай отырып, оның ұлғаюы немесе төмендеуі қалтқылардың көлденең өлшемдерінде ғана көрінеді, яғни. ұзындығы мен ені бойынша, өйткені ауа мөлшері артады немесе азаяды, бұл өз кезегінде күшті арттырады немесе азайтады және ауа-гидравликалық қозғалтқыштың қуатына әсер етпейді. Қалқымалардың өлшемдерін тек көлденеңінен өзгерту су бағанасын сақтай отырып, қажетті көлемді қалтқыларды жасауға мүмкіндік береді.
Атмосфералық қысымды ескере отырып, 90 м тереңдікте компрессорлық қысым құбырының шығысындағы ауаның көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 10 Атм = 0,0167 м3/с
өйткені 10 м су бағанының қысымы 1 Атм, ал ауа көлемінің бастапқы көлемнің мәніне ұлғаюы әрбір 10 м көтерілу кезінде орын алады. Егер ауаның көлемі өзгермесе, онда көтерілу кезінде ол тең көлемді алады
0,0167 (м3/с) 225 с = 3,757 м3
Көтерілу кезінде ауа көлемінің ұлғаюын ескере отырып, көлемі тең болады
3,757 м3 10 атм = 37,57 м3
Жылулық кеңею коэффициентін ескере отырып, көлемі тең
37,57 м3 1,2 = 45,084 м3
1 м3 ауаның қалқымалы күші 1000 кг с-қа тең
Бұл ауа көлемі көтерілген кезде пайда болады
тең жұмыс
45,084 тС ·0,4 м/с =18,033 тК · м/с
немесе 18033 кг С м/с
1 кг C m = 9,81 Вт, содан кейін қайта есептегенде біз аламыз:
18033 кг S м/с 9,81 = 176903,73 Вт немесе 176,9 кВт
Алынған қуатқа қалтқыны ауамен толтыру және одан суды ығыстыру кезінде пайда болатын реактивті күш есебінен қайтарылатын энергияның кемінде 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
176,9 кВт + 18 кВт = 194 кВт
Біз жұмсаған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық.
Ауа-гидравликалық қозғалтқыштың механикалық тиімділігі айтарлықтай жоғары болады, өйткені жұмыс сумен тұрақты майлау жағдайында жүреді, ал қалтқылар өзара теңестіріледі. Компрессор қозғалтқышының қуатын қарастыру кезінде компрессордың тиімділігі ескеріледі. Ауа-гидравликалық қозғалтқыш тежегішпен жабдықталған және қозғалыс кезінде тоқтайды, ал ауа қалқында қалады және келесі жолы іске қосылғанда энергия шығыны қажет емес, өйткені Тежегіштер босатылған кезде қалтқыларда қалған ауа қозғалтқыштың жұмыс істеуіне әкеледі.
Біз 90 м биіктіктегі су колоннасының астындағы ауаны беруге қабілетті коммерциялық өндірілген компрессор үшін есептеулер жасадық, бұл су қоймаларындағы понтондарға пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштарды орналастыру арқылы су электр станцияларының тиімділігін арттыруға арналған нұсқа. Құйрық суын пайдаланатын су электр станцияларының тиімділігін арттыру No 2059110 өнертабыстың сипаттамасында көрсетілген. Пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштардың конструкциясы металды аз тұтынумен сипатталады, өйткені жеңіл рамалардан тұрады. Кез келген өзен, тоған, бұлақ, термиялық бұлақ, салқындату мұнарасы энергия көзіне айналуы мүмкін. Су электр станциясында судың төменгі жылы қабаттарының үстіңгі салқын қабаттарымен араласуы, бір мезгілде жылуды алып тастау арқылы судың температурасы теңестіріледі. Энергияны үнемдеудің қажеті болмайтыны өте маңызды, өйткені Оны алу үшін табиғи теңгерімсіздікті пайдалана отырып, біз Жердің энергетикалық теңгерімсіздігін арттырмаймыз, керісінше, жылу ластануының салдарын жоя отырып, оны қайтарамыз. Күн энергиясына келетін болсақ, біз оны алғанымыздан көп тұтынбаймыз.
Біз энергия өндірудің өнеркәсіптік нұсқасын қарастырдық, бірақ 3-4 кВт электр станцияларына үлкен қажеттілік бар. Оның өлшемін қарастырайық. Су бағанының биіктігі 2 м болатын қондырғының биіктігін алайық Бірдей компрессорды пайдаланып (тек есептеу үшін) біз 2 м су бағанының астына ауа беру үшін компрессорлық қозғалтқыштың қуатын анықтаймыз:
N = (2 м 56,5 кВт) / (90 м + 10 м) = 1,13 кВт
Компрессордың өнімділігі - 0,167 м3/с
2 м су бағанасы 0,2 атм қысым жасайды, содан кейін атмосфералық қысымды ескере отырып, 2 м тереңдіктегі ауа көлемі тең болады.
0,167 (м3/с) / 1,2 Атм = 0,139 м3/с
2 м тереңдіктен көтерілу уақыты
2 м / 0,4 (м/с) = 5 сек
5 секундтан кейін пневматикалық гидравликалық қозғалтқыштың қалтқылары көтерілу кезінде көлемнің ұлғаюын және термиялық кеңею коэффициентін ескере отырып, қозғалыс жағдайында болады.
0,139 (м3/с) 5 сек 1,2 Атм 1,2 = 1 м3
Беткейлеу кезінде жұмыс орындалады
1000 кгС ·0,4 м/с = 400 кгС·м/с
Секундтағы жұмыс қуат дегенді білдіреді.
1 кгС м = 9,81 Вт, онда қуат болады
N = 9,81 Вт 400 = 3924 Вт = 3,924 кВт
Қайтарылған қуаттың 30% қосу арқылы біз мынаны аламыз:
3,924 кВт + 0,34 кВт = 4,263 кВт
0,9 механикалық тиімділікпен біз қуат аламыз
N = 4,263 кВт 0,9 = 3,84 кВт
Біз жұмсалған энергиядан 3,4 есе көп энергия алдық:
3,84 кВт / 1,13 кВт = 3,4
Ұсынылған энергия өндіру әдісінің тиімділігін тағы бір рет тексеру үшін оны сорғы немесе реверсивті гидравликалық турбинаның көмегімен жоғары деңгейлі резервуарға су айдау кезіндегі сорғылық электр станциясының тиімділігімен салыстырайық. турбинада төменгі деңгейде. Бұл жағдайда 100% тиімділікпен жұмсалғанға тең энергия мөлшерін алуға болады. 0,167 м3/с өнімділігімен 90 м биіктікке су беру үшін сорғы қозғалтқышының қуатын анықтайық:
N = (9,81 ·0,167м3/с ·90 м)/ 0,75 = 196,5 кВт
Алынған қуатты 56,5 кВт-қа тең компрессорлық қозғалтқыштың қуатымен салыстырайық, өнімділігі 0,167 м3/с ауа, бірдей көлемдегі суды 90 м биіктікке ығыстырып, оны турбинаға беріп, 196,5 алуға қабілетті. кВт, ал энергияны 3,5 есе аз жұмсайды. Сонымен қатар, су бағанының бүкіл биіктігінде қозғалыстағы ауа қалады, ол да жұмыс істейді, бұл жоғарыда келтірілген есептеумен расталады. Біз графикте ұсынылған әдісті енгізу мүмкіндіктерін қосымша қарастырамыз (2-сурет)
Графиктен ауаның қалқымалы күшінің әрекеті бірден Vo көлемінен басталатыны шығады. Көлеңкеленген бөлік – қысымды еңсеру үшін компрессор энергиясы жұмсалатын су бағаны Н, Vo – Н тереңдіктегі ауа көлемі, Vk – көтерілу кезінде қысымның төмендеуі нәтижесінде кеңейген ауа көлемі, Vq ауаның тиімді көлемі болып табылады. График пневматикалық-гидравликалық қозғалтқыш үшін жұмыстағы ауа мөлшері Vq-ға тең, ал пневматикалық-гидравликалық турбина үшін Vk-ға тең ауа көлемі маңызды екенін көрсетеді, өйткені онда судың ығыстырылған көлемі жұмыс істейді, бұл олардың тиімділігінің айырмашылығын түсіндіреді.
Энергия көзінің сарқылмайтындығы, абсолютті экологиялық тазалығы, қоршаған ортаны белсенді түрде жақсарту, өндірудің қарапайымдылығы және энергияға қажеттіліктің артуы кезінде тез өтелуі сарқылмас нарықты қамтамасыз етеді, ал дизайнның әртүрлілігі - оларды қолданудың кең мүмкіндігі.
