Електроенергетична установка

Електроенергетична установка, що містить вертикально встановлену витяжну трубу та блок 3 циліндрів, під'єднаний до повітряного трубопроводу і зовнішнього повітряного середовища, та електрогенератора, який через перетворювач зворотно-поступального руху з'єднаний з повітрянопоршневим насосом. Оснащення електроенергетичної установки, що заявляється, повітряно-поршневим насосом, який через механізм синхронізації роботи циліндрів під'єднаний повітряним трубопроводом до витяжної труби та зовнішнього повітряного середовища, що дозволяє за рахунок перепаду атмосферного тиску у витяжній трубі та зовнішнім повітряним середовищем забезпечити переміщення поршнів в циліндрах повітряно-поршневого насоса, які, в свою чергу, за допомогою перетворювача зворотно-поступального руху в обертовий забезпечують роботу електрогенератора, перетворюючи механічну енергію роботи насоса в електричну, дозволяє забезпечити роботу електроенергетичної установки незалежно від погодних умов, підвищити надійність роботи та підвищити ККД електроенергетичної установки. Використання щонайменше двохциліндрового повітряно-поршневого насоса, у якості приводу для електрогенератора, розміщеного зовні вертикально встановленої витяжної труби, дозволяє здійснювати переміщення поршнів назустріч один одному і таким чином відмовитись від використання противаг для урівноваження ваги поршневої системи насоса. Використання чотирьохциліндрового повітряно-поршневого насоса дозволяє повністю уникнути положення при якому поршні насосів можуть опинитися в «мертвій» точці. Тиск атмосферного повітря Ра змінюється в залежності від висоти над поверхнею землі від Ра=1,033кг/см2 до Ра=0,00кг/см2 у космосі. Таким чином, якщо з'єднати будь-який високий повітряний прошарок з нижнім повітряним прошарком жорстким суцільним повітропроводом (наприклад, вертикально встановлена витяжна труба), то в повітропроводі буде створений постійний безперервний потік повітря, маса і швидкість якого буде залежати лише від поперечного перерізу повітропроводу та його висоти. Тобто енергія повітряної маси, яка переміщується з нижнього шару атмосфери у верхній шар через жорсткий суцільний повітропровід може бути перетворена в таку саму кількість енергії будь-якого виду (механічну, електричну, теплову та ін.). На Фіг.1 зображена схема електроенергетичної установки, на Фіг.2 схема роботи повітрянопоршневого насоса при переміщення поршнів насоса назустріч один одному. Зображення пояснюють, але не обмежує обсяг прав, що заявляються. Електроенергетична установка складається з вертикально встановленої витяжної труби 1 з повітряним трубопроводом 2, повітряно-поршневого насоса 3 з механізмом синхронізації роботи циліндрів 4, перетворювача зворотно-поступального руху 5 та електрогенератора 6. Електроенергетична установка працює наступним чином. Блок перетворення механічної енергії в електричну включається при запуску в роботу повітря 51425 4 но-поршневого насоса 3. Механізм синхронізації роботи циліндрів 4 забезпечує послідовне з'єднання порожнин циліндрів до повітряного трубопроводу витяжної труби 1 і зовнішнього повітряного середовища, за рахунок перепаду атмосферного тиску у витяжній трубі та зовнішнім повітряним середовищем забезпечується переміщення поршнів насосів назустріч один одному. Різниця тиску в різних порожнинах циліндрів досягається тим, що з однієї порожнини відсмоктується розріджене повітря витяжною трубою, а друга наповнюється атмосферним повітрям. При досягненні поршня одного циліндра верхнього положення, а поршня іншого циліндра нижнього положення відбувається автоматичне переключення з'єднання порожнини циліндрів до зовнішнього повітряного середовища і повітряного трубопроводу витяжної труби. Рух поршнів насоса за допомогою перетворювача зворотно-поступального руху 5, наприклад, кривошипно-шатунного механізму та колінчатого вала, передається на електрогенератор 6, таким чином механічна енергія перетворюється в електричну. Для дослідження роботи електроенергетичної установки були проведені експериментальні випробування по перевірці потужності установки за умови використання вентиляційної труби Черкаського заводу «Хімволокно». Результати випробувань, розрахунок потужності та ККД електроенергетичної установки: Висота труби Нтр=150м Діаметр труби Дтр=8м 2 2 Площа труби Sтр= R =50,24м Тиск повітря зовні труби на відмітці 00м (757мм.рт.ст.) АД0=1,0289кГ/см2 Тиск повітря в трубі на відмітці +8,0м АДв=0,9997кГ/см2 Різниця тисків Рр=АД0-АДв=0,0292кГ/см2 Швидкість потока повітря всередині труби Vп=3,3м/сек. Кількість повітря, що проходить через трубу 3 В=165,792м /сек Вага повітря, що проходить через трубу Рв=165,792м3/с×1,225кГ/м3=203,1кГ/сек. Потужність повітряної маси, що проходить через трубу Nз.п.=203,1кГ/сек.×150м=30465кгм/сек.:102кГ/сек.=2 98,68кВт. В цьому випадку у відповідності до даних, наведених «Датской ассоциации производителей ветротурбин» розрахункова потужність вітроенергетичної установки, яка реалізує спосіб за патентом Украины №54123 розраховується за формулою Nу1=0,5×1,225×35,94=22Вт/м2, таким чином Ny1oбщ=22Вт/м2×50,24м2=1105,3Вт Відповідно ККДу1общ=(1,1кВт×100%)/298,68кВт=0,37% Якщо розраховувати теоретичну потужність повітряно-поршневих насосів по циклу Карно, то можна допустити що температура та різниця тиску в протилежних порожнинах насоса є постійні величини, а об'єм повітря, що потрапляє до витяжної труби є величина змінна при переміщенні поршня. Верхня порожнина циліндра з'єднана із зовнішньою атмосферою Ратм.=1,0289кГс/см2, а нижня 5 51425 порожнина з'єднана з витяжною трубою, в якій тиск Рвн=0,9997кГс/см2. Різниця тиску в нижній та верхній порожнині Ратм-Рвн=0,0292кГс/см2 діє на кожний см2 поршня, якщо припустити, що діаметр поршня Д=200см, а хід поршня L=100см, то Sпоршня = 31400см2, то під дією тиску Pп=S×Р=31400см×0,00292кГс/см2=916,88кГс поршень переміщується вниз і примушує перетворювач зворотно-поступального руху здійснювати оберт вала електрогенератора на 180°, а механізм синхронізації роботи циліндрів з'єднувати нижню порожнину циліндра з зовнішньою атмосферою, а верхню порожнину циліндра з витяжною трубою, під дією чого поршень зусиллям Рн=916,88кГс буде переміщатися вверх і вал електрогенератора обернеться від 180° до 360°, за один подвійний хід поршня 2L=2М, потужність повітряно-поршневого насоса дорівнює N=2L×Рн=2м×916,88кГм:102кГм=24,45кВт/об. Таким чином, блок перетворення механічної енергії в електричну за один оберт генератора Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 буде виробляти Nм=24,45кВт/об., при витраті повітря на один оберт Дв=6,28м3/об×4=25,12м3/об. Якщо через витяжну трубу проходить 165,792м3/сек, то за 1сек. вал генератора повинен 3 3 зробити 165,792м /сек.:25,12м /об=6,6об/сек. і потужність електроенергетичної установки буде 97,8кВт/об×6,6=645,48 кВт. Виходячи з того, що по циклу Карно дійсна потужність складає 80% від розрахункової, потужність електро-енергетичної установки буде Nyз.=0,8×645,5кВт=516,4кВт., а ККД=(516,4кВт×100%)/298,68кВт=172,9%. Таким чином запропонована електроенергетична установка за розрахунками має високу потужність та підвищений ККД у порівнянні з вітроенергетичними установками. Запропонована електроенергетична установка не здійснює негативного впливу на навколишнє середовище на відміну від ТЕЦ, ГРЕС та АЕС, може бути побудована в будь-якому місці і використовуватись як автономна система електропостачання. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601