Спосіб нагрівання води та отримання водяної пари

Спосіб нагрівання води та отримання водяної пари, який включає використання енергії блискавки, який відрізняється тим, що для отримання більшої кількості енергії використовують феєрверкові або сигнальні ракети. (19) (21) a200804073 (22) 31.03.2008 (24) 10.02.2010 (46) 10.02.2010, Бюл.№ 3, 2010 р. (72) ГОЛУБЧАК ІВАН ВАСИЛЬОВИЧ, ЯНИШІВСЬКИЙ МИРОСЛАВ ЯРОСЛАВОВИЧ, ТИМЧИШИН ВІТАЛІЙ БОГДАНОВИЧ, ДЯКІВ ЮЛІЯ МИХАЙЛІВНА (73) ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ 3 æ 2H ö - 4 N = nph2 ç - 1÷10 [4] è h ø де N – кількість розрядів на рік, n – кількість ударів блискавки в 1кв.км на рік, Н – висота грозової хмари, h – висота грозовловлювача. Якщо висота штиря складає 20м, то кількість ударів блискавки становитиме 29 на рік. А якщо висоту доводити до 25м, 30м, 35м, то можна отримувати 37, 44, 51 розрядів відповідно. Як бачимо кількість отриманих розрядів зростає прямо пропорційно до висоти конструкції, але постійно збільшувати висоту неможливо через значне ускладнення і удорожчення конструкції, внаслідок чого є зміст шукати інші способи збільшення ефективності аналогічних установок без значного ускладнення і збільшення висоти. За прототип взято патент UA 21773 [5]. Його недоліками є: екстенсивний спосіб отримання енергії, а також значна металомісткість установки, не малі затрати на спорудження високих антен, недосконала конструкція запобіжника. Одним із варіантів вирішення цих проблем є запропонований спосіб. Він полягає у тому, щоб поряд із грозовловлювачем проводити запуск сигнальних ракет, які залишатимуть за собою слід з нагрітого повітря і незгорілих часток палива, що збільшуватиме провідність у цій області та створюватиме канал, по якому грозовому розряду буде значно легше добратися до грозовловлювача. Загалом ракети здатні достатньо швидко досягнути необхідної висоти. Частинки незгорілого палива, а також підвищення температури зменшують пробивну напругу, так як Uпробою ~ 1/Т [6], що сприяє проходженню розряду по цьому каналі. Принципова схема установки подана на Фіг.2. Установка 1 запускає ракету 2, що залишає за собою слід 3. Виходячи iз вищесказаного, імовірність пробою в цій області зростає, внаслідок чого грозовий розряд 4 проходить по сліду, наближаючись до грозовловлювача 5, потрапляє в область дії останнього і через грозовловлювач підводиться до установки 6. Для підтвердження проведено моделювання (Фіг.3): високовольтний блок живлення 7 з'єднаний з обкладкою конденсатора 8. Замість іншої обкладки використано антену 9, що заземлена через запобіжник 10. Паралельно запобіжнику підключено нагрівальний елемент 11. При пробої запобіжник перегоряє і на нагрівник спрямовується практично вся енергія розряду, що приводить до його нагрівання. Це фіксується за допомогою термопари 12 і гальванометра 13. Установку можна автоматизувати, якщо вловлювати перешкоди створені грозовими розрядами. Для цього пропонується наступна схема (Фіг.4): 47431 4 когерер 14, обмежений металічною трубою 15 як екраном, реагує на перешкоди, створені розрядом над ним, внаслідок чого спрацьовує реле 16, замикає контакти 17, за рахунок чого надалі знаходяться у замкненому стані і контакти 18, чим розпочинає запуск ракет. Це приводить до того, що як тільки над установкою відбудеться перший грозовий розряд установка спрацює і запустить ракети, щоб спрямувати наступні розряди на грозовловлювач. Схема живиться від джерела живлення 19. Запобіжник в установці пропонується модифікувати за допомогою наступної схеми (Фіг.5): металічний провідник 20 пропонується з'єднувати не безпосередньо з запобіжником, а розмістити у воді поряд з ним керамічні коробки 21, накриті зверху діелектричними кришками 22. З першої коробки кришка знята. При проходженні розряду блискавки між металічним вістрям 23 і провідником 20 відбувається пробій, внаслідок чого спрацьовує перший запобіжник. Оскільки вістря 23 нагріється, то запалить бікфордів шнур 24, який догорить до порохового заряду 25 і підірве його, зірвавши кришку з другої секції. Оскільки перший запобіжник уже спрацював, то при наступному розряді пробій відбудеться між провідником 20 і металічним вістрям 26, що викличе спрацьовування другого запобіжника і так далі. Запропонований спосіб було перевірено моделюванням на установці (Фіг.6), що складається з високовольтного блоку живлення 27 і підключеного до обкладок конденсатора 28. При вибухові петарди 29 у дев'яти випадках з десяти у системі виникав пробій, що підтверджує доцільність запропонованого способу. Література: 1. Стаханов И.П. О физической природе шаровой молнии. - М.:, Энергоатомиздат, 1985, - С. 193. 2. Колобков Н.В., Мезенцев В.А. Грозные явления атмосферы. - М.:, Государственное издательство географической литературы, 1951, - С.20, С.18, -С55. 3. Базелян Э.М., Горин В.И., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. Л.:, Гидрометеоиздат, 1987, -С.15. 4. Анастасиев П.И., Зеленецкий М.М., Фролов Ю.А. Молниезащита зданий и сооружений. -М.:, Энергия, 1975, -С.6. 5. Голубчак І.В., Тимчишин В.Б. Спосіб нагрівання води та отримання водяної пари /Патент UA 21773. 6. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. -М.:, Государственное энергетическое издательство, 1962, -С.71. 5 47431 6 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 47431 8 Підписне Тираж 28 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