Спосіб отримання механічної енергії якштеса

1. Спосіб отримання механічної енергії, до якого входить нагрівання робочої речовини в нагрівачі, перетворення частини внутрішньої енергії робочої речовини в механічну енергію за допомогою теплової машини, охолодження робочої речовини, що відпрацювала в охолоджувачі, її наступне надходження до нагрівача, який відрізняється тим, що о холодження відпрацьованої робочої речовини в охолоджувачі провадиться до температури, нижчої ніж температура навколишнього середовища, за допомогою холодильного пристрою, а нагрівання робочої речовини в нагрівачі прова 3 71157 4 розширюючись, рухає поршень, тим самим викоробочої речовини у нагрівачі за рахунок внутрінує роботу за рахунок частини своєї внутрішньої шньої енергії навколишнього середовища дозвоенергії. Пара, що відпрацювала і внаслідок цього ляє на першому етапі отримати різницю темперачастково охолонула, ви штовхується з циліндра до тур між робочою речовиною і довколишнім холодильника, де вона втрачає ще частину своєї середовищем, а на другому етапі використовуючи внутрішньої енергії, скраплюючись на рідину. Ця вказану різницю температур, нагрівати робочу рідина надходить до нагрівача. речовину за рахунок внутрішньої енергії довколиДалі цикл повторюється. шнього середовища, і таким чином зменшити ексГоловним недоліком вищевказаного засобу плуатаційні витрати на паливо. отримання механічної енергії є також великі виПодальше нагрівання робочої речовини у дотрати, пов'язані з використанням палива і зв'язане датковому нагрівачі провадиться після нагрівання з цим забруднення довколишнього середовища. робочої речовини у нагрівачі. Вказане нагрівання Відомі також засоби отримання механічної відтворюється у теплообміннику за рахунок різниці енергії, що використовують природні джерела температур між конденсатором холодильного приенергії - теплову енергію сонця, кінетичну та потестрою і навколишнім середовищем. Як відомо, нційну енергію води, кінетичну енергію вітру та температура конденсатора холодильного приінші. строю при роботі завжди вища, ніж у довколишПеревагами вказаних засобів отримання менього середовища, що дозволяє збільшити темпеханічної енергії є низькі експлуатаційні витрати, ратур у робочої речовини, і крім того, корисно обумовлені використанням природних джерел використати внутрішню енергію, що утворюється у енергії, і зв'язана з цим відсутність забруднення конденсаторі холодильного пристрою при його довколишнього середовища. роботі, і цим самим знизити витрати на паливо. Недоліками цих засобів отримання механічної Нагрівання робочої речовини у котлі після її нагріенергії є залежність від наявності або відсутності ву у додатковому нагрівачі провадиться за рахунок вітру, сонячної погоди, запасів води у резервуарах теплообміну між робочою речовиною та паливом, гідростанцій, а також їх неавтономність - прив'язка що спалюється, за рахунок чого збільшується темдо джерел енергії. пература робочої речовини при входженні її до Метою винаходу є зменшення експлуатаційних теплової машини. Це дозволяє збільшити кількість витрат на паливо та пов'язана з цим відсутність механічної енергії, що відтворюється по винайдезабруднення довколишнього середовища при ному засобу під час пускових і пікових навантаумові, що вказаний засіб використовується в отожень. При цьому зменшуються витрати палива в чуючому середовищі, температура якого вище порівнянні з відомими засобами за рахунок того, абсолютного нуля. що при однакової кількості виробленої механічної Вирішення цього завдання у засобі Якштеса енергії, у засобі, що заявляється, частину внутрідля отримання механічної енергії, що заявляється, шньої енергії робоча речовина отримує за рахунок до якого входять нагрівання робочої речовини в охолодження оточуючого середовища у нагрівачі, нагрівачі, перетворення частини внутрішньої енеррозташованому перед котлом і додатковим нагрігії робочої речовини у механічну енергію за доповачем. могою теплової машини, охолодження робочої Використання додаткового охолоджувача доречовини, що відпрацювала у о холоджувачі, її назволяє за рахунок передачі частини внутрішньої ступне надходження до нагрівача, досягається енергії робочої речовини оточуючому середовищу тим, що о холодження відпрацьованої робочої реза допомогою теплообмінника, зменшити темпечовини у охолоджувачі провадиться до темпераратур у робочої речовини, що дозволяє спрямувати тури нижче, ніж у довколишнього середовища за до охолоджувача, діючого від холодильного придопомогою холодильного пристрою, а нагрівання строю, більш охолоджену робочу речовину, завдяробочої речовини в нагрівачі провадиться за рахуки чому у вказаному охолоджувачі речовина охонок внутрішньої енергії довколишнього середовилоджується до більш низької температури, що ща. дозволяє відтворити більшу різницю температур Крім того, після нагрівання робочої речовини у між робочою речовиною та довколишнім середонагрівачі за рахунок внутрішньої енергії навколишвищем, завдяки чому робоча речовина отримує нього середовища провадиться подальше нагрібільшу кількість внутрішньої енергії з довколишвання робочої речовини у додатковому нагрівачі нього середовища за рахунок теплообміну між за рахунок внутрішньої енергії конденсатора холоробочою речовиною в нагрівачі і навколишнім седильного пристрою. редовищем, що в свою чергу дозволяє зменшити Після нагрівання робочої речовини у додатковитрати палива для відтворення цього засобу для вому нагрівачі провадиться нагрівання робочої отримання механічної енергії. речовини у котлі за рахунок спалення палива, а Принцип винайденого засобу ґрунтується на перед охолодженням робочої речовини у о холозаконі збереження енергії. Як відомо, у будь-якого джувачі холодильного пристрою, робоча речовина засобу для отримання механічної енергії, що викоохолоджується у додатковому охолоджувачі за ристовується у теплових двигуна х, кількість енеррахунок передачі частини своєї внутрішньої енергії гії, отриманої при спалюванні палива. Qпалива дорінавколишньому середовищу. внює сумі теплових витрат Q витр. та відтвореної Охолодження відпрацьованої робочої речовикорисної енергії Qкор. ни у охолоджувачі до більш низької температури, Qпалива=Q витр.+Qкop. ніж у навколишнього середовища за допомогою Причому Qвитр., розсіюється у довколишньому холодильного пристрою та подальше нагрівання середовищі. З іншого боку, під час здійснення пев 5 71157 6 ної роботи (наприклад, під час руху автомобіля), на приблизно однакова, яка практично вичерпала вироблена у двигуні корисна енергія цілком витрарезерви зменшення. чається на здолання сил опору Qoпі p (наприклад, у Одним з головних параметрів різних холодиавтомобіля, що рухається - на нагрівання та перельних пристроїв є відношення потужності охоломішування розсікаємого повітря, на нагрівання джувача до споживаної на роботу пристрою потушин, шляху і т.і.) і також розсіюється у довколишжності, що має назву холодильний коефіцієнт К. ньому середовищі. N K = охол. Qкop.=Q oпіp . Nпр Таким чином, у довколишнє середовище внаСпоживану на роботу холодильного пристрою слідок роботи будь-якого теплового двигуна видіпотужність можна представити як ляється уся внутрішня енергія, що відтворюється під час згоряння палива незалежно від кількості = Nнагр. - Nохол , Nпр корисної роботи, виробленої двигуном. Ту ж саму де Nнагр. - потужність нагрівача (конденсатора) кількість палива можна спалити поза тепловим двигуном, при цьому в оточуюче середовище вихолодильного пристрою. ділиться така ж сама кількість внутрішньої енергії. Nохол. Таким чином K = . Роботу, що виробляє тепловий двигун, можна Nнагр. - Nохол. уявити як результат теплообміну, що відбувається У кращих сучасни х холодильних пристроїв, що у дві стадії. пропонуються до продажу, величина згаданого Перша стадія - отримання у тепловій машині холодильного коефіцієнту досягає 4 і має тенден(циліндрі двигуна) корисної енергії - Qкop. (знак цію до збільшення. Треба відзначити, що сучасна "мінус" внаслідок того, що робоча речовина під час наука не передбачає обмежень для підвищення цього охолоджується) за рахунок розширення роцієї величини. бочої речовини. Друга стадія - подолання сил опоЯк відомо, кількість корисної енергії, яку вирору при використанні отриманої корисної енергії: бляє тепловий двигун, обмежена термічним кое+Qкop. (знак "плюс" внаслідок того, що під час вифіцієнтом корисної дії (к.к.д.), який завжди менше конання роботи завжди виділяється внутрішня одиниці і дорівнює енергія або еквівалентні види енергії - кінетична, потенційна і т.і.). Qнагр - Qохол к.к. д. = -Qкop.+Q oпіp .=0 Qнагр. Такий двостадійний теплообмін у засобі, що заявляється, виконується за рахунок охолодження де Qнагр. - енергія віддана нагрівачем довколишнього середовища і виконання за рахуQохол. - енергія, одержана охолоджувачем (Див. нок цього корисної роботи. Кузьмичев В.Е. «Законы и формулы физики». Винайдений засіб для отримання механічної Справочник. Киев: «Наукова думка». 1989, енергії, як і кожний з відомих засобів, що реалізустор.191). ється за допомогою теплових двигунів, використоЗавдяки тому, що енергія і потужність є еквівує задля свого здійснення внутрішню енергію валентними величинами, це співвідношення можробочої речовини, яка у даному випадку, за умона уявити: вою, що температура довколишнього середовища вище абсолютного нуля, відбирається у довколиNнагр. - Nохол к.к .д. = шнього середовища за допомогою нагрівача. Nнагр Загальна потужність, яка отримується по засобу, що заявляється, дорівнює: де Nнагр та Nохол - відповідно потужність, віддаNзаг. = Nкор. + Nвн.тер . + N x.n. , на нагрівачем та одержана охолоджувачем. З наведених формул видно, що коефіцієнт коде Nкор - корисна потужність, що йде на виконан. рисної дії практично є величиною, оберненою по ня корисної роботи; співвідношенню до холодильного коефіцієнта К. Nвн.тер. - потужність, яка витрачається на переТаким чином, незважаючи на традиційні для засобів отримання механічної енергії за допомоборення сил внутрішнього тертя; гою теплових двигунів вади, обумовлені наявністю Nx.n. - потужність, що витрачається на роботу хотермічного к.к.д., у засобі, що заявляється викорилодильного пристрою. стовуються нові вищевказані істотні ознаки, які Працездатність винайденого засобу забезпезабезпечують виконання мети винаходу. чується при умові, що корисна потужність Підсумовуючи згадане, можна зробити висноNкор. ³ 0 , тоді Nкор. ³ Nзаг. - Nвн.тер. - N x.n. , вок, що у засобі для отримання механічної енергії, що заявляється, корисна робота виконується за або Nзаг ³ Nвн.тер . + N x.n. рахунок використання частини внутрішньої енергії З цієї формули очевидно, що задля підвищендовколишнього середовища. Корисна робота, згідня загальної, а отже і корисної потужності, треба но з законом збереження енергії, розпорошується зменшити витрати на внутрішнє тертя, а також в кінцевому підсумку у вигляді внутрішньої енергії зменшити потужність, що витрачається на роботу у довколишньому середовищі (або перетворюєтьхолодильного пристрою. ся в інші еквівалентні види енергії), причому по Потужність, що витрачається на внутрішнє текількості ця енергія рівна, а по знаку - протилежна ртя для різноманітних теплових двигунів є величи 7 71157 8 енергії, що була забрана у довколишнього середовина. У додатковому нагрівачі 5 - за рахунок конвища. денсатора холодильного пристрою, температура Завдяки цьому, при здійсненні засобу для якого завжди при роботі вища, ніж у довколишньоотримання механічної енергії, що заявляється, го середовища, у котлі 6 - за рахунок спалення зберігається температурний баланс в оточуючому палива. середовищі, крім того, в це середовище не проваПісля того, як температура робочої речовини в диться викидів шкідливих речовин, що обумовлено охолоджувачі 1, а також на вході у теплову машиневикористанням палива, завдяки чому відсутні ну 7 досягне заданих значень, вмикають теплову також експлуатаційні витрати на паливо. Це вказує машину 7, потрапляючи в яку рідка робоча речона виключну економічність та екологічну безпечвина розширюється до пароподібного стану, заність цього засобу за умовою забезпечення його вдяки чому охолоджується, рухає поршень теплоавтономності та відсутності прив'язки до традиційвої машини 7, виробляючи механічну енергію за них природних джерел енергії. рахунок частини внутрішньої енергії робочої речоНа наведеному кресленні зображено пристрій вини. Після виходу з теплової машини 7 пароподідля здійснення засобу для отримання механічної бна робоча речовина охолоджується у додатковоенергії, що заявляється. му охолоджувачі 8 за рахунок теплообміну з Пристрій складається з охолоджувача 1 холодовколишнім середовищем, після чого подається в дильного пристрою (на кресленні пристрій не поохолоджувач 1. казан), з'єднаного трубопроводом (на кресленні не Далі цикл повторюється. позначений) з насосом 2, спорядженим клапаном Котел 6 використовується тільки для здолання 3. Насос 2 за допомогою трубопровода (на креспікових навантажень при впровадженні в дію засоленні не позначен) послідовно з'єднаний з нагрівабу, що заявляється, та вимикається при звичайних чем 4, додатковим нагрівачем 5 холодильного робочих навантаженнях. пристрою та котлом 6, який з'єднаний з тепловою В якості робочої речовини можна прийняти рімашиною 7, яка, в свою чергу, з'єднана через додини, температура кипіння яких нижча, ніж темпедатковий охолоджувач 8 з охолоджувачем 1 холоратура довколишнього середовища, наприклад дильного пристрою. галоїдоводні (фреони), аміак та т.і. Охолоджувач 1 холодильного пристрою, нагріДовколишнім середовищем, у якому відтворювач 4, додатковий нагрівач 5 холодильного приється засіб, що заявляється, може бути повітря строю, котел 6 та додатковий охолоджувач 8 явабо вода. ляють собою теплообмінники. Увесь пристрій В якості теплової машини можна використати заповнений робочою речовиною (на кресленні не циліндр з поршнем, парову турбіну, або будь-яку показана). іншу з відомих. Нижче наведен приклад здійснення засобу Властивість нагрівача 4 охолоджувати довкодля отримання механічної енергії, що заявляється. лишнє середовище можна використати з корисною Спочатку охолоджують і завдяки цьому скрапметою для охолодження різних середовищ, наприлюють робочу речовину за допомогою охолоджуклад, у холодильниках, в якості повітряного кондивача 1 холодильного пристрою до температури ціонера і т.і. нижче, ніж має довколишнє середовище, та одноВинайдений засіб може бути використаний почасно за допомогою насоса 2 з клапаном 3 ствоіншому призначенню - в якості холодильника, що рюють у тр убопроводі поміж насосом 2 та теплозабезпечує більш глибоке охолодження, ніж може вою машиною 7 тиск, при якому виключено кипіння забезпечити використаний в цьому засобі холодирідкої робочої речовини при її нагріванні у нагрівальний пристрій. Для цього треба вимкнути нагрівач чі 4, додатковому нагрівачі 5 та котлі 6. 4. додатковий нагрівач 5, котел 6, насос 2 з клапаУ нагрівачі 4 робоча речовина нагрівається за ном 3, а теплову машину 7 приводити в дію за дорахунок теплообміну з довколишнім середовищем, помогою окремого привода. яке має температуру ви щу, ніж рідка робоча речо 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 71157 Підписне 10 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601