“теплоагенти благути” або застосування продуктів згоряння чи відпрацьованих газів горючих і окислювальних речовин як вторинної сировини для безпечного, екологічного та дешевого виробництва енергії в енергетичн

Реферат: Застосування продуктів згоряння чи відпрацьованих газів горючих і окислювальних речовин як вторинної сировини для безпечного, екологічного та дешевого виробництва енергії в енергетичних агрегатах здійснюють коли тепловий баланс енергетичного агрегату, складений на підставі закону збереження енергії, визначається визначеним рівнянням та коли, зовнішнє джерело енергії забезпечує підвищення температури або внутрішньої енергії молекул продуктів згоряння горючих і окислювальних речовин до величини або значення, яке є вищим значення температури або внутрішньої енергії суміші горючих і окислювальних речовин, що входять до складу молекул продуктів згоряння, при їх температурі самозагоряння, зокрема продукти згоряння водню і кисню у вигляді молекул води або пари застосовують як сировину для виробництва енергії шляхом їх подачі через параплазмовий пальник Благути або термонагрівач - парагенератор Благути, який забезпечує підвищення внутрішньої енергії молекули пари до значення не менше 291 Оккал/кмоль. UA 91123 U (12) UA 91123 U UA 91123 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі енергетики і може застосовуватися для виробництва в енергетичних агрегатах екологічно чистої і дешевої теплової, механічної та електричної енергії. Відомо, що для забезпечення роботи енергетичних агрегатів, в яких виробляється енергія, застосовують як сировину вуглецеве або водневе або вуглеводневе паливо і повітря. Умовою застосування відомого палива і повітря для виробництва енергії в енергетичних агрегатах є створення необхідних умов, при яких підвищується внутрішня енергія молекул палива і повітря до такого ступеня або температури, коли відбуваються процеси перетворення молекул палива і повітря на продукти згоряння з виділенням додаткової теплової енергії. Продукти згоряння в процесі перетворення молекул палива і повітря збільшують свій об'єм та здійснюють виконання корисної роботи. Після виконання корисної роботи відпрацьовані гази із залишковою тепловою або внутрішньою енергією викидаються в атмосферне повітря [1, стор. 17]. Недоліком застосування традиційних видів палива і повітря як сировини для виробництва енергії, є те, що в атмосферне повітря викидаються відпрацьовані гази, внутрішня енергія яких в 1,5 разів перевищує внутрішню енергію молекул палива і повітря, яка необхідна для здійснення процесу горіння і перетворення сировини на продукти згоряння та виконання в наслідок цього корисної роботи. Величезна кількість транспорту та інших теплових агрегатів приводить до погіршення екологічного становища і загрожує існуванню цивілізації на Землі у зв'язку із викидами парникових газів та шкідливих речовин з залишковою тепловою енергією в атмосферу. В основу корисної моделі поставлено задачу кардинальне і комплексне вирішення питання охорони довкілля та виробництво дешевої енергії шляхом перетворення шкоди продуктів згоряння вуглецевого або вуглеводневого або водневого палива на користь. Поставлена задача вирішується тим, що продукти згоряння або відпрацьовані гази горючих і окислюючих речовин або продукти згоряння вуглецевого палива і кисню або вуглеводневого палива і кисню або водневого палива і кисню застосовують як вторинну сировину для безпечного, екологічного та дешевого виробництва енергії, коли тепловий баланс агрегату, складений на підставі закону збереження енергії, визначається рівнянням Qзалиш+Qзов+Qзгор-QкорQсист=Qзалиш, або Qзов+Qзгор-Qсист=Qкор, де Qзов - тепло або робота підведена ззовні для забезпечення циркуляції продуктів згоряння, перетворення продуктів згоряння на паливо та окислювач і спалювання одержаних горючих і окислюючих речовин; Q згор - тепло або робота, що виділяється при спалюванні горючих та окислюючих речовин; Qкор - тепло або робота, що витрачається на виконання корисної роботи; Qсист - тепло або робота, що витрачена всередині системи - випромінювання через поверхню агрегату, трубопроводів та інше; Q залиш - залишкове тепло продуктів згоряння, що подаються в камеру згоряння після передачі тепла теплоносію або виконання корисної роботи, та коли, зовнішнє джерело зовнішнє джерело енергії забезпечує підвищення температури або внутрішньої енергії молекул продуктів згоряння горючих і окислювальних речовин до величини або значення, яке є вищим значення температури або внутрішньої енергії суміші горючих і окислювальних речовин, що входять до складу молекул продуктів згоряння, при їх температурі самозагоряння, зокрема продукти згоряння водню і кисню у вигляді молекул води або пари застосовують як сировину для виробництва енергії шляхом їх подачі через параплазмовий пальник Благути або термонагрівач - парагенератор Благути, який забезпечує підвищення внутрішньої енергії молекули пари до значення не менше 2910 ккал/кмоль. Таке застосування продуктів згоряння як вторинної сировини для виробництва енергії забезпечує ресурсозбереження та охорону навколишнього природного середовища. Застосування продуктів згоряння як вторинної сировини для виробництва та використання безпосередньо в енергетичних агрегатах відновлювального, вторинного палива та окислювача скорочує або повністю виключає необхідність спалювання традиційних видів палива та повітря при виробництві енергії і запобігає забрудненню навколишнього природного середовища. Прикладом застосування продуктів згоряння або відпрацьованих газів горючих і окислюючих речовин як вторинної сировини для безпечного та екологічного виробництва дешевої енергії або "Теплоагентів Благути" є винахід заявників "Двигун внутрішнього згоряння", заявка № а2003010602 від 23.01.2003 р. в якому продукти згоряння або відпрацьовані гази, що містять в своєму складі водень, вуглець та кисень, застосовуються як вторинна сировина для перетворення безпосередньо в агрегаті, під дією зовнішнього джерела енергії, на відновлювальне, вторинне паливо та окислювач, які вступають в реакцію згоряння з виділенням додаткової теплової енергії та в результаті цього відбувається виконання корисної роботи або екологічне виробництво дешевої енергії [2]. Можливість багаторазового застосування продукту згоряння води або водяної пари або вуглекислого газу чи суміші водяної пари і вуглекислого газу як відновлювального, вторинного 1 UA 91123 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 палива та окислювача пояснюється на підставі фізичних властивостей продуктів згоряння, наприклад, води, водяної пари, водню і кисню. Енергія дисоціації або перетворення водяної пари при 0 °C і 760 мм рт.ст. дорівнює 432,5 кДж/моль. При таких же умовах енергія дисоціації кисню дорівнює 491,1 кДж/моль, азоту 712,6 кДж/моль і метану 432,510 кДж/моль, а внутрішня енергія зазначених газів дорівнює нулю. Застосування традиційних видів палива і повітря для виробництва енергії можливе за рахунок нагрівання палива і повітря до заданої температури або запалювання за допомогою зовнішнього джерела енергії. Так в двигунах внутрішнього згоряння карбюраторного типу суміш палива і повітря нагрівають до температури близько 450 °C і запалюють від зовнішнього джерела енергії, а в дизельних двигунах стискують повітря до температури близько 600 °C, за допомогою якого вуглеводневе паливо самозагоряється в циліндрі двигуна. Застосування традиційних видів палива і повітря для виробництва енергія можливе за рахунок підвищення внутрішньої енергії палива і повітря до заданої температури. Температура самозагоряння водню в кисні складає 450 °C, а в повітрі 510 °C. Метан має температуру самозагоряння в кисні 550 °C і в повітрі 645 °C, температура самозагоряння окисі вуглецю в кисні складає 500 °C і в повітрі 610 °C [3, стор. 709, 719]. При температурі самозагоряння водню в кисні внутрішня енергія при температурі 450 °C складає для водню 2247 ккал/кмоль і для кисню 2452 ккал/кмоль. Внутрішня енергія водяної пари при температурі 450 °C складає 2910 ккал/кмоль. Згоряння водню в кисні відбувається при співвідношенні 2:1 [1, стор. 45]. Середня внутрішня енергія суміші водню і кисню при температурі самозагоряння дорівнює 2315 ккал/кмоль. Вступ або реакція водню і кисню можлива за умови дисоціації або перетворення молекули кисню на складові або атоми. Енергія дисоціації молекул кисню взятого при 0 °C і 760 мм рт.ст. перевищує енергію дисоціації або перетворення молекул водяної пари, взятих за таких же умов, на молекулу водню і атом кисню в 1,13 разів. При цьому внутрішня енергія кисню при температурі 450 °C в 1,18 разів є меншою за внутрішню енергію водяної пари при температурі 450 °C. Досліджено, що в параплазмовому пальнику Благути, при температурі в термічній печі 500 °C і вище, відбувається процес перетворення води і здійснюється процес самозагоряння і згоряння горючих і окислюючих речовин [4]. Відношення внутрішньої енергії водяної пари при температурі 500 °C до внутрішньої енергії водяної пари при температурі згоряння водню у кисні 2660 °C показує, що, при застосуванні водяної пари як вторинної сировини, енергії виробляється у десять разів більше, ніж витрачається для здійснення процесу перетворення продуктів згоряння водяної пари наводень і кисень [4]. Найбільш ефективним застосуванням продуктів згоряння як сировини для виробництва відновлювального, вторинного палива та окислювача є те, коли після передачі частини енергії або виконання корисної роботи, в результаті згоряння, наприклад водню і кисню, продукти згоряння з залишковою температурою не викидаються в атмосферу, а повертаються, під дією зовнішнього джерела енергії, в енергетичний агрегат для перетворення і повторного застосування та використання як сировини для виробництва відновлювального, вторинного палива та окислювача. Цей процес здійснюється в заявці на винахід № а2003010602 від 23.01.2003 р. Ефективність застосування продуктів згоряння в енергетичних агрегатах з замкненим циклом роботи, що містять в своєму складі продукти згоряння вуглецевого, водневого або вуглеводневого палива як сировини для виробництва відновлювального, вторинного палива та окислювача обґрунтовується на підставі закону збереження енергії. Тепловий баланс в енергетичному агрегаті з використанням продуктів згоряння вуглецевого або водневого або вуглеводневого палива як сировини для виробництва відновлювального, вторинного палива та окислювача при замкненому циклі роботи визначається рівнянням Qзалиш+Qзов+Qзгор-Qкор-Qсист=Qзалиш, АБО Qзов+Qзгор-Qсист=Qкор, де Qзов – тепло або робота підведена ззовні для забезпечення циркуляції продуктів згоряння, перетворення продуктів згоряння на паливо та окислювач і спалювання одержаних горючих і окислюючих речовин; Q згор - тепло або робота, що виділяється при спалюванні горючих та окислюючих речовин; Q кор - тепло або робота, що витрачається на виконання корисної роботи; Q сист - тепло або робота, що витрачена в середині системи - випромінювання через поверхню агрегату, трубопроводів та інше; Q залиш залишкове тепло продуктів згоряння, що подаються в камеру згоряння після передачі тепла теплоносію або виконання корисної роботи, коли Q сист>Qзгор коефіцієнт корисної дії теплового агрегату з замкненим циклом роботи є меншим одиниці, коли Q сист=Qзгор, тоді Qзов=Qкор або коефіцієнт корисної дії теплового агрегату з замкненим циклом роботи дорівнює одиниці, якщо Qсист