Спосіб роботи пароплазмової установки благути та пароплазмова установка благути

Реферат: Винахід стосується галузі теплоенергетики і може застосовуватися для виробництва теплової, механічної або електричної енергії, плавлення матеріалів, утилізації відходів та іншого. Спосіб роботи пароплазмової установки включає подачу у генератор тепла води, нагрітої до температури, близької до температури фазового переходу води в газовий стан, або пари, процес передачі робочого тіла з одного генератора в інший здійснюють шляхом підвищення швидкості руху молекул робочого тіла до швидкості, яка є близькою або перевищує швидкість звуку. В наступний генератор тепла, окрім пароплазмового факела, подають воду, котру попередньо нагрівають за допомогою частини води, яка циркулює по замкненому колу між UA 99107 C2 (12) UA 99107 C2 попереднім та наступним генераторами тепла. Пропонується установка для здійснення цього способу. Досягається підвищення температури пароплазмового факела, що підвищує ефективність роботи пароплазмових пальників. UA 99107 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлене технічне рішення належить до галузі теплоенергетики і може застосовуватися для виробництва теплової, механічної або електричної енергії, плавлення матеріалів, утилізації відходів та іншого. Відомий спосіб роботи параплазмової установки, що включає подачу води, нагрівання води за допомогою електричної енергії до високої температури, при якій вода перетворюється у плазмоутворюючий газ, формування струменя пароплазмового факела та його подачу для виконання корисної роботи (1, стор.61-65). Недоліком роботи пароплазмової установки є висока енергоємність процесу перетворення води у пароплазмовий факел, викликана тим, що для перетворення складної молекули води на складові або водень і кисень витрачається енергія 916,5 кДж/моль (2, стор.766). Необхідність витрат великої кількості енергії для перетворення води на водень і кисень збільшує тривалість часу, необхідного для здійснення такого перетворення та скорочує термін часу необхідного вступу молекул кисню та водню, при температурі, вищій 450 °С, в реакцію рекомбінації або згоряння із виділенням додаткової хімічної або теплової енергії 573 кДж/моль (2, стор. 719). В кінцевому результаті недоліки такого технічного рішення зменшують температуру пароплазмового факела та збільшують витрати електричної енергії для досягнення необхідної потужності пароплазмової установки. Задачею винаходу є підвищення температури пароплазмового факела та зниження витрат електричної енергії в процесі роботи пароплазмової установки за рахунок скорочення витрат енергії для перетворення води на складові та скорочення витрат часу на таке перетворення і в свою чергу збільшення терміну часу для здійснення реакції згоряння водню і кисню із виділенням додаткової хімічної або теплової енергії, що підвищує температуру пароплазмового факела. Така задача вирішується тим, що в способі роботи пароплазмової установки або технологія Благути «Екотерм», котрий включає подачу води, нагрівання води та перетворення води у пароплазмовий факел і подачу пароплазмового факела на виконання корисної роботи, воду подають нагріту до температури, близької до фазового переходу води в газовий стан, або подають водяну пару, а в процесі подачі пароплазмового факела на нього діють струменем води, нагрітої до температури, близької до фазового переходу води в газовий стан, причому процес подачі та взаємодії пароплазмового факела і води здійснюють декілька разів, наприклад, щонайменше двічі в залежності від початкової температури і тиску пароплазмового факела і, крім того, в процесі подачі пароплазмового факела і води підвищують швидкість руху струменя води і пароплазмового факела до швидкості, яка перевищує швидкість звуку, після процесу взаємодії пароплазмового факела і води частину робочого тіла подають у пароплазмову установку, причому в процесі подачі частини робочого тіла у пароплазмову установку його охолоджують шляхом взаємодії з водою, якою після нагрівання діють на пароплазмовий факел, а пароплазмова установка Благути для здійснення способу або технології Благути «Екотерм», що містить пристрій для подачі води, пристрої для перетворення води у пароплазмовий факел і подачі пароплазмового факела, забезпечена пристроєм для підвищення швидкості руху струменя пароплазмового факела, пристроєм для утворення тиску і формування струменя або струменів робочого тіла, пристроєм для подачі води, пристроєм для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку і утилізатором теплової енергії частини робочого тіла. Пристрій для підвищення швидкості руху струменя пароплазмового факела виконано, наприклад у вигляді сопла Лаваля, пристрій для утворення тиску і формування струменя або струменів робочого тіла виконано у вигляді камери із отворами, камеру забезпечено пристроєм для подачі води і пристроєм для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку, причому пристрій для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку і пристрій для подачі води у камеру з'єднані із утилізатором тепла, і, крім того, камер може бути встановлено щонайменше дві. Запропонована сукупність ознак, забезпечує зниження тривалості часу для перетворення молекул води на водень і кисень та збільшує тривалість часу для здійснення процесу згоряння одержаного водню і кисню всередині пароплазмової установки та за її межами, що в свою чергу знижує витрати зовнішньої енергії для забезпечення роботи пароплазмового пальника і підвищує його потужність. Спосіб роботи параплазмової установки або технологія Благути «Екотерм» пояснюється кресленням, на якому зображено установку 1 або пристрій для перетворення води у пароплазмовий факел і подачі пароплазмового факела для виконання корисної роботи, пристрій 2 для подачі води в установку, камери стискування 3, 4, пристрій 5 для подачі води в камери стискування, утилізатор тепла або конденсатор 6, пристрій для подачі водяної пари в установку 7, сопла Лаваля для підвищення швидкості руху пароплазмового факела 8, 9. 1 UA 99107 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Заявлений спосіб роботи пароплазмової установки або технологія Благути «Екотерм» пояснюється наступним чином. В процесі пуску пароплазмової установки в установку 1 подається за допомогою пристрою 2 вода, нагріта до температури, близької до температури фазового переходу води в газовий стан, наприклад 95 °С, що зменшує витрати енергії приблизно вдвічі для перетворення води в установці 1 на водень і кисень. Вода в установці 1 нагрівається за допомогою зовнішнього джерела енергії (електричного струму або газового факела) до температури, 2500 °С, що різко підвищує внутрішню енергію водяної пари або пароплазмового факела на виході із установки 1 (3, стор.45), який через сопло Лаваля 8 подають у камеру 3, а з камери 3 через сопло Лаваля 9 подають у камеру 4. В камеру 3, 4 із утилізатора 6 за допомогою пристрою 5 подають воду, нагріту до температури, близької до температури фазового переходу води в газовий стан, наприклад 95 °С. За допомогою сопел Лаваля 8, 9 в залежності від початкового тиску пароплазмового факела швидкість його руху прискорюється, наприклад до швидкості, яка перевищує швидкість звуку. В процесі взаємодії пароплазмових факелів у камерах стискування 3, 4 із струменями води відбувається гальмування швидкості руху потоків з перетворенням кінетичної енергії на теплову, яка 2 визначається рівнянням V /2Ср, де V - швидкість в м/сек., Ср - теплоємність в дж/(кг. град) (4, стор. 249). Крім того, відбуваються процеси передачі теплової енергії від більш нагрітого потоку до менш нагрітого потоку робочого тіла, що приводить до збільшення об'єму робочого тіла в результаті фазового переходу води в газовий стан. Так при температурі 1100 °С і тиску 1 МПа об'єм водяної пари збільшується в 6330 разів (1, стор. 63). Процес ведуть таким чином, що при заданій потужності установки 1 подають менший об'єм робочого тіла і нагрівають робоче тіло до високої температури, наприклад 2500 °С, при якій внутрішня енергія водяної пари має високе значення, а саме 22510 ккал/кмоль (3, стор. 45). Після взаємодії двох потоків робочого тіла, а саме пароплазмового струменя і струменя води та створення тиску в залежності від об'єму камери стискування і початкового тиску струменя води і тиску та температури пароплазмового струменя, частина робочого тіла за допомогою пристрою 7 подається в установку 1, а інша основна частина пароплазмового факела подається в наступну камеру стискування і після неї на виконання корисної роботи. При температурі 1100 °С і вище будь-яка речовина дисоціює на складові, тому в процесі здійснення способу постійно відбуваються процеси дисоціації молекул водяної пари на водень і кисень з поглинанням енергії (432, 5 кДж/моль при нормальних умовах) і процеси рекомбінації молекул водню і кисню, при температурі вище 450 °С, з виділенням додаткової хімічної або теплової енергії (573/моль при нормальних умовах) з виникненням водяної пари. Чим більшим буде тиск і температура пароплазмового факела на виході із установки 1, тим більшою буде потужність установки за рахунок запровадження заявленого способу та установки для його здійснення. Заявлений технічне рішення має суттєві відмінності або винахідницький рівень від відомих технічних рішень в галузі теплоенергетики, базується на підставі законів термодинаміки, теорії згоряння та тепломасообміну, що забезпечує його промислову придатність та підвищує ефективність роботи пароплазмових установок. Джерела інформації: 1. Журнал «Современная электрометаллургия» №2, 2006. - С. 61-65. 2. Гороновский И.Т. и др. Краткий справочник по химии. Наукова думка, К.: - 1974. 3. Орлин А.С. и др. Теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. Машиностроение, М.: 1971. 4. Головинцов А.Г. и др. Техническая термодинамика и теплопередача. Машиностроение, М.: 1970. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб роботи пароплазмової установки, який включає подачу певної кількості води в установку, перетворення води під дією температури зовнішнього джерела енергії, більшою 0 1000 С, на робоче тіло у вигляді пароплазмового факела та подачу робочого тіла для виконання корисної роботи, який відрізняється тим, що подають воду в установку, попередньо нагрітою до температури, близької до температури фазового переходу води в газовий стан, або подають водяну пару, процес перетворення певної або заданої кількості води для перетворення на робоче тіло ведуть у декілька етапів: на першому етапі за допомогою зовнішнього джерела енергії нагрівають незначну частину води або пари, яка циркулює між першим та наступним генератором тепла по замкненому колу, до більш високої температури, ніж необхідна температура для виконання робочим тілом корисної роботи, наприклад у першому генераторі тепла робоче тіло нагрівають до температури 2500 ºС, а потім іншу частину води нагрівають у 2 UA 99107 C2 5 10 15 20 наступному генераторі тепла за допомогою робочого тіла, одержаного в першому або попередньому генераторі тепла, процес передачі робочого тіла із попереднього в наступний генератор тепла можуть здійснювати шляхом підвищення швидкості руху робочого тіла до швидкості, яка є близькою або перевищує швидкість звуку, в наступний генератор тепла, окрім робочого тіла, подають воду, котру попередньо можуть нагрівати за допомогою незначної частини води, яка циркулює по замкненому колу між попереднім та наступним генератором тепла, крім того, передачу робочого тіла із попереднього у наступний генератор тепла здійснюють багаторазово. 2. Пароплазмова установка, яка містить пристрій для подачі води, пристрої для перетворення води у робоче тіло у вигляді пароплазмового факела і пристрої для подачі пароплазмового факела, яка відрізняється тим, що вона також містить пристрій для підвищення швидкості руху струменя пароплазмового факела, пристрій для утворення тиску і формування струменя або струменів пароплазмового факела, додатковий пристрій для подачі води, пристрій для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку і утилізатор теплової енергії частини робочого тіла, причому пристрій для підвищення швидкості руху струменя пароплазмового факела може бути виконано, наприклад як сопло Лаваля, пристрій для утворення тиску і формування струменя або струменів робочого тіла може бути виконано як генератор тепла або камера із отворами, крім того, камеру може бути забезпечено пристроєм для подачі води і пристроєм для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку, а також пристрій для подачі частини робочого тіла в пароплазмову установку і пристрій для подачі води у камеру з'єднані із утилізатором тепла, а камер може бути встановлено щонайменше дві. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3