Спосіб формування високошвидкісного газового потоку

Реферат: Спосіб формування високошвидкісного газового потоку характеризується використанням пристрою, який складається з газопроводу (1), циркуляційної труби (2) і системи (3) запуску і керування, де система (3) запуску і керування складається з одного або комбінації будь-яких двох або більше пристроїв, що включають в себе рефрижератор (4), циркуляційний насос (5) і теплообмінник (6). Газопровід (1) змушує газоподібну робочу речовину конденсуватися в рідкий стан і спрямовуватися в циркуляційну трубу (2) за допомогою звуження поперечного перерізу газопроводу (1), або додатково надаючи газорідинний сепараційний пристрій і спрямовуючий потік пристрій, такий як вигин або спіраль в газопроводі (1). Після цього робоча речовина знову циркулює, щоб входити в газопровід (1) після поглинання тепла, проходячи через систему (3) запуску і керування, при цьому спосіб містить наступні робочі етапи: наповнення пристрою робочим середовищем; активування системи (3) запуску і керування; після підвищення тиску в рідкому стані, введення робочої речовини, що поглинає тепло і перетворюється в газ, в газопровід 1 і формування високошвидкісного газового потоку. UA 107761 C2 (12) UA 107761 C2 UA 107761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки, до якої належить винахід Винахід стосується способу формування високошвидкісного повітряного потоку, що стосується способу перетворення теплової енергії або енергії рідини в механічну енергію. Рівень техніки винаходу У попередньому рівні техніки, в способі формування високошвидкісного повітряного потоку спочатку повинен підвищуватися тиск газу і потім стиснутий газ повинен розширюватися і випускатися, щоб формувати високошвидкісний повітряний потік. Застосування цього способу спричиняє велику витрату енергії і вичерпування джерела енергії; крім того, внаслідок множини аспектів обмежень, таких як стійкість до тиску механічного пристрою, стійкість матеріалу до температури, вага машини або вимога до розмірів і т. п., сформований повітряний потік має не дуже високу швидкість і, таким чином, має відносно низьку цінність використання. Переважаючим способом використання джерела енергії людьми є перетворення теплової енергії в механічну роботу. Традиційним способом перетворення є спочатку перетворення теплової енергії в енергію потенціалу тиску і потім виконання роботи у зовнішньому середовищі. Однак цей традиційний спосіб перетворення створює втрати енергії і додатково витрачає викопне джерело енергії. Суть винаходу Винахід має на меті подолання недоліків вищезазначеного попереднього рівня техніки і, таким чином, надає спосіб використання джерела тепла низької якості, щоб перетворювати низькошвидкісний повітряний потік у високошвидкісний або дуже високошвидкісний повітряний потік з відносно високою споживчою цінністю. Винахід додатково має на меті ефективне перетворення теплової енергії, що переноситься текучим середовищем в природі, в механічну енергію за допомогою способу формування високошвидкісного повітряного потоку в даному винаході. Цілі винаходу можуть бути досягнуті за допомогою вживання наступних заходів: Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу реалізовується за допомогою застосування пристрою, що складається з газопроводу 1, циркуляційної труби 2 і системи 3 запуску і керування. Система 3 запуску і керування складається з одного або комбінації з будь-яких двох або більше пристроїв, що включають в себе рефрижератор 4, циркуляційний насос 5 і теплообмінник 6. Спосіб включає наступні робочі етапи: - наповнення пристрою робочою речовиною; - активація системи 3 запуску і керування; - після підвищення тиску в рідкому стані, робоча речовина, яка поглинає тепло і перетворюється в газ, входить у газопровід 1 і формує високошвидкісний повітряний потік. Газопровід 1 є ключовим елементом обладнання для формування високошвидкісного потоку. Спроектована форма газопроводу 1 може бути настроєна згідно з різними вимогами до потоку або швидкості потоку. Коли температура робочої речовини у газопроводі 1 знижується внаслідок високої швидкості потоку газу і супроводжується конденсацією рідини, газопровід 1 може примушувати рідину осідати за рахунок зміни форми газопроводу, і т. д. Циркуляційна труба 2 є звичайним трубопроводом, який може задовольняти вимоги транспортування текучого середовища. Налаштування системи 3 запуску і керування націлене на те, щоб надавати можливість частині робочої речовини поглинати тепло і випаровуватися, щоб повторно входити в систему газопроводу після підвищення тиску в рідкому стані. Система запуску і керування може виконувати функції регулювання потоку текучого середовища, перетворення в рідину текучого середовища, підвищення тиску текучого середовища, перетворення в газ текучого середовища, нагрівання текучого середовища, відкривання і закривання циркуляційної труби. Рефрижератор 4 в системі 3 запуску і керування може бути вибраний і підібраний згідно з точкою кипіння і об'ємом циркулюючої робочої речовини. Циркуляційний насос 5 в системі 3 запуску і керування може бути вибраний і підібраний згідно зі станом газорідинної фази і об'ємом циркулюючої робочої речовини. Циркуляційний насос використовується для підтримки односпрямованості циркуляції і для підвищення тиску перетвореного в рідину текучого середовища з тим, щоб одержувати різницю тиску, необхідну для формування високої швидкості текучого середовища у газопроводі. Теплообмінник 6 в системі 3 запуску і керування може бути вибраний згідно з вимогою випаровування робочої речовини і умовою різниці температур джерела теплообміну. Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу містить наступний процес запуску: Підготовка до запуску: 1 UA 107761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Газоподібна робоча речовина з низькою точкою кипіння знаходиться у газопроводі 1 і на його вхідному і вихідному кінцях, й інший вид робочої речовини з високою точкою кипіння знаходиться в циркуляційній трубі 2; робоча речовина з високою точкою кипіння протікає через систему запуску і керування. Активація циркуляції циркуляційної труби 2 і газопроводу 1: Спочатку закривається зовнішній циркуляційний вхідний і вихідний отвори газопроводу 1, після цього активується циркуляційний насос 5 і рефрижератор 4 в системі 3 запуску і керування, при цьому робоча речовина з низькою температурою кипіння перетворюється в рідину в циркуляційній трубі, і рідина транспортується в теплообмінник 6 через циркуляційний насос 5, щоб поглинати тепло і випаровуватися. Газоподібна робоча речовина з низькою температурою кипіння входить у газопровід 1 після поглинання тепла із зовнішнього навколишнього середовища і протікає з високою швидкістю у газопроводі 1, через циркуляційну трубу 2 і систему 3 запуску і керування, щоб повторно входити у газопровід 1. Таким чином, робоча речовина з низькою точкою кипіння циркулює швидко між циркуляційною трубою 2 і газопроводом 1, і в цей час розмір отвору газопроводу 1 може регулюватися, щоб збільшувати швидкість повітряного потоку. Активація зовнішньої циркуляції газопроводу 1: Повільно відкривається зовнішній циркуляційний вхідний і вихідний отвори газоводу 1, щоб примушувати робочу речовину з низькою точкою кипіння у зовнішньому контурі циркулювати спрямовано, при цьому вона приводиться в рух за допомогою робочої речовини з високою точкою кипіння з циркуляційної труби 2. Внаслідок циркулюючого об'єму незмінної якості робочої речовини з високою точкою кипіння, додавання циркуляції газоподібної робочої речовини з низькою точкою кипіння значно прискорить лінійну швидкість текучого середовища у газопроводі і додатково значно прискорить швидкість повітряного потоку у газопроводі за допомогою додаткового звуження вентиляційного отвору газопроводу 1. Застосування навантаження Частина або вся робоча речовина з високою точкою кипіння може бути перетворена в рідину за допомогою прискорення швидкості потоку і/або вміщення обладнання навантаження для споживання енергії, такої як парова турбіна і т. д., в циркуляцію газопроводу. Перетворена в рідину робоча речовина з високою точкою кипіння спрямовується в циркуляційну трубу 2 за допомогою газорідинного сепараційного обладнання і спрямовуючого потік обладнання, такого як вигин або спіраль або т. п., додатково передбачений у газопроводі 1, і потім знов циркулює, щоб входити у газопровід 1 після поглинання тепла, проходячи через систему 3 запуску і керування. Таким чином досягається нормальний робочий стан, і стійкий високошвидкісний повітряний потік з дуже високою швидкістю формується у газопроводі 1. Додаючи силове навантаження в циркуляцію газопроводу 1, споживання енергії рефрижератора 4 в системі 3 запуску і керування може бути частково зменшене або повністю усунуте з тим, щоб одержувати систему джерела енергії з дуже високою ефективністю. У процесі активації або роботи циркуляційний насос 5 можливо повинен бути замінений системою циркуляції рефрижератора 4 або силою тяжіння конденсованої рідини або імпульсною силою з газопроводу. З цієї причини, циркуляційний насос 5 можливо повинен бути видалений і не використовуватися, також як і абсорбер 6 тепла при відсутності достатньої енергії, що виділяється назовні. Рефрижератор 4 також можливо повинен бути видалений і не використовуватися, коли енергія, що відбирається високошвидкісним повітряним потоком, достатня, щоб перетворювати в рідину частину робочої речовини. Однак система повинна мати первинну енергію циркуляції, яка походить спочатку з власної енергії циркуляції циркуляційного насоса 5 або рефрижератора 4. Абсорбер 6 тепла або рефрижератор 4 самі по собі будуть регулюватися або вибиратися на основі різних робочих умов. Іноді газопровід 1 і циркуляційна труба 2 можуть бути повністю об'єднані в один трубопровід з точки зору фізичної структури, але в той же час трубопровід повинен виконувати подвійні функції, як газопроводу, так і циркуляційної труби. Це може бути досягнуте способом проектування спрямовуючої рідкий потік канавки або труби для зворотного потоку і т. п. у газопроводі, і в цьому випадку спрямовуюча потік канавка або труба для зворотного потоку можуть також розглядатися як циркуляційна труба 2. Крім того, цілі винаходу можуть бути досягнуті за допомогою вживання наступних заходів: У способі формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом газопровід 1 примушує газоподібну робочу речовину конденсуватися в рідкий стан і спрямовуватися в циркуляційну трубу 2 за допомогою звужування поперечного перерізу газопроводу, щоб змінювати його діаметр, або додатково передбачуючи газорідинний сепараційний пристрій і 2 UA 107761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спрямовуючий потік пристрій, такий як вигин або спіраль, після цього робоча речовина знов циркулює, щоб входити у газопровід 1 після поглинання тепла, проходячи через систему 3 запуску і керування. Це є переважним технічним рішенням. У способі формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом газопровід 1 і циркуляційна труба 2 перекриваються повністю або частково або знаходяться в наскрізному з'єднанні. Це є одним технічним рішенням винаходу. У способі формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом система 3 запуску і керування і циркуляційна труба 2 знаходяться в послідовному з'єднанні один з одним. Це є одним технічним рішенням винаходу. Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу характеризується тим, що повітряний потік, випущений з газопроводу 1, повертається назад у впускний отвір газопроводу, щоб створювати циркуляцію. Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом характеризується тим, що робоча речовина, що протікає в пристрої, є текучим середовищем або сумішшю більш ніж однієї текучої робочої речовини. У способі формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом повітря або вода застосовується як текуча робоча речовина у газопроводі 1. Це є переважним технічним рішенням. У способі формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом впускний і випускний отвір газопроводу 1 сполучаються з атмосферою. Циркуляційна труба 2 заповнена водою. Високошвидкісний повітряний потік формується у газопроводі за допомогою примусової циркуляції і перетворення в рідкий стан в системі 3 запуску і керування. Оскільки вода у високошвидкісному повітряному потоці знаходиться при низькій температурі у високошвидкісному стані, більша частина водяної пари перетворюється в рідину, щоб входити в циркуляційну трубу 2, і повітря у газопроводі додатково прискорюється під дією рушійної сили від водяної пари, і високошвидкісний повітряний потік випускається в атмосферу. Вода в циркуляційній трубі поглинає тепло від природного навколишнього середовища за допомогою абсорбера тепла і випаровується, щоб повторно входити у газопровід 1 для циркуляції. Невелика частина води, випущена в атмосферу, буде природним чином заповнена водяною парою в навколишньому повітрі через впускний отвір газопроводу, щоб формувати водний баланс. Застосування способу формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом характеризується тим, що спосіб застосовується до системи двигуна й інших пристроїв, що використовує високошвидкісний повітряний потік. Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку, розкритий у винаході, має значущі й істотні ознаки і являє собою значне технічне удосконалення відносно попереднього рівня техніки таким чином:1. Надається спосіб використання джерела тепла низької якості, щоб перетворювати низькошвидкісний повітряний потік у високошвидкісний або дуже високошвидкісний повітряний потік з відносно високою споживчою цінністю. 2. Використовуючи спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку в даному винаході, теплова енергія, що переноситься текучим середовищем в природі, ефективно перетворюється в механічну енергію. 3. Надається пристрій, який може безпосередньо спрямовувати односпрямований тепловий рух молекул газу, щоб перетворювати їх у високошвидкісний повітряний потік, уникаючи процесу значного підвищення тиску для кращого розширення і використовуючи низькоякісне джерело тепла. 4. Може бути сформований дуже високошвидкісний повітряний потік, який дуже важко сформувати за допомогою способу підвищення тиску. 5. Дуже високоенергетичний повітряний потік може бути сформований з допомогою відносно простого пристрою. Короткий опис креслень Фіг. 1 схематичне представлення принципу пристрою, що реалізовує спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу. Фіг. 2 схематичне представлення принципу здійснення силового приводу через високошвидкісний повітряний потік, сформований за допомогою застосування способу згідно з винаходом. На кресленнях: 1 - газопровід; 2 - циркуляційна труба; 3 UA 107761 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3 - система запуску і керування; 4 - рефрижератор; 5 - циркуляційний насос; 6 - абсорбер тепла; 7 - пристрій споживання енергії Докладний опис варіантів здійснення Далі в даному документі винахід буде додатково описаний детальніше з використанням прикладів. Приклад 1 Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку згідно з винаходом реалізовується за допомогою пристрою, що складається з газопроводу 1, циркуляційної труби 2 і системи 3 запуску і керування, при цьому газопровід 1 заповнений повітрям і знаходиться в наскрізному з'єднанні (див. Фіг. 2), парова турбіна 7 встановлена на газопроводі 1, і повітря у газопроводі 1 може пройти через парову турбіну 7, щоб виконувати роботу. Циркуляційна труба заповнена холодоагентом R134a (або іншою робочою речовиною з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища). Високошвидкісний повітряний потік R134a формується у газопроводі за допомогою примусової циркуляції і перетворення в рідкий стан в системі 3 запуску і керування. Оскільки R134a (або інша робоча речовина з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища) у високошвидкісному повітряному потоці знаходиться при низькій температурі в стані високої швидкості, частина або весь R134a перетворюється в рідину, щоб входити в циркуляційну трубу 2, і в той же час повітря у газопроводі додатково прискорюється під дією рушійної сили від високошвидкісного R134a (або іншої робочої речовини з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища) і примушує парову турбіну обертатися, щоб виконувати і виводити роботу назовні, так що енергетичний баланс всієї системи зменшується і температура знижується. R134a (або інша речовина з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища) в циркуляційній трубі може поглинати тепло з природного навколишнього середовища за допомогою абсорбера тепла і випаровується, щоб повторно входити у газопровід 1 для циркуляції, так що енергетичний баланс всієї системи підтримується на збалансованому рівні. Регулювання параметрів системи 3 запуску і керування може зменшувати частоти спрацювання або припиняти роботу рефрижератора 4 і циркуляційний насоса 5 в системі 3 запуску і керування і може забезпечувати автоматичну циркуляцію всієї системи, а також автоматичне функціонування процесів поглинання тепла і виконання роботи. Приклад 2 Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу реалізовується за допомогою пристрою, що складається з газопроводу 1, циркуляційної труби 2 і системи 3 запуску і керування (див. Фіг. 2), при цьому газопровід 1 сам по собі може знаходитися в наскрізному з'єднанні, щоб формувати трубопровідний канал, в якому знаходиться тільки один вигляд робочої речовини, так що загальна циркуляція може бути активована за допомогою активації рефрижератора і циркуляційного насоса в системі 3 запуску і керування, але в цьому випадку робоча речовина тільки частково перетворюється в рідину з високою швидкістю, не перетворена в рідину частина робочої речовини залишається, щоб циркулювати з високою швидкістю у газопроводі 1, таким чином, також може бути досягнутий ефект використання з прикладу 1. Приклад 3 Спосіб формування високошвидкісного повітряного потоку винаходу реалізовується за допомогою пристрою, що складається з газопроводу 1, циркуляційної труби 2 і системи 3 запуску і керування (див. Фіг. 2), при цьому впускний і випускний отвори газопроводу 1 сполучаються з атмосферою. Циркуляційна труба заповнена водою (або іншою робочою речовиною з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища). Високошвидкісний повітряний потік формується у газопроводі за допомогою примусової циркуляції і перетворення в рідкий стан в системі 3 запуску і керування. Оскільки вода у високошвидкісному повітряному потоці знаходиться при низькій температурі в стані високої швидкості, більша частина води (або іншої робочої речовини з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища) перетворюється в рідину, щоб входити в циркуляційну трубу 2, і повітря у газопроводі додатково прискорюється під дією рушійної сили від водяної пари (або іншої робочої речовини з точкою кипіння при атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища), і високошвидкісний повітряний потік випускається в атмосферу. Вода (або інша робоча речовина з точкою кипіння при 4 UA 107761 C2 5 атмосферному тиску нижче температури навколишнього середовища) в циркуляційній трубі може поглинати тепло з природного навколишнього середовища за допомогою абсорбера тепла і випаровується, щоб повторно входити у газопровід 1 для циркуляції. Невелика частина води, випущена в повітря, буде природним чином заповнена водяною парою в навколишньому повітрі через впускний отвір газопроводу, щоб формувати водний баланс. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку, що характеризується використанням пристрою, який складається з газопроводу (1), циркуляційної труби (2) і системи (3) запуску і керування, де система (3) запуску і керування складається з одного або комбінації будь-яких двох або більше пристроїв, що включають в себе рефрижератор (4), циркуляційний насос (5) і теплообмінник (6); і де газопровід (1) змушує газоподібну робочу речовину конденсуватися в рідкий стан і спрямовуватися в циркуляційну трубу (2) за допомогою звуження поперечного перерізу газопроводу (1), щоб змінювати його діаметр, або додатково надаючи газорідинний сепараційний пристрій і спрямовуючий потік пристрій, такий як вигин або спіраль в газопроводі (1), після цього робоча речовина знову циркулює, щоб входити в газопровід (1) після поглинання тепла, проходячи через систему (3) запуску і керування, при цьому спосіб містить наступні робочі етапи: наповнення пристрою робочим середовищем; активування системи (3) запуску і керування; після підвищення тиску в рідкому стані, введення робочої речовини, що поглинає тепло і перетворюється в газ, в газопровід (1) і формування високошвидкісного газового потоку. 2. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що газопровід (1) і циркуляційна труба (2) перекриваються повністю або частково, або знаходяться в наскрізному з'єднанні. 3. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що система (3) запуску і керування і циркуляційна труба (2) знаходяться в послідовному з'єднанні одна з одною. 4. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що газовий потік, випущений з газопроводу (1), повертається назад у впускний отвір газопроводу, щоб створювати циркуляцію. 5. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що робоча речовина, яка тече в пристрої, є текучим середовищем або сумішшю більше ніж однієї текучої робочої речовини. 6. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що повітря або вода застосовується як текуча робоча речовина в газопроводі (1). 7. Спосіб формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, який відрізняється тим, що вхідний і вихідний отвори газопроводу (1) сполучаються з атмосферою; що циркуляційна труба наповнена водою; що високошвидкісний повітряний потік формується в газопроводі за допомогою примусової циркуляції і перетворення в рідкий стан в системі (3) запуску і керування, при цьому, оскільки вода у високошвидкісному повітряному потоці знаходиться при низькій температурі в стані високої швидкості, більша частина водяної пари перетворюється в рідину, щоб входити в циркуляційну трубу (2), і повітря в газопроводі додатково прискорюється під дією рушійної сили від водяної пари, і високошвидкісний газовий потік випускається в атмосферу, і при цьому вода в циркуляційній трубі поглинає тепло з природного навколишнього середовища за допомогою абсорбера тепла і випаровується, щоб повторно входити в газопровід (1) для циркуляції; і що невелика частина води, випущеної в атмосферу, буде природним чином поповнюватися водяною парою в природному повітрі через впускний отвір газопроводу, щоб формувати водний баланс. 8. Застосування способу формування високошвидкісного газового потоку за п. 1, яке відрізняється тим, що спосіб застосовується до системи двигуна і інших пристроїв, які використовують високошвидкісний повітряний потік. 5 UA 107761 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 6