Спосіб генерації енергії абдуліна-дворцина

1. Спосіб генерації енергії шляхом вихроутворення, який відрізняється тим, що потік основного енергоносія теплової або хімічної енергії спрямовують через систему, що містить один або більше вихрових пристроїв для створення стійких вихрових шнурів, які генеровані взаємодією потоку основного енергоносія з потоком додаткового робочого тіла, розбитого на систему дрібних потоків, що розміщені, як мінімум, в один ряд, спрямовані під кутом 45-135° до потоку основного енергоносія, взаємодіють між собою та подаються через систему газороздавальних отворів, причому температура в зоні над вихровим пристроєм становить не менше 700°С, а потоки додаткового робочого тіла направляють по потоку основного енергоносія перед допоміжними зонами рециркуляції, утвореними погано обтічними тілами, каналами або нішами у стінках каналу руху основного енергоносія, розташованими у потоці основного енергоносія таким чином, що взаємодія вихрових шнурів за вихровими пристроями з допоміжними зонами рециркуляції утворює нові єдині вихрові шнури більшого об'єму та інтенсивності, далі потоки основного енергоносія та додаткового робочого тіла після їх змішування або потоки прореагованої суміші у разі хімічних носіїв енергії спрямовують від вихрових пристроїв до перетворювача енергії та/або до споживача. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перетворювач енергії являє собою систему електродів магнітно-гідродинамічного генератора, причому кожен з електродів є окремим елементом вихрового пристрою, що розміщений в магнітному полі та через який пропускають потоки основного енергоносія після змішування з додатковим робочим тілом або потоки прореагованої суміші у разі хімічних носіїв енергії після вихрових пристроїв. 2 (19) 1 3 S0 - базовий відносний крок отворів, r0 - щільбаз ність основного потоку енергоносія, rд - щільність додаткового робочого тіла, Lст - стехіометричний коефіцієнт. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що Sбаз =3-6 при умові, що щільність основного енергоносія та додаткового робочого тіла однакові. 14. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що отвори вихрових пристроїв виконано у формі колів, прямокутників, трикутників, ромбів, овалів, зірок тощо. 15. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що геометричні центри отворів вихрових пристроїв розміщено на одній лінії, паралельній площині, яка перпендикулярна потоку основного енергоносія, або зсунуто по потоку основного енергоносія таким чином, що кут між віссю, яка з'єднує центри отворів, та площиною, перпендикулярною потоку основного енергоносія, становить не більше 45°, при виконанні умови, що S0 = 0,1S0 .екв. (r0 / r д )1/ 2 Lст , де S0 екв баз екв - еквіва лентний відносний крок отворів вихрових пристроїв, що є співвідношенням відстаней між проекціями геометричних центрів отворів вихрових пристроїв на площину, перпендикулярну напряму потоку основного енергоносія та еквівалентному діаметру колоподібного отвору вихрового пристрою dекв , площа якого рівновелика площі існуючого отвору вихрового пристрою, а S0 .екв - базовий еквівабаз лент відносного кроку отворів вихрових пристроїв. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що 44082 4 17. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що відстань від осі найближчого до допоміжної зони рециркуляції ряду отворів 1екв знаходиться у діапазоні - 1- 40dекв . 18. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що погано обтічним тілом є циліндр та його похідні з різною орієнтацією у просторі, V-подібний профіль, плоский пілон із задньою кромкою, обрізаною під кутом 90° або з нішею у торці погано обтічного тіла полоті ніші на стінках погано обтічного тіла та на стінках каналу, різкі звужування та розширення каналу, тори тощо. 19. Спосіб за п. 1 або 16, який відрізняється тим, що порожнину погано обтічного тіла розділено на дві порожнини, не з'єднані між собою, в одну з яких подають додаткове робоче тіло, а в другу охолоджувальний агент, причому зовнішня поверхня порожнини, через яку подають охолоджувальний агент, є зовнішньою поверхнею погано обтічного тіла, а порожнина, через яку подають додаткове робоче тіло, з'єднана з каналом проходу потоку основного енергоносія рядом каналів. 20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що як охолоджувальний агент використовують рідину носій хімічної енергії та подають у порожнину охолоджувального агента, з'єднану з каналами руху додаткового робочого тіла. 21. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що порожнина охолоджувального агента з'єднана з каналами руху додаткового робочого тіла за допомогою отворів у розподільній стінці порожнини, причому додаткове робоче тіло виконує функцію агента, що розпилює. S0 .екв =3-6. баз Корисна модель належить до генерації енергії і може бути використана у комунальному господарстві, енергетиці та інших галузях промисловості, що застосовують газ як енергоносій. Відомо спосіб спалювання природного газу у потопі повітря, що набігає, який передбачає подання повітря, подання природного газу через газороздавальні отвори газопальникових пристроїв, змішування повітря та природного газу, підпалювання суміші повітря та природного газу, причому співвідношення відстані між отворами до їх діаметра становить 2-5 [патент України №51844, МПК7 F23B7/00, 2001]. Зазначений спосіб дозволяє підвищити рівень теплової енергії за рахунок використання хімічної енергії палива, проте він передбачає лише хімічні носії енергії та не дає можливості отримання енергії. Найближчим до винаходу, що заявляється, є спосіб отримання енергії, згідно з яким у пристрою Потапова, де підігрівається вода, за допомогою вихроутворювання виділяється деяка кількість енергії, яка перевищує кількість енергії, необхідної для запуску. [Г.И. Шипов «Теория физического вакуума». Теория, эксперименты и технологии. Издание второе, исправленное и дополненное. Москва «Наука» 1997г. с.291-294]. Недоліком зазначеного способу є невизначеність фізичних процесів, невизначеність впливу конкретних фізичних факторів і, як наслідок, неможливість моделювання та використання результатів лабораторної моделі в умовах масової промисловості. Крім того, має місце низька ефективність перетворення низькоотриманої енергії води у інші види енергії, що є більш універсальними для використання. В основу корисної моделі поставлено задачу отримання енергії в об'ємах, придатних для промислового використання, та можливість перетворення теплової енергії в інші види енергії - електричну, енергію руху тощо. 5 Поставлену задачу вирішують тим, що у способі генерації енергії шляхом вихроутворення, згідно з винаходом, потік основного енергоносія теплової або хімічної енергії спрямовують через систему, що містить один або більше вихрових пристроїв для створення стійких вихрових шнурів, які генеровані взаємодією потоку основного енергоносія з потоком додаткового робочого тіла, розбитого на систему дрібних потоків, що розміщені, як мінімум, в один ряд, спрямовані під кутом 45135° до потоку основного енергоносія, взаємодіють між собою та подаються через систему отворів, причому температура в зоні вихрового реактора становить не менше 700°С, а потоки додаткового робочого тіла розміщуються по потоку основного енергоносія перед допоміжними зонами циркуляції, утвореними погано обтічними тілами, каналами або нішами у стінках каналу руху основного енергоносія, розташованими у потоці основного енергоносія таким чином, що взаємодія вихрових шнурів за вихровими пристроями з такими зонами рециркуляції утворює нові єдині вихрові шнури більшого об'єму та інтенсивності, далі потоки основного енергоносія та додаткового робочого тіла після їх змішування або потоки прореагованої суміші у разі хімічних носіїв енергії спрямовують з вихрових реакторів до перетворювача енергії та/або до споживача. Перетворювач енергії може являти собою систему електродів магнітно-гідродинамічного генератора, причому кожен з електродів є окремим елементом вихрового пристрою, який розміщений в магнітному полі та через який пропускають потоки основного енергоносія після змішування з додатковим робочим тілом або потоки прореагованої суміші у разі хімічних носіїв енергії після вихрових пристроїв. Перетворювач енергії може являти собою газотурбінну, парогазотурбінну, парову енергетичну установку або котел чи піч, де споживається теплова енергія. Потік основного енергоносія теплової енергії при використанні теплових носіїв енергії нагрівають до температури вище 700°С. Дрібні потоки спрямовують під кутом 90° до потоку основного енергоносія. При обтіканні погано обтічних тіл потоком утворюється зона зворотної течії частини потоку. Для покриття особистих потреб споживача можуть здійснювати підігрівання нехімічного основного енергоносія, створення магнітного поля, циркуляцію енергоносіїв. Як додаткове робоче тіло при використанні хімічних носіїв можуть використовувати водень, метан, природний газ, пропан, доменний газ, коксовий газ тощо. Як основний енергоносій можуть використовувати окислювач - чистий кисень, кисень повітря, кисень продуктів згоряння тощо. Змішаний потік спрямовують через термоелектричні перетворювачі до нагнітального пристрою у разі нехімічних носіїв енергії і далі на підігрівання, а частину його подають як додаткове робоче тіло до вихрових пристроїв. 44082 6 Потоки додаткового робочого тіла подають через систему отворів вихрового пристрою, які мають однаковий діаметр і формують однорідну стійку структуру. У випадку хімічних носіїв енергії відносний крок отворів вихрового пристрою S0=S/d, де S відстань між центрами отворів вихрового пристрою, d - діаметр отворів вихрового пристрою, визначають за формулою S0=0,1S0баз(ρ0/ρд)1/2Lст, де S0баз - базовий відносний крок отворів вихрового пристрою, ρ0 - щільність основного потоку енергоносія, ρд - щільність додаткового робочого тіла, Lст - стехіометричний коефіцієнт. Sбаз=3-6 при умові, що щільність основного енергоносія та додаткового робочого тіла однакові. Отвори вихрового пристрою може бути виконано у формі колів, прямокутників, трикутників, ромбів, овалів, зірок тощо. Геометричні центри отворів вихрового пристрою розміщено на одній лінії, паралельній площині, яка перпендикулярна потоку основного енергоносія, або зсунуто по потоку основного енергоносія таким чином, що кут між віссю, яка з'єднує центри отворів вихрового пристрою, та площиною, перпендикулярною потоку основного енергоносія, становить не більше 45°, при виконанні умови, що S0екв=0,1S0баз.екв.(ρ0/ρд)1/2Lст, де S0екв=3-6 - еквівалентний відносний крок отворів вихрового пристрою, що є співвідношенням відстаней між проекціями геометричних центрів отворів вихрового пристрою на площину, перпендикулярну напряму потоку основного енергоносія та еквівалентному діаметру отвору вихрового пристрою, площа якого рівновелика площі отвору вихрового пристрою, a S0баз.екв.=3-6 - базовий еквівалент відносного кроку отворів вихрового пристрою. Відстань від осі найближчого до допоміжної зони рециркуляції ряду отворів вихрового пристрою повинна бути у межах Іекв=І-40dекв. Погано обтічним тілом може бути циліндр та його похідні з різною орієнтацією у просторі, Vподібний профіль, плоский пілон із задньою кромкою, обрізаною під кутом 90°, або з нішою у торці погано обтічного тіла, полоті, ніші на стінках погано обтічного тіла або на стінках каналу, різкі звуження та розширення каналу, тори тощо. Порожнина погано обтічного тіла може бути розділена на дві порожнини, не з'єднані між собою, в одну з яких подають додаткове робоче тіло, а в другу - охолоджувальний агент, причому зовнішня поверхня порожнини, через яку подають охолоджувальний агент, є зовнішньою поверхнею погано обтічного тіла, а порожнина, через яку подають додаткове робоче тіло, з'єднана з каналом проходу потоку основного енергоносія рядом каналів. Як охолоджувальний агент використовують рідину - носій хімічної енергії та подають у порожнину охолоджувального агента, з'єднану з каналами руху додаткового робочого тіла. Порожнина охолоджувального агента може бути з'єднана з каналами руху додаткового робочого тіла за допомогою отворів у розподільній стінці порожнини, причому додаткове робоче тіло виконує функцію агенту, що розпилює. 7 У способі, що заявляється, використовують ефект Абдуліна-Дворцина, що являє собою виділення теплової енергії при замкненій циркуляції високонагрітих газових та рідинних речовин у стійких вихрових структурах - вихрових шнурах Абдуліна-Дворцина. Спосіб генерації енергії АбдулінаДворцина дозволяє передбачати, регулювати, збільшувати та використовувати в промисловому обсязі енергію, що отримують від реалізації зазначеного ефекту. Спосіб, що заявляється, дозволяє отримати енергію в об'ємах, придатних для промислового використання. Процеси, які відбуваються при реалізації способу, є автомодельними та легко прогнозуються незалежно від розмірів та енергетичного навантаження об'єкта. Теплова енергія, отримана в результаті використання цього способу, може бути легко перетворена існуючими традиційними прийомами в інші види енергії, наприклад, електричну, енергію руху тощо. Спосіб, що пропонується, дозволяє підвищити енергетичний рівень основного потоку енергоносія без залучення зовнішнього підведення енергії завдяки виділенню надлишкової теплової енергії у вихрових пристроях, яку перетворюють в електроенергію. Розміщення додаткового робочого тіла перед допоміжними зонами рециркуляції, утвореними погано обтічними тілами різної конфігурації або нішами різної конфігурації у стінках каналу руху основного енергоносія, сприяє збільшенню інтенсивності та напруги вихрового шнура. Створення системи отворів вихрового пристрою однакового діаметра та розрахунок відносного кроку отворів вихрового пристрою за зазначеною формулою сприяє формуванню однорідної структури вихровим пристроєм та підвищення виділення енергії. Відстань від ближнього до кромки зони рециркуляції ряду отворів вихрового пристрою І екв=40dекв обумовлена неможливістю взаємодії вихрового шнура з допоміжною зоною рециркуляції, а Іекв=dекв граничними конструктивними можливостями. Використання носіїв хімічної енергії як додаткового робочого тіла і окислювача як основного енергоносія забезпечують оптимальний концентраційний склад паливної суміші у вихровому пристрою, при якому забезпечується протікання хімічної реакції та близькість до стехіометрії, що обумовлює максимальний рівень температур у зоні за вихровим пристроєм, а також його необхідні динамічні характеристики - інтенсивність вихра, швидкість у вихрі, розрідження, кількість руху та його об'єм. Створення отворів вихрового пристрою для проходу додаткового робочого тіла у формі прямокутників, трикутників, ромбів, овалів тощо формує задану конфігурацію вихрового пристрою та заданого поля температур у поперечному перерізі потоку основного енергоносія на виході вихрового пристрою. Форма погано обтічного тіла, зокрема його задньої за потоком основного енергоносія частини, дає можливість оптимізації динамічних характеристик вихрового пристрою. 44082 8 Розділення порожнини погано обтічного тіла на дві порожнини, не з'єднані між собою, створює можливість інтенсивнішого зняття високих температур з поверхні погано обтічного тіла, що обумовлено високими температурами потоку основного енергоносія та температурами у вихровому пристрою. Корисна модель пояснюється малюнками. На Фіг.1 зображено схему генерації енергії; на Фіг.2 - схему генерації енергії при використанні носіїв хімічної енергії; на Фіг.3 - вихровий пристрій; на Фіг.4 - вихровий пристрій, утворений за допомогою різкого розширення каналу; на Фіг.5 - систему з двох вихрових пристроїв за погано обтічними тілами у вигляді зрізаного пілону; на Фіг.6, Фіг,7 - геометрію отворів вихрового пристрою; на Фіг.8 - погано обтічне тіло у вигляді циліндра; на Фіг.9 - погано обтічне тіло у вигляді тору; на Фіг.10 - порожнина погано обтічного тіла, що розділена на дві порожнини; на Фіг.11 - вихровий пристрій з рідким носієм хімічної енергії. На схемі (Фіг.1), що надається як приклад використання енергії, генерованої вихровими пристроями (за даним способом) у перетворювачі енергії, яким у даному випадку є МГД генератор, зображено блок нагрівання 1, що може застосовуватись як підігрівач основного енергоносія у випадку використання у системі вихрових пристроїв 2 (на схемі два реактори) теплової енергії для забезпечення більш високої температури у вихровому пристрою, систему електродів 3, які є окремими елементами вихрових пристроїв, розміщених у магнітному полі, створеному електромагнітами 4, нагнітальний пристрій 5. Спосіб генерації енергії Абдуліна-Дворцина здійснюють, що до цього прикладу, наступним чином. Потік основного енергоносія теплової енергії, попередньо нагрітий у блоці нагрівання 1 до високої температури (не менше 700°С), але для цього випадку до такої температури, що може забезпечити магнітно-гідродинамічний спосіб перетворення теплової енергії у електричну (2500-3000°С), або підігрітий у блоці 1 потік окислювача у випадку використання хімічної енергії спрямовують через систему вихрових пристроїв 2, які являють собою газороздавальні отвори газопальникових пристроїв для створення стійких вихрових шнурів. Вихрові пристрої 2 створюють взаємодію потоку основного енергоносія з потоком додаткового робочого тіла. Потік додаткового робочого тіла розбито на систему дрібних потоків, що взаємодіють. Для формування однорідної стійкої структури за вихровим пристроєм 2 та підвищення виділення в ній енергії потоки додаткового робочого тіла подають через систему отворів 6, які мають однакові діаметри. Вихрові пристрої 2 розміщують, як мінімум, в один ряд поперечно руху потоку основного енергоносія та спрямовують під кутом 45-135° (найоптимальніший кут 90°) до потоку основного енерго 9 носія, причому температура в зоні за вихровим пристроєм у зоні вихрового шнура повинна становити не менше 700°С, а у випадку хімічних носіїв енергії (наприклад, при горінні основний енергоносій - повітря, додаткове робоче тіло - паливо) концентрація кожного з компонентів повинна знаходитися у межах, необхідних для протікання екзотермічної реакції, з виділенням тепла у зоні реагування, зокрема у вихровому шнурі, необхідному для підтримки температури суміші, що реагує, не нижче 700°С. Для збільшення інтенсивності та напруги вихрового шнура, а також його об'єму потоки (струмені) додаткового робочого тіла розміщуються по потоку основного енергоносія перед допоміжними зонами рециркуляції, утвореними, наприклад, погано обтічними тілами різної конфігурації або нішами різної конфігурації (такими тілами, за якими утворюється зона зворотної течії потоку), каналами або нішами різної конфігурації у стінках каналу руху основного енергоносія, розміщених у потоці основного енергоносія таким чином, що взаємодія вихрового шнура з такою зоною циркуляції утворює новий єдиний вихровий шнур більшого об'єму та інтенсивності. Отримані змішані потоки основного енергоносія та додаткового робочого тіла або потоку прореагованої суміші у разі хімічних носіїв енергії спрямовують після вихрових пристроїв, як приклад, через систему електродів 3, кожен з яких є окремим елементом вихрового пристрою 2, що розміщено в магнітному полі, або у інший перетворювач енергії, як наприклад турбіна, паровий котел, піч. Електроенергію, отриману в результаті цього, спрямовують на повне покриття особистих потреб (підігрівання нехімічного основного енергоносія, створення магнітного поля, циркуляція енергоносіїв тощо). В свою чергу, змішаний потік спрямовують через термоелектричні перетворювачі (не показано) до нагнітального пристрою 5 у разі нехімічних носіїв енергії і далі на підігрівання, а частину його подають як додаткове робоче тіло до вихрових пристроїв 2. Для можливості оптимізації динамічних характеристик вихрового пристрою форма погано обтічного тіла може бути циліндром та його похідними з різною орієнтацією у просторі, V-подібним профілем, нішею у торці погано обтічного тіла, плоским пілоном із задньою кромкою, обрізаною під кутом 90° або нішею у торці, порожниною ніші на стінках поганообтічного тіла, різкі звуження та розширення каналу, торів тощо. У разі використання носіїв хімічної енергії (наприклад, пальне - водень, метан, природний газ, пропан, доменний газ, коксовий газ тощо) як додаткового робочого тіла та окислювача (чистий кисень, кисень повітря, кисень продуктів згоряння тощо) як основного енергоносія для забезпечення оптимального концентраційного складу палива у вихровому пристрої, при якому, з одного боку, забезпечується протікання хімічної реакції, а з іншого боку, близькість до стехіометрії, що обумовлює максимальний рівень температур у зоні за вихровим пристроєм, а також його необхідні динамічні характеристики вихрового шнура - інтенсивність 44082 10 вихра, швидкість у вихрі, розрідження, кількість руху та його об'єм, відносний крок отворів становить S0=S/d, де S - відстань між центрами отворів вихрового пристрою, d - діаметр отворів вихрового пристрою, визначається за формулою S0=0,1S0баз(ρ0/ρд)1/2Lст, де S0баз - базовий відносний крок отворів вихрового пристрою, ρ0 - щільність основного потоку енергоносія, ρд - щільність додаткового робочого тіла, Lст - стехіометричний коефіцієнт. Sбаз=3-6 при умові, що щільність основного енергоносія (окислювача) та додаткового робочого тіла (пального) однакові. Відстань від ближнього до кромки зони рециркуляції ряду отворів вихрового пристрою повинна бути у межах І=І40dекв, що обумовлено у випадку І=40dекв неможливістю взаємодії вихрового шнура за вихровим пристроєм з допоміжною зоною рециркуляції, а І=dекв граничними конструктивними можливостями. Для формування заданої конфігурації вихрового пристрою та заданого поля температур у поперечному перерізі потоку основного енергоносія на виході з вихрового пристрою (наприклад, у випалювальних печах або нагрівальних колодязях) геометрія отворів вихрового пристрою для проходу додаткового робочого тіла може приймати різні конфігурації в залежності від задач, що вирішуються, і мати форму колів, прямокутників, трикутників, ромбів, овалів, зірок та інших геометричних форм, а також мати різні площі перерізів. Місцеположення цих отворів вихрового пристрою один щодо одного може бути таким, щоб їх геометричні центри розміщувалися на одній лінії, паралельній площині, яка перпендикулярна потоку основного енергоносія, або були зсунуті по потоку основного енергоносія таким чином, що кут між віссю, яка з'єднує центри отворів вихрового пристрою, та площиною, перпендикулярною потоку основного енергоносія, становив не більше 45°. При цьому повинно виконуватися умова, що буде додержуватися співвідношення S0екв=0,1S0баз.екв.(ρ0/ρд)1/2Lст, де S0екв - еквівалентний відносний крок отворів вихрового пристрою, що є співвідношенням відстаней між проекціями геометричних центрів отворів вихрового пристрою на площину, перпендикулярну напряму потоку основного енергоносія та еквівалентному діаметру отвору вихрового пристрою, площа якого рівновелика площі отвору вихрового пристрою, а S0баз.екв.=3-6 - базовий еквівалент відносного кроку отворів вихрового пристрою. Відстань від ближнього до кромки зони рециркуляції ряду отворів вихрового пристрою повинна бути у межах І=І -40dекв, що обумовлено у випадку І=40dекв неможливістю взаємодії вихрового шнура за вихровим пристроєм з допоміжною зоною рециркуляції, а І=dекв граничними конструктивними можливостями. Для інтенсивнішого зняття високих температур з поверхні погано обтічного тіла, що обумовлено високими температурами потоку основного енергоносія та температурами у вихровому пристрой, полоть погано обтічного тіла розділяють на дві порожнини, не з'єднані між собою, в одну з яких подають додаткове робоче тіло, а в другу - охолоджувальний агент. Зовнішня поверхня порожнини, через яку подають охолоджувальний агент, є зов 11 нішньою поверхнею погано обтічного тіла, а порожнина, через яку подають додаткове робоче тіло, з'єднана з каналом проходу потоку основного енергоносія рядом каналів. Для використання рідини як носія хімічної енергії цю рідину використовують як охолоджувальний 44082 12 агент та подають у порожнину охолоджувального агента, з'єднану з каналами руху додаткового робочого тіла за допомогою отворів у розподільній стінці порожнини, причому додаткове робоче тіло виконує функцію агенту, що розпилює. 13 44082 14 15 Комп’ютерна верстка О. Рябко 44082 Підписне 16 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