RU2000120222A - Способ преобразования термокинетической энергии потоков влажного воздуха и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (18)

1. Способ преобразования термокинетической энергии потоков влажного воздуха, заключающийся в том, что направляют поток влажного воздуха, содержащий сухой воздух и водяные пары, через нормированное поперечное сечение на нормированной высоте, организуют теплопередачу между частями потока влажного воздуха, конденсацию водяного пара, сбор пресной воды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности конденсации водяных паров, производства полезной энергии и пресной воды в широком диапазоне окружающих температур, проводят предварительный подогрев прошедшего через нормированное поперечное сечение потока влажного воздуха, формируют первое поперечное потоку влажного воздуха высокопотенциальное по уровню ионизации водяных паров электрическое поле, проводят ионизацию и формирование ионов и зарядов (ионизированного потока) водяных паров в потоке влажного воздуха, формируют второе поперечное потоку влажного воздуха потенциальное электрическое поле с нормированным углом отклонения потока ионов и зарядов водяных паров вверх по вертикали, налево и направо по горизонтали от условной центральной вертикали потока влажного воздуха, формируют продольное поле притяжения ионов и зарядов водяных паров к теплоприемной поверхности по результирующему углу их отклонения налево - вверх и направо - вверх за пределы потока воздуха, осуществляют гравитационно-электрическую сепарацию и вывод ионизированного потока водяных паров за пределы потока сухого воздуха, выбирают рабочую зону температур подогрева ионизированного потока водяных паров из условий оптимальности уровней его эксергии и дополнительных затрат энергии на подогрев, проводят первый предварительный и второй компенсирующий подогрев ионизированного потока водяных паров до выбранной рабочей зоны температур, осуществляют принудительный электрический подвод ионизированного подогретого потока водяных паров по силовым линиям поля притяжения к теплоприемной поверхности, проводят инерционную нейтрализацию ионов и зарядов потока водяных паров, их концентрацию, конденсацию, образование конденсата, сбор воды, выделение и передачу потока теплоты конденсации теплоприемной поверхности, осуществляют теплопередачу потока теплоты теплоприемной поверхности на преобразование его эксергии в электрическую энергию, отводят и направляют непреобразуемый при этом поток тепла - его анергию на предварительный подогрев ионизированного потока водяных паров и потока влажного воздуха.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направляют поток сухого воздуха после вывода водяных паров на лопасти ветродвигателя и преобразование его кинетической энергии в электрическую.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направляют поток массы сконденсированной воды на лопасти гидротурбины и преобразование энергии его высотного напора в электрическую.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что направляют избыточную часть произведенной электрической энергии и сконденсированной воды на электролизерное производство запасов водорода и кислорода и водородное аккумулирование энергии.

5. Устройство для преобразования термокинетической энергии потоков влажного воздуха, состоящего из сухого воздуха и водяных паров, содержащее воздуховод, теплообменники, водосборник, насос с теплоносителем, вентилятор, трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности конденсации водяных паров, производства полезной энергии и пресной воды в широком диапазоне окружающих температур, в него введены преобразователь теплоты в электрическую энергию, а также размещенные последовательно в воздуховоде блок предварительного подогрева потока влажного воздуха, состоящий из расположенных вдоль потока влажного воздуха секций первого теплообменника, блок ионизации - формирователь ионов и зарядов (ионизированного потока) водяных паров, блок отклонения ионизированного потока водяных паров вверх по вертикали, налево и направо по горизонтали от условной центральной вертикали воздуховода, оно снабжено также источником компенсирующего подогрева, терморегулятором и камерой - приемником ионизированных потоков водяных паров, расположенной за пределами воздуховода и сообщенной с ним через окно в боковых стенках на пути движения отклоненного ионизированного потока водяных паров в воздуховоде, а затем в камере - приемнике по силовым линиям продольного электростатического поля с потенциалом притяжения ионов и зарядов водяных паров, который сообщен теплоприемной поверхности секции второго теплообменника, перед которым на входе камеры - приемника последовательно размещены блок предварительного подогрева ионизированного потока водяных паров, состоящий из расположенного вдоль ионизированного потока водяных паров секций третьего теплообменника, и блок компенсирующего подогрева ионизированного потока водяных паров, состоящий из четвертого теплообменника, подключенный к источнику компенсирующего подогрева через терморегулятор с дифференциальным измерителем температур между окружающей средой и ионизированным потокам водяных паров на входе второго теплообменника, теплоприемная поверхность секций которого расположена вертикально, снабжена каналами для стока сконденсированной воды в водосборник и термически соединена со входом преобразователя теплоты в электрическую энергию, термический выход непреобразуемой тепловой энергии - анергии которого через теплоноситель, трубопроводы последовательно соединен с внутренними полостями секций третьего, первого теплообменников и через насос - второго теплообменника, корпус воздуховода, камеры - приемника выполнен с теплоизолирующей оболочкой.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что при выполнении блока ионизации по электрической схеме самостоятельного газового разряда он содержит высокопотенциальное по уровню ионизации водяных паров поперечное потоку влажного воздуха неоднородное электростатическое поле между коронирующими электродами и поверхностями нулевого потенциала, расположенными вдоль потоков влажного воздуха.

7. Устройство по пп. 5 и 6, отличающееся тем, что блок отклонения ионизированного потока водяных паров выполнен по электрической схеме вертикально и горизонтально отклоняющих расположенных вдоль потока влажного воздуха пластин, последовательно разделенных воздушным промежутком с электрическим полем между пластинами емкостного типа и слоем твердого диэлектрика, при этом вертикально отклоняющим пластинам воздушного промежутка сообщены потенциалы с углом отклонения вверх по вертикали ионизированных потоков водяных паров, горизонтально отклоняющим пластинам воздушного промежутка, расположенным слева от условной центральной вертикали воздуховода, сообщены потенциалы с углом отклонения налево, а, расположенных справа от условной центральной вертикали воздуховода, сообщены потенциалы с углом отклонения ионизированных потоков водяных паров направо.

8. Устройство по пп. 5-7, отличающееся тем, что, при выполнении преобразователя теплоты в электрическую энергию по схеме термоэлектрического генератора, горячие спаи его термоэлементов (термопар) размещены непосредственно на теплоприемной поверхности второго теплообменника, холодные спаи - внутри полостей его секций и через теплоноситель, трубопроводы, насос соединены термически с третьим и первым теплообменниками, термоэлементы (термопары) электрически соединены последовательно - параллельно, а термически - параллельно.

9. Устройство по пп. 5-7, отличающееся тем, что при выполнении преобразователя теплоты в электрическую энергию по схеме паросиловой установки с парогенератором, паровой машиной с электрогенератором, конденсором, ее парогенератор совмещен с внутренними полостями секций второго теплообменника, конденсор - с третьего и первого теплообменников и через теплоноситель, трубопроводы соединен с термическим выходом анергии паровой машины и через насос - с входом второго теплообменника, выход которого соединен со входом паровой машины.

10. Устройство по пп. 5-9, отличающееся тем, что при выполнении блока компенсирующего подогрева по схеме электрического нагревателя его нагревательный элемент совмещен с четвертым теплообменником.

11. Устройство по пп. 5-9, отличающееся тем, что при выполнении блока компенсирующего подогрева по схеме теплового насоса его теплообменник - нагреватель совмещен с четвертым теплообменником.

12. Устройство по пп. 5-10, отличающееся тем, что снабжено ветроколесом с электрогенератором, размещенными на выходе воздуховода после блока отклонения.

13. Устройство по пп. 5-12, отличающееся тем, что снабжено гидротурбиной электрогенератором, подключенной гидравлически через трубопровод под высотным напором к водосборнику.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что снабжено электролизером, распределителем водотока, емкостями для сбора водорода и кислорода, при этом электролизер по входу гидравлически через трубопроводы, распределитель водотока, гидротурбину, подсоединен к водосборнику, по выходу - к емкостям для сбора водорода и кислорода, а электрически - к выходу электрогенераторов.

15. Устройство по пп. 5-14, отличающееся тем, что при использовании принудительных потоков влажного воздуха вентилятор с электродвигателем размещены на входе воздуховода перед первым теплообменником, электродвигатель электрически подсоединен к выходу электрогенераторов.

16. Устройство по пп. 5-14, отличающееся тем, что, при использовании естественных атмосферных потоков влажного воздуха, оно снабжено поворотным узлом, блоком ориентации входа воздуховода навстречу потоку влажного воздуха, например, флюгерного типа.

17. Устройство по пп. 5-16, отличающееся тем, что содержит группу воздуховодов, расположенных по горизонтали и вертикали, с блоками предварительного подогрева влажного воздуха, ионизации, отклонения ионизированных потоков водяных паров, окнами в боковых стенках на пути их движения за пределы воздуховодов, снабжено также вентилятором ионизированных потоков водяных паров, размещенным перед блоком их предварительного подогрева на входе камеры - приемника, расположенной сверху за пределами воздуховодов, окна которых через теплоэлектроизолирующие трубопроводы параллельно подсоединены ко входу камеры - приемника, вход рабочего теплоносителя второго теплообменника которого через насос параллельно подсоединен к выходам первых теплообменников, входы которых параллельно подсоединены к выходу третьего теплообменника блока предварительного подогрева ионизированных потоков водяных паров.

18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что смежные окна горизонтально размещенных воздуховодов сообщены между собой и последовательно через трубопроводы соединены с расположенными по вертикали и затем параллельно - ко входу камеры - приемника.