FI72181C - Foerfarande och anordning foer att lyfta vatten foer att bilda energi. - Google Patents
Foerfarande och anordning foer att lyfta vatten foer att bilda energi. Download PDFInfo
- Publication number
- FI72181C FI72181C FI803656A FI803656A FI72181C FI 72181 C FI72181 C FI 72181C FI 803656 A FI803656 A FI 803656A FI 803656 A FI803656 A FI 803656A FI 72181 C FI72181 C FI 72181C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- air
- water
- droplets
- flue
- riser
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
1 72181
Menetelmä ja laite veden nostamiseksi energian kehittämistä varten Förfarande och anordning för att lyfta vetten för att bilda energi
Keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestelmä veden nostamiseksi energian kehittämistä varten, missä muodostetaan ilmaa ja pieniä vesipisaroita käsittävä väliaine, mistä vesipisarat erotetaan ja kootaan säiliöön eräällä ylemmällä tasolla. Järjestelmään kuuluu pystysuora nousuhormi, jonka ylä- ja alapäät ovat avoimet ja joka muodostaa johdon pystysunnassa liikkuvaa vettä ja ilmaa käsittävää väliainetta varten, ohjausvälineet hormin yläpäässä ilman erottamiseksi vedestä, sekä vettä keräävä säiliö, joka on yhdistetty putkijohtoon.
Menetelmä ja järjestelmään kuuluva laitos kehittävät hyötyenergiaa käyttämällä hyväksi korkeassa nousuhormissa ilman virtausta, joka kehitetään hormissa vallitsevan paine-eron vaikutuksesta.
Eräs keino tarvittavan paine-eron kehittämiseksi on lämmittää ilmaa hormin alapäässä ja täten pienentää sen tiheyttä siten, että se nousee hormin yläpäähän, jolloin, ilmavirta saatetaan kulkemaan turbiinin läpi ilman kineettisen energian muuttamiseksi hyödylliseksi työksi. Ilman lämmittämiseen käytetään tavallisesti aurinkoenergiaa tai jätelämpöä. Tämä yritys ongelman ratkaisemiseksi on ennestään tunnettu, mutta se ei ole toiminut käytännöllisen energiankehitysjärjestelmän perustana, koska täten syntyvän järjestelmän hyötysuhde on suhteellisen pieni ja vaatii paljon lämpöä pienen energian saamiseksi.
Toinen keino tarvittavan paine-eron kehittämiseksi on jäähdyttää ilmaa hormissa ja täten suurentaa sen tiheyttä, niin että ilma laskee hormin alapäässä olevan ilmaturbiinin läpi. Tämä tekniikka on kuvattu US patentissa no. 3.894.393, jonka mukaan vettä suihkutetaan hormiin lähellä tämän yläpäätä, jolloin vesi haihtuu ja antaa erikoisen yksinkertaisen keinon ilman jäähdyttämiseksi. Vaikka em. patentti selittää, että voidaan saavuttaa melko yllättävän suuri hyötysuhde ja energian kehitys, on tosiasia se, että patentissa esitetty analyysi ei ota huomioon ilmavirtauksen virtaushäviötä kanavassa, eikä patentissa myöskään esitetä maksimi-lähtönopeuden ja paine-eron suhdetta. Tässä patentissa esitetyn laitteen täydellisempi analyysi osoittaa, että virtaushäviöt eli vastushäviöt tulevat olemaan paljon suuremmat kuin kehitettävissä oleva hyötyenergia ja että ilman lähtönopeus tulee olemaan yhden suuruusluokan verran pienempi kuin mitä tässä patentissa on las- 2 72181 kettu. Tätä menetelmää ei ole näin ollen voitu käytännössä soveltaa energian kehittämiseksi.
Huolimatta siitä, että edellä selitetyt menetelmät ovat jo kauan olleet tunnetut, ja huolimatta nykyisestä tarpeesta kehittää energiaa ilman fossiili-polttoaineita, on näihin menetelmiin liittyvät edellä selitetyt käytännölliset vaikeudet estäneet niiden hyödyksikäyttöä pienessäkään mittakaavassa. Keksinnön tarkoituksena on näin ollen edellä selitettyä tyyppiä olevaa korkeaa hormia käyttämällä aikaansaada uusi ja entistä parempi järjestelmä, joka voittaa tai huomattavasti pienentää ennestään tunnetun tekniikan vaikeudet ja haitat.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että se käsittää vaiheet, että suihkutetaan suhteellisesti lämpimämmästä vedestä muodostuvia vesipisaroita suhteellisesti kylmempään ilmaan ylöspäin virtaavan ilmamassan aikaansaamiseksi, jolloin riippuen ainoastaan lämmön siirtymisestä vesipisaroista ilmaan siten muodostetaan ylöspäin virtaava ilma/vesipisaraympäristö, missä pisaroihin vaikuttavat otsavastusvoimat nostavat pisaroita alemmasta tasosta ylemmälle tasolle, missä pisarat erotetaan ja kerätään säiliöön. Keksinnön mukaiselle laitejärjestelmälle on tunnusomaista, että siinä on välineet lämpimämmän veden suihkuttamiseksi kylmempään ilmaan hormin alapäässä väliaineen muodostamiseksi, joka väliaine koostuu ilmaan suspendoiduista vesipisaroista, jolloin ohjausvälineet on konstruoitu muuttamaan väliainevirtauksen suuntaa vesipisaroiden erottamiseksi keräyssäi-liöön, sekä säiliöön kytketty vesiturbiini.
Keksinnön mukaan vettä siis nostetaan nousuhormissa alemmalta tasolta korkeammalle tasolle kehittämällä hormissa ilman ja vesipisaroiden ympäristö, joka kykenee kehittämään hormissa vaikuttavan paine-eron, joka on riittävän suuri antamaan ilmeille ylöspäin suunnatun nopeuden, joka on suurempi kuin pisaroiden alaspäin suunnattu putoamisnopeus. Näin ollen pisaroihin vaikuttavat, ylöspäin suunnatut vetovoimat vaikuttavat pisaroihin painovoiman vaikutuksesta vaikuttavaa putoamisvoimaa vastaan, joten nouseva ilma kuljettaa pisarat ylöspäin. Suuntaamalla virtaus hormin yläpäässä uudelleen saatetaan pisarat menettämään ylöspäin suunnatun nopeuskomponenttinsa ja kerääntymään säiliöön. Lähemmin selitettynä tarvittava ympäristö kehitetään syöttämällä lämpimän veden pisaroita kylmempään ilmaan nousuhormin alapäässä ja täten lämmittämällä ilmaa, joka nousee ylöspäin ja kuljettaa pisarat mukanaan hormin yläpäähän.
Il 3 72181
Nousuhormiin syötetty vesi voidaan ottaa lähteestä, jolla on suhteellisen vakio lämpötila, joka on korkeampi kuin ympäröivän ilman lämpötila, ja säiliössä jäähtynyt ilma voidaan palauttaa lähteeseen. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa on säiliön korkeustaso lähteen korkeustason yläpuolella, ja säiliössä oleva vesi palautetaan lähteeseen vesiturbiinin kautta, joka muuttaa säiliössä olevan veden paine-eron työksi. Tässä tapauksessa voi korkeustaso, jolla vesi syötetään nousu-hormiin, sijaita lähteessä olevan veden korkeustason alapuolella niin, että paine-eroa käytetään veden ruiskuttamiseksi nousuhormiin. Tämän etuna on se, että vettä ei tarvitse pumpata nousuhormiin.
Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan on nousuhormi konstruoitu lähteen korkeustason alapuolelle siten, että säiliön yläpää on juuri lähteen korkeustason yläpuolella niin, että vesi pääsee säiliöstä virtaamaan lähteeseen. Tässä tapauksessa lähteestä kotoisin oleva vesi virtaa vesiturbiinin läpi, ennen kuin se ruiskutetaan nousuhormiin.
Keksintö soveltuu erinomaisesti energian kehittämiseksi siten, että lämmönlähtee-nä käytetään järvien, vuonojen ja merin syviä vesialueita, joissa ilman lämpötila on jäätymispisteen alapuolella. Vaihtoehtoisesti keksintöä voidaan soveltaa jäähdyttäviin lauhdutustorneihin ydinvoimaloissa, joissa suuret määrät heikkoarvoista lämpöä on poistettava ympäristöön. Tämän ongelman tavanomaisena ratkaisuna on lauhduttimen jäähdytysveden suihkuttaminen suureen jäähdytystorniin ja käyttää jäähtynyttä vettä uudelleen lauhduttimessa. Keksintöä soveltamalla voidaan lauh-duttimesta tulevaa kuumaa vettä ruiskuttaa nousuhormin pohjalle ja kehittää ylöspäin suunnattu ilmavirta, joka kuljettaa suihkutetun veden hormin ylemmälle korkeustasolle. Jäähtynyt vesi voidaan ottaa talteen uudelleenkäyttöä varten sen jälkeen, kun vesi on virrannut vesiturbiinin läpi. Tämä keino muuttaa lauhduttimen jäähdytysveden heikkoarvoisen lämmön hyödylliseksi energiaksi sen sijaan, että tämä lämpö hajotetaan ympäristöön.
Keksinnön eräät suoritusmuodot selitetään seuraavassa oheisten piirustusten perusteella.
Kuvio 1 esittää sivulta katsottuna kaaviollisena ja osittain leikkauksena keksinnön erästä suoritusmuotoa.
Kuvio 2A esittää pientä vesipisaraa, joka kulkeutuu ylöspäin kuvion 1 näyttämäs 4 ' 72181 sä nousuhormissa ylöspäin virtaavan ilman nopeuden vaikutuksesta.
Kuvio 3B esittää pientä vesipisaraa, joka on erottunut ilmavirrasta, kun ilman nopeus on suunnattu vaakasuoraan.
Kuvio 3 esittää keksinnön erästä toista suoritusmuotoa.
Kuvio 4 esittää keksinnön kolmatta suoritusmuotoa, jota käytetään yhdessä US patentin no. 3.894.393 esittämän, alaspäin putoavan ilman yhteydessä.
Kuvio 1 esittää keksinnön erästä ensimmäistä suoritusmuotoa 10, jossa on joukko onttoja pystyputkia 12, jotka ulottuvat maanpinnan 14 alapuolelle lähellä vesimassaa 16, maanalaiset johdot 18, jotka on yhdistetty putkeen 12, ja päällysrakenne 20, joka on yhdistetty putkien yläpäähän. Johdot 18 muodostavat sisään-tulokohdan 32 maa-alustan 14 tasolta jokaisen putken 12 alapäähän, jossa ruisku-tuslaite 22 sijaitsee vesimassa korkeustason 24 alapuolella. Putkien 12 yläpäät on yhdistetty toisiinsa väliainevirtaa ohjaavalla liitosrakenteella 26, joka muodostaa hormin 28 pohjan.
Ruiskusuuttimeen 22 syötetään vettä vesimassasta putkijohtojen 30 kautta, jolloin vesimassan korkeustason ja putkien 30 syvyyden välillä syntyy riittävä paine-ero veden ruiskuttamiseksi pystysuunnassa vesimassasta pystyputkiin. Jokainen pysty-putki muodostaa nousuhormin, jossa kylmää ilmaa virtaa putkeen tämän pohjalta, kuten kuviossa 1 on näytetty, ja poistuu ohjaavan liitosrakenteeseen 26, josta ilma poistuu hormin 28 yläpäästä. Kuten myöhemmin esitettävässä yksityiskohtaisessa analyysissä on selitetty, pienentää ilman lämpeneminen nousuhormissa 12 ilman tiheyttä ja kehittää putkessa paine-eron, joka saattaa ilman virtaamaan ylöspäin maanpinnan tasolla olevasta tulokohdasta 32 hormin lähtökohtaan 34. Valitsemalla nousuhormin parametrit sopivasti, saavuttaa hormissa virtaava ilma pystynopeuden W, kuten kuvioissa 2A ja 2B on näytetty. Tämä pystynopeus voittaa nousuhormissa olevien vesipisaroiden putoamisnopeuden u. Yksi näistä vesipisaroista on kuvioissa 2A ja 2B merkitty numerolla 36, ja nämä vesipisarat saavuttavat ylöspäin nettonopeuden c. Tässä yhteydessä mainittakoon, että vesipisaran putoamisnopeus vaihtelee suhteessa sen säteen puoleen potenssiin. Jos pisaran halkaisija on 1 mm, on tämä putoamisnopeus noin 5 m/sek.
Ruiskutettaessa lämmintä vettä hormissa olevaan kylmempään ilmaan syntyy 5 72181 ilman ja vesipisaroiden ympäristö, jossa pisarat nousevat nousuhormin alemmalta korkeustasolta hormin ylemmälle korkeustasolle, kuten on merkitty vesipisaroiden radalla 40. Nousuhormin yläpäässä olevan ohjaavan liitosrakenteen kyynärpään-muotoiset osat suuntaavat ilman uudelleen pystyradalta kohti vaakasuoraa rataa, ennen kuin ilma saavuttaa hormin 28 sisäänmenon. Suunnattaessa ilma virtaamaan pääasiallisesti vaakasuoraan suuntaan rupeaa kuvion 2B näyttämällä tavalla vesipisaroiden putoamisnopeus ohjaamaan pisaroita alaspäin, kun taas ilma jatkaa vaakasuorassa suunnassa, kuten ilmarata 38 osoittaa. Täten vesipisarat joutuvat kulkemaan kuviossa 1 näytettyä ballistista rataa 40 niin, että pisarat putoavat putkien ja hormin väliseen kohtaan ja kerääntyvät säiliöön 42, jota nämä monet putket 12 rakenteellisesti kannattavat. Koska hormissa oleva ilma on lämmennyt ja on vähemmän tiheää kuin hormin ulkopuolella oleva ilma, jatkuu ylöspäin suunnattu veto ja ilma poistuu hormin yläpäästä.
Sen sijaan, että ilman suunta äkkiä muutetaan kuvion 1 näyttämällä tavalla ohjaavan liitosrakenteen 26 avulla, voitaisiin putkien 12 asemesta käyttää kaltevaa hajotusjärjestelmää pisaroiden keräämiseksi. Tässä tapauksessa ilman ylöspäin suunnattu nopeuskomponentti vähitellen pienenee sen arvon alapuolelle, joka on tarpeen vetovoimien kohdistamiseksi pisaroihin, jolloin pystykomponentti on pienempi kuin pisaroiden putoamisnopeus. Tämän sovituksen ansiosta voidaan vesipisarat kerätä korkeammalla korkeustasolla suhteessa siihen korkeustasoon, jolla pisarat syötetään ilmavirtaan.
Säiliöön 42 kerääntynyt vesi palautetaan lähteeseen johdon 44 kautta sen jälkeen, kun vesi on virrannut vesiturbiinin 46 läpi. Täten on osa vesilähteen 16 sisältämästä lämmöstä saatu muutetuksi mekaaniseksi työksi nousuhormin avulla.
Sen sijaan, että ruiskutuspäät 22 sijoitetaan vesimassan 16 pinnan 24 alapuolelle, voidaan ruiskutuspäät myös sijoittaa tämän vedenpinnan yläpuolelle ja käyttää vesiturbiinin kehittämän energian erästä osaa pumpun käyttämiseksi, joka pump-puaa vettä lähteestä ruiskutuspäihin.
Kuvio 3 esittää keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaista rakennetta 50, jossa putket 12' sijaitsevat maa-alustan 14 pinnan alapuolella siten, että tämän suoritusmuodon 50 säiliön 42' korkeustaso on suunnilleen sama kuin vesimassan 16 korkeustaso tai sijaitsee hiukan tämän yläpuolella. Tämän seurauksena voi säiliössä 42' oleva vesi virrata vesimassaan 16.
6 72181
Kuvion 3 näyttämällä tavalla syötetään ruiskutuspäähän 22' vesiturbiinista 46' lähtevää vettä. Tämä turbiini 46' sijaitsee vesimassan korkeustason 24 alapuolella ja on yhdistetty tähän vesimassaan johdolla 54. Laitteen toimiessa suhteellisesti kylmempää ilmaa virtaa ilman tuloaukon 56 kautta alaspäin putken 12' sisään-menon alapäähän, jossa ruiskutussuuttimien 22' kehittämät suihkut 58 lämmittävät tätä ilmaa. Pisaroita sisältävä ilma nousee ylöspäin, kuten suoritusmuodon 10 mukaisessa tapauksessa, ja putken yläpäähän yhdistetty ohjaava liitososa 60 suuntaa ilman ja vesipisaroiden muodostaman seoksen uudelleen ja saattaa veden erottumaan ilmasta, kuten edellä jo selitettiin.
Kuviossa 4 numero 7 tarkoittaa keksinnön erästä kolmatta suoritusmuotoa, joka on yhdistetty US patentissa no. 3.894.393 selitettyyn "ilmaputoukseen". Tässä suoritusmuodossa 70 on suuri kalteva kanava 72, joka on rakennettu kallion 74 sivuun em. patentissa selitetyllä tavalla. Kanavan pohjalla on ylöspäin ulottuva nousuhormi 74, ja tämän nousuhormin yläpäässä on päällysrakenne 76, jossa on säiliö 78 ja hajotusosasto 80. Pumppu 84 pumppuaa vettä lähteestä 82 kanavassa 72 oleviin ruiskutuspäihin 86, kuten em. patentissa on selitetty. Selitetyllä tavalla kehittyy "ilmaputous", kun kanavaan ruiskutettu vesi höyrystyy, ja kylmennyt ilma suunnataan suhteellisen suurella nopeudella nousuhormin 74 sisäänvirtauspäähän. Tässä päässä on ruiskutussuutin 90, joka ruiskuttaa vettä tähän virtaavaan ilmamassaan. Ilmaputouksen kehittämä nopeasti virtaava ilma kuljettaa ruiskutetun veden ylöspäin hajotusosastoon 80, jossa ilman nopeus pienenee ja vesi pääsee kerääntymään säiliöön 78, josta vesi virtaa takaisin lähteeseen vesiturbiinin 88 kautta. Tässä suoritusmuodossa lähteen 82 sisältämää lämpöä ei muuteta potentiaaliseksi energiaksi kuten muissa suoritusmuodoissa.
Soveltamalla termodynamiikan ja virtaustekniikan periaatteita voidaan, osoittaa, että lämpövuo £ nousuhormin pohjalla olevasta suihkusta ilmaan voidaan lausua seuraavalla yhtälöllä: (1) q = ms f(r)[Ts - Τχ] jossa ms on suihkun sekoitussuhde (kg vettä/kg ilmaa), f(r) on pisaroiden säteen funktio, joka yksityiskohtaisesti määritellään seuraavassa, Τχ on suihkun lämpötila ja Ts on ilman lämpötila.
Il 7 72181
Nousuhormissa olevan väliaineen virtausdynamiikan perusteella voidaan osoittaa, että suihkun ja ilman välisen lämpötilaeron, DelT, aikaderivaatta on seuraava: (2) DelT = -ms f(r) DelT <1/Ca + 1/C*) jossa DelT on suihkun ja ilman lämpötilaero, Ca on ilman ominaislämpö ja C* on suihkun ominaislämmön ja nousuhormissa olevien suhteellisten jää- ja höyrymää-rien funktio, joka seuraavassa määritellään yksityiskohtaisesti. Integroimalla yhtälö (2) ja yhdistämällä se yhtälöön (1) saadaan seuraavat kolme yhtälöä, jotka määräävät nousuhormissa vallitsevat olosuhteet: (3) Tsf-Tc = (TSo-Ta)exp -Jf(r) [ H(Tc-Ta)/2gTall /2-(1 /C**)} (4) msHi = H(TC - Ta)/Ta (5) msC*(TSo - Tsf> = Ca (Tc-Ta) (U/U - Ud) jossa Ts = suihkun lämpötila (lopullinen tila)
Tso = " " (alkuperäinen tila)
Ta = ilman lämpötila hormin sisäänmenoaukossa
Tc = veden lämpötila " " H = hormin korkeus, nosto mukaanluettuna (kuvio 1) H] = putken korkeus
DiT = Tc - Ta g = painovoimavakio
Ka = ilman lämmön johtokyky U = [g(DiT/Ta)H]l/2
Ud = putoamisnopeus <?w = veden tiheys sisäänvirtauslämpötilassa $a = ilman tiheys sisäänvirtausolosuhteissa r = ruiskutettujen pisaroiden säde
Cd = pisaroiden "vastuskerroin"
Nj = ilman kinemaattinen viskositeetti
Ca = ilman ominaislämpö f(r) = (3Ka/3w[i/r2 + 0,57(2gV3CdVl/4/(r5Ni2)l/4l C = Cs + XfLf/ (TgQ - Tgf) - XVLV /(Tgo-Tgf) 8 72181 C** = 1/(1/Ca + l/c*)
Xf = jään ja ruiskuveden suhde
Xv = putkessa höyrystyneen ruiskuveden fraktio
Lf = latenttilämpö veden muuttuessa jääksi
Lv = latenttilämpö höyryn muuttuessa nesteeksi
Voidaan myös osoittaa, että hormin ihanneteho saadaan seuraavasta yhtälöstä: (6) P = l/29a[2g(Tc - Ta)H/Tajl»5KW/m2 jossa teho on määritelty hormin poikkileikkauksen yksikköpinta-alan funktiona. Hormin todellinen teho voidaan laskea olevan noin 75% tästä teoreettisesta arvosta, jos hormin häviöt pidetään pienempinä kuin 5%. Näin on asianlaita, kunhan hormin pituuden ja halkaisijan suhde on pienempi kuin noin 10.
Yhtälöiden (3), (4) ja (5) eräät vaihtelevat tekijät saadaan maantieteellisten näkökohtien, (Tso, Ta) rakenteellisten suureiden (H) ja oletettujen käyttöolosuhteiden (Xv, Xf, U(j) perusteella. Kun Tc on valittu, tunnetaan tekijä U (ilman ylöspäin suunnattu nopeus). Täten on olemassa kolme yhtälöä ja neljä tuntematonta (ms, Hi, Tc ja Tsf). Valitsemalla kolme näistä tuntemattomista tekijöistä voidaan laskea neljäs.
Seuraavassa taulukossa on esitetty nousuhormin oletettu suorituskyky valituissa olosuhteissa.
d ms Tso Tsf Tc Ta H Hi U(TC) Ud P
mm - °C °C °C °C m m m/sek m/sek KW/m2 2 0,6 4 0 -6 -10 1000 27 7 17 2 1 1,0 4 0 -0,5 -10 1000 32 5 26 10
Xf 1 2 1 0 0 -30 1000 61 5 47 60 0,05 1 2 1 0 0 -30 500 31 5 33 20 0,05 Tämä taulukko näyttää selvästi, miten suuri merkitys vesipisaroiden koolla (d) ja sumutuksen sekoitussuhteella (ms) on lähtötehoon. Lisäksi on ilmeistä, että ilman 9 72181 lämpötilalla (Ta) ja ruiskutetun tuloveden lämpötilalla (Ts0) on suuri merkitys maksimitehon kannalta.
Parhaimmat sijainnit keksinnön mukaisen nousuhormin konstruoimiseksi olisivat esim. Alaskan pohjoisalueilla, jolloin ympäri vuoden on saatavissa vettä, jonka lämpötila on 0 °C, ja ilman lämpötila on marraskuusta maaliskuuhun -15...-30 °C niin, että hormissa saadaan syntymään sisäänruiskutetun veden ja ilman välinen, 15...30 asteen suuruinen lämpötilaero. Toinen erinomainen sijainti olisi lähellä järveä "Lake Superior", jossa veden lämpötila joulukuun ja maaliskuun välisenä aikana on 2...3 °C ja ilman lämpötila on keskimäärin -7...-12 °C niin, että saadaan 10...15 asteen suuruinen lämpötilaero.
Edellä lueteltujen yhtälöiden suhteen on oletettu, että hormin päiden välinen lämpötilaero on vakio ja on riippumaton leveysasteesta ja hormin pituudesta. Tämä on itse asiassa todellisen tilanteen suhteellisen hyvä approksimaatio, koska ilman lämpötila T laskee leveysasteen mukaan suunnilleen samalla tavoin kuin ilman lämpötila hormissa laskee ilman virratessa pitkin hormin pituutta.
Lopuksi on myös ajateltavissa keksinnön eräs muunnelma. Tässä tapauksessa lämpimän veden lisääminen kylmempään ilmaan kehittää hormissa ylöspäin suunnatun vedon, johon on sovitettu ilmaturbiinit energian ottamiseksi ylöspäin vir-taavasta ilmasta. Turbiinit voitaisiin tietenkin haluttaessa sijoittaa vesisuihkun alapuolelle.
Nousuhormin paras lähtöteho siinä tapauksessa, että veden lämpötila on noin 1 °C, ilman lämpötila on noin -30 °C, pisaran halkaisija on noin 1 mm, hormin korkeus on noin 500 m ja halkaisija on noin 50 m, on noin 36 megawattia. Alkuperäiset kustannukset lähtötehon kilowattia kohden olisivat verrattavissa ydinvoimalan kustannuksiin, mutta keksinnön mukaisessa voimalassa ei esiinny polttoainekustannuksia.
Tässä tapauksessa vesi voitaisiin suihkuttaa alaspäin vaakasuorassa juoksussa, joka on yhdistetty hormin alapäähän. Koska vesi on ilmaa lämpimämpää, tulisi vesi jäähtymään samalla kun ilma lämpiää, ja hormin pohjalta kerätty jäähtynyt vesi voitaisiin hylätä. Hormissa lämmin ilma, joka on kevyempää kuin hormin ulkopuolella oleva ilma, tulee nousemaan hormissa. Täten syntyvä ilmavirta käyttää ilmaturbiinia, joka sijaitsee joko hormin *ulopäässä tai sen lähtöpäässä.
Claims (7)
1. Menetelmä veden nostamiseksi energian kehittämistä varten, missä muodostetaan ilmaa ja pieniä vesipisaroita käsittävä väliaine mistä vesipisarat erotetaan ja kootaan säiliöön eräällä ylemmällä tasolla, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, että suihkutetaan suhteellisesti lämpimämmästä vedestä muodostuvia vesipisaroita (36) suhteellisesti kylmempään ilmaan ylöspäin virtaavan ilmamassan aikaansaamiseksi, jolloin riippuen ainoastaan lämmön siirtymisestä vesipisaroista ilmaan siten muodostetaan ylöspäin virtaava ilma/vesipisaraympä-ristö missä pisaroihin (36) vaikuttavat otsavastusvoimat (c-u) nostavat pisaroita (36) alemmasta tasosta (16 tai 16') ylemmälle tasolle, missä pisarat erotetaan ja kerätään säiliöön (42).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheesta, että säiliöön (42) kerätty vesi palautetaan alemmalle tasolle vesiturbiinin (46) kautta.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheesta, että erotetaan väliaineessa olevia vesipisaroita (36) ilmasta suuntaamalla uudelleen väliainetta (38, 40) sen saavutettua ylemmän tason.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu vaiheesta, että ilmaan suihkutettava vesi otetaan lähteestä (16) jonka korkeusasema (24) sijaitsee sen kohdan (22) yläpuolella, missä suihkuttaminen tapahtuu.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkutettava vesi viedään turbiinin (460 läpi ennenkuin vesi suihkutetaan ilmaan.
6. Järjestelmä energian kehittämiseksi, jossa järjestelmässä on pystysuora nousu-hormi (12, 120, jonka ylä- ja alapäät ovat avoimet ja joka muodostaa johdon pystysuunnassa liikkuvaa vettä ja ilmaa käsittävää väliainetta varten, ohjausväli- il 11 72181 neet hormin yläpäässä ilman erottamiseksi vedestä, sekä vettä keräävä säiliö (42), joka on yhdistetty putkijohtoon (44), tunnettu siitä, että järjestelmässä on välineet (22) lämpimämmän veden suihkuttaniiseksi kylmempään ilmaan hormin (12) alapäässä mainitun väliaineen muodostamiseksi, joka väliaine koostuu ilmaan suspendoiduista vesipisaroista (36), jolloin ohjausvälineet (26) on konstruoitu muuttamaan väliainevirtauksen (38, 40) suuntaa vesipisaroiden (36) erottamiseksi keräyssäiliöön (42), sekä säiliöön kytketty vesiturbiini (46).
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ohjausvälineet (26) on tehty johdon (12, 12*) olkapään muotoiseksi osuudeksi.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9743979 | 1979-11-26 | ||
US06/097,439 US4370859A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Method of and means for lifting water and generating power therefrom |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI803656L FI803656L (fi) | 1981-05-27 |
FI72181B FI72181B (fi) | 1986-12-31 |
FI72181C true FI72181C (fi) | 1987-04-13 |
Family
ID=22263354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI803656A FI72181C (fi) | 1979-11-26 | 1980-11-24 | Foerfarande och anordning foer att lyfta vatten foer att bilda energi. |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4370859A (fi) |
JP (1) | JPS5675979A (fi) |
AR (1) | AR225476A1 (fi) |
BR (1) | BR8007706A (fi) |
CA (1) | CA1168554A (fi) |
DE (1) | DE3044551A1 (fi) |
DK (1) | DK501280A (fi) |
FI (1) | FI72181C (fi) |
IL (1) | IL61605A (fi) |
IT (1) | IT1134463B (fi) |
NO (1) | NO157949C (fi) |
SE (1) | SE456437B (fi) |
TR (1) | TR20881A (fi) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4475342A (en) * | 1979-11-26 | 1984-10-09 | Lucien Y. Bronicki | Method and means for lifting water and generating power therefrom |
FR2524074A1 (fr) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Sauvage Jean Marie | Installation de production et de stockage d'energie |
US4441321A (en) * | 1982-03-25 | 1984-04-10 | R & D Associates | Compact mist flow power generator |
EP0132478A1 (fr) * | 1983-08-02 | 1985-02-13 | Jean-Marie Sauvage | Installation de production et de stockage d'énergie |
JPS61247879A (ja) * | 1985-04-25 | 1986-11-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 大気熱発電システム |
US5582691A (en) * | 1993-12-14 | 1996-12-10 | Flynn; Robert J. | Ocean thermal energy conversion (OTEC) system |
US5513494A (en) * | 1993-12-14 | 1996-05-07 | Otec Developments | Ocean thermal energy conversion (OTEC) system |
US6510687B1 (en) | 1996-06-14 | 2003-01-28 | Sharav Sluices Ltd. | Renewable resource hydro/aero-power generation plant and method of generating hydro/aero-power |
DE102011008243A1 (de) * | 2011-01-11 | 2012-07-12 | Thorsten Bünning | Verfahren zur Nutzung von geringer thermischer Energie, wie sie z.B. bei Abwärme entsteht (Abwärmekraftwerk/Verdunstungskraftwerk oder Kondensatkraftwerk, kurz VKW) |
US9109806B2 (en) * | 2011-08-19 | 2015-08-18 | Tai-Her Yang | Heating/cooling system that utilizes secondary fluid pumped through a heat exchanger by the pressure of a thermal exchange fluid |
JP7230005B2 (ja) * | 2017-08-28 | 2023-02-28 | ジェイ. メイナード マーク | 空気駆動式発電機 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2265878A (en) * | 1938-10-20 | 1941-12-09 | Walter S Stoker | Power apparatus |
US3894393A (en) * | 1974-05-02 | 1975-07-15 | Lockheed Aircraft Corp | Power generation through controlled convection (aeroelectric power generation) |
US4106295A (en) * | 1977-03-14 | 1978-08-15 | Wood P John | Air pressure differential energy system |
-
1979
- 1979-11-26 US US06/097,439 patent/US4370859A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-04-30 JP JP5771780A patent/JPS5675979A/ja active Granted
- 1980-11-24 FI FI803656A patent/FI72181C/fi not_active IP Right Cessation
- 1980-11-24 SE SE8008215A patent/SE456437B/sv not_active IP Right Cessation
- 1980-11-25 DK DK501280A patent/DK501280A/da not_active Application Discontinuation
- 1980-11-25 NO NO803553A patent/NO157949C/no unknown
- 1980-11-25 CA CA000365473A patent/CA1168554A/en not_active Expired
- 1980-11-26 IT IT26239/80A patent/IT1134463B/it active
- 1980-11-26 TR TR20881A patent/TR20881A/xx unknown
- 1980-11-26 BR BR8007706A patent/BR8007706A/pt unknown
- 1980-11-26 DE DE19803044551 patent/DE3044551A1/de active Granted
- 1980-11-26 AR AR283378A patent/AR225476A1/es active
- 1980-12-01 IL IL61605A patent/IL61605A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO803553L (no) | 1981-05-27 |
JPH0211748B2 (fi) | 1990-03-15 |
IT1134463B (it) | 1986-08-13 |
FI803656L (fi) | 1981-05-27 |
IT8026239A0 (it) | 1980-11-26 |
CA1168554A (en) | 1984-06-05 |
AR225476A1 (es) | 1982-03-31 |
DE3044551A1 (de) | 1981-08-27 |
NO157949B (no) | 1988-03-07 |
US4370859A (en) | 1983-02-01 |
IL61605A0 (en) | 1981-01-30 |
DE3044551C2 (fi) | 1992-07-09 |
SE456437B (sv) | 1988-10-03 |
DK501280A (da) | 1981-05-27 |
JPS5675979A (en) | 1981-06-23 |
TR20881A (tr) | 1982-11-22 |
IL61605A (en) | 1988-05-31 |
FI72181B (fi) | 1986-12-31 |
NO157949C (no) | 1988-06-15 |
SE8008215L (sv) | 1981-05-27 |
BR8007706A (pt) | 1981-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5404937A (en) | Method of and apparatus for producing power from solar ponds | |
FI72181C (fi) | Foerfarande och anordning foer att lyfta vatten foer att bilda energi. | |
US5515679A (en) | Geothermal heat mining and utilization | |
US6073448A (en) | Method and apparatus for steam generation from isothermal geothermal reservoirs | |
EP2885592B1 (en) | Thermal heat storage system | |
CN101892964B (zh) | 万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法及装置 | |
US4742682A (en) | Energy-saving, direct-contact, parallel-flow heat exchanger | |
AU633246B2 (en) | Power generation plant | |
EP0104248B1 (en) | Compact mist flow power generator | |
CN101415940A (zh) | 用于能量转换的方法、装置和系统 | |
JP2015500429A (ja) | 熱エネルギー変換装置 | |
US10145365B2 (en) | Integrated thermal storage, heat exchange, and steam generation | |
US4475342A (en) | Method and means for lifting water and generating power therefrom | |
US4347703A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
US4380903A (en) | Enthalpy restoration in geothermal energy processing system | |
CN102562497B (zh) | 地热能旋转驱动装置 | |
US4325681A (en) | Geothermal irrigation pump | |
US4424677A (en) | Rankine cycle system employing seasonal temperature variations | |
CN105508160A (zh) | 温差发电方法和温差发电设备 | |
CN201858096U (zh) | 万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电装置 | |
CA1187768A (en) | Method of and means for lifting water and generating power therefrom | |
CN116018492A (zh) | 热能储存和取回系统及其方法 | |
WO2009059959A2 (en) | Apparatus and method for generating energy | |
RU2234618C2 (ru) | Гравитационная паросиловая гидроэлектростанция | |
CN109915334A (zh) | 地热井下循环高效热动电三联供装置及工艺方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: BRONICKI, LUCIEN Owner name: ASSAF, GAD |