JP2020076400A - Generation of mechanical/electrical energy from heat energy using buoyancy factor for evaporation or sublimation and condensation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、閉鎖環境における調整可能な温度と、エネルギ生成の効率を高めるための浮力ファクターの使用とに基づいて、液体(または固体またはガス)との温度差によってもたらされる蒸発/昇華および凝縮サイクルによる、太陽エネルギまたは海洋中の水中に存在する熱エネルギを含む熱エネルギからの機械的または電気的電力の生成に関する。 The present invention is based on an adjustable temperature in a closed environment and the use of buoyancy factors to increase the efficiency of energy production, resulting in a vapor / sublimation and condensation cycle caused by a temperature difference with a liquid (or solid or gas). To generate mechanical or electrical power from thermal energy, including solar energy or thermal energy present in water in the ocean.
長い間、熱エネルギが使用されてきた。蒸気エンジンの始めから最新のディーゼルエンジンまで、熱エネルギは機械的または電気的エネルギに変換されてきた。内燃機関と外燃機関がある。蒸気エンジンは外燃機関であり、ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンは内燃機関である。内燃機関では、燃料の熱エネルギは、温度-圧力-容積相関を考慮する熱力学の法則に従って、機械的又は電気的エネルギに変換される。しかしながら、外燃機関の下では、蒸気が生成され、タービンを運転するために、またはランキンサイクルを展開するために使用される。石炭または他の熱は、太陽エネルギを含む蒸気発生に使用される。 Thermal energy has been used for a long time. From the beginning of steam engines to modern diesel engines, thermal energy has been converted to mechanical or electrical energy. There are internal combustion engines and external combustion engines. The steam engine is an external combustion engine, and the diesel engine and the gasoline engine are internal combustion engines. In an internal combustion engine, the thermal energy of fuel is converted into mechanical or electrical energy according to the law of thermodynamics that considers the temperature-pressure-volume correlation. However, under external combustion engines, steam is produced and used to operate turbines or to develop Rankine cycles. Coal or other heat is used to generate steam containing solar energy.
電気エネルギまたは機械エネルギへのいくつかの熱エネルギ変換では、以下に示すように、外部熱エネルギが利用される；
米国特許第9297366B2号明細書によると、光起電によって生成されたイオンは、高濃度から低濃度の蒸気に移され、低濃度の蒸気を通常の状態に戻すことによって、熱出力として戻される。同様に、米国特許第8794002B2号では、作動流体が熱交換器として使用され、低圧および高圧領域が生成され、それによって作動流体が高圧側から低圧側に向けられ、機械的エネルギに変換される作動領域で制御される。
Some thermal energy conversions into electrical or mechanical energy utilize external thermal energy, as shown below:
According to U.S. Pat. No. 9297366B2, the photo-generated ions are transferred from high concentration to low concentration vapor and returned as heat output by returning the low concentration vapor to normal conditions. Similarly, in U.S. Pat.No. 8794002B2, a working fluid is used as a heat exchanger to create low pressure and high pressure regions, which directs the working fluid from the high pressure side to the low pressure side and converts it to mechanical energy. Controlled by area.
米国特許第8011182B2A号によるように、ガスおよび重力を、自然または人工の液体媒体中の装置に作用し、そのような力を機械的エネルギに変換する、浮力と同程度に効率的に、利用する発電機を開示する。該発電機は、主として垂直面で上昇および下降し、主として垂直配置で水平に整列したシャフト上の回転スプロケットまたはプーリを有する1つまたは複数のチェーン、ベルト若しくはコンベアを駆動する、複数の重み付けされた独自に構成された可変密度容器の方法を含む。 Utilizes gas and gravity as efficiently as buoyancy, acting on a device in a natural or artificial liquid medium and converting such forces into mechanical energy, as in US Pat. No. 8011182B2A A generator is disclosed. The generator is a plurality of weighted, mainly raising and lowering in a vertical plane, driving one or more chains, belts or conveyors with rotating sprockets or pulleys on a horizontally aligned shaft in a primarily vertical arrangement. Includes a uniquely constructed variable density container method.
太陽電池パネルは、太陽からの光エネルギを捕捉し、電気エネルギに変換するだけであり、曇り時間のような太陽光がない時間中、または夜間に、電池の形態での貯蔵を必要とする。 Solar panels only capture light energy from the sun and convert it to electrical energy, requiring storage in the form of cells during hours without sunlight, such as overcast hours, or at night.
これらの変換方法は全て、理論効率が65%未満であり、実際にはより少ない。 All of these conversion methods have theoretical efficiencies of less than 65% and are actually less.
熱エネルギ変換方法の大部分は、高温を使用する。ガソリンおよびディーゼルエンジンは、空気を2000℃を超えるようにする。燃料は完全に消費される。蒸気エネルギはまた、蒸気が約600℃になることを必要とする。他の転化システムにおいても、高温が好ましい。高温要件のために、温和な温度を有する熱エネルギ、例えば10 ℃未満、は効率的に使用することができない。 Most thermal energy conversion methods use high temperatures. Gasoline and diesel engines bring air above 2000 ° C. The fuel is completely consumed. Steam energy also requires the steam to be about 600 ° C. High temperatures are also preferred in other conversion systems. Due to the high temperature requirements, heat energy with mild temperatures, eg below 10 ° C., cannot be used efficiently.
したがって、低温熱エネルギを高効率で使用することができる発明または革新が必要とされている。膨大な太陽エネルギをより少ないコストで使用することができる必要性がある。必要に応じて、エネルギの容易な貯蔵を行い、電気エネルギに変換することができる必要性がある。再生可能な太陽エネルギをある程度まで使用することができる必要性がある。将来のエネルギ危機に対応する必要がある。今日、世界全体が使用しているエネルギに等しい/よりも大きい可能性があるエネルギのフィン・テク・システム要件を見つける必要がある。浪費されたエネルギおよびゴミを使用することができる必要性がある。ブラックエネルギの代わりにクリーンエネルギを高度に採用することができる必要性がある。太陽エネルギを利用して地球温暖化を減少させることができる必要性がある。エネルギ危機を解決するために、豊富な太陽または地熱エネルギを使用することができる必要性がある。湖および海にある熱エネルギを、表面の温度が非常に低い冬季に利用することができる必要性がある。 Therefore, there is a need for an invention or innovation that can use low temperature heat energy with high efficiency. There is a need to be able to use vast amounts of solar energy at a lower cost. There is a need to be able to easily store energy and convert it to electrical energy, if desired. There is a need to be able to use renewable solar energy to some extent. We need to respond to future energy crises. Today, we need to find fin-tech system requirements for energy that can be equal to or greater than the energy used throughout the world. There is a need to be able to use wasted energy and debris. There is a need to be able to highly adopt clean energy instead of black energy. There is a need to be able to harness solar energy to reduce global warming. There is a need to be able to use abundant solar or geothermal energy to solve energy crises. There is a need to be able to harness the heat energy present in lakes and seas during the winter months when surface temperatures are very low.
浮力ファクターの適用を伴う、蒸発若しくは昇華及び凝縮のプロセスによる機械的または電気的エネルギの生成は、エネルギ生産の効率を高める。それにより、必要な蒸発、沸騰または昇華温度での熱エネルギの入力によって、沸騰したときの液体若しくは昇華したときの固体若しくは加圧されたときのガスを通して得られる蒸気は、より高いレベル/秒で、液体中で上昇することを可能とし、
蒸気は、浮力によって、上方に加速され、
蒸気が、タービンが液体中に浸漬されたまま、ガスがタービンを通過し、それを回転させる高さに上昇し、
蒸気は、通常の条件下で、その温度が蒸発若しくは昇華および凝縮される容器内部の該液体（もしくは固体）の沸点/昇華点を超えない凝縮器内に保たれた液体の助けによって、凝縮される、
又は、
蒸気は、通常の条件下で、その温度が沸騰、蒸発、若しくは昇華された蒸気の温度を超えない凝縮器内に保たれた液体の助けによって、凝縮される、
又は
蒸気は、任意の他の可能な手段によって、凝縮され、
得られるエネルギが増加する。
The production of mechanical or electrical energy by the process of evaporation or sublimation and condensation, with the application of buoyancy factors, enhances the efficiency of energy production. Thereby, by the input of heat energy at the required evaporation, boiling or sublimation temperature, the vapor obtained through the liquid when boiling or the solid when sublimating or the gas when pressurized is at a higher level / second. Allows to rise in a liquid,
The steam accelerates upward due to buoyancy,
The vapor rises to a height where the gas passes through the turbine and spins it, leaving the turbine immersed in the liquid,
The vapor is condensed under normal conditions with the aid of a liquid kept in a condenser whose temperature does not exceed the boiling / sublimation point of the liquid (or solid) inside the vessel to be evaporated or sublimated and condensed. The
Or
The vapor is condensed under normal conditions with the help of a liquid kept in a condenser whose temperature does not exceed the temperature of the vaporized, evaporated or sublimed vapor,
Or the vapor is condensed by any other possible means,
The energy obtained is increased.
蒸気は、液体チャンバ内の液体を通って上昇すると、上方向に加速され、次いで、液体に浸漬されたタービンを回転させて、タービンを通過するガスの体積にタービンの高さを乗じたものに等しい液体の重量に等しいエネルギを生成する。さらに、エネルギは、蒸気媒体中に保持されたタービンにおいて、蒸発媒体から凝縮媒体への蒸気の流れのプロセス中にも加算される。 As the vapor ascends through the liquid in the liquid chamber, it is accelerated upwards, which then spins a turbine immersed in the liquid, producing a volume of gas passing through the turbine multiplied by the height of the turbine. It produces energy equal to the weight of equal liquid. Furthermore, energy is also added during the process of steam flow from the evaporation medium to the condensation medium in the turbine held in the vapor medium.
数度のあらゆる一般的な温度差を容易に利用することができ、低温(例えば、約0℃および-10℃以下)でさえも、浮力ファクターによって増加されるエネルギを生成することができる。低温であっても本技術の機能により、容易なエネルギ貯蔵媒体、例えば、脱水中に熱エネルギが貯蔵され、融解相中に貯蔵された塩または融解相中に貯蔵された塩からの水和または潜熱で得られる塩および水酸化物(例えば、NaOH)、または自然貯蔵として作用する冬の間に表面上の温度が凍結している0℃を超える海洋下の水でさえも使用することができる。または、天然または他の温水源もまた、熱エネルギの貯蔵源として利用され得る。 Any common temperature difference of a few degrees can be readily utilized, and even at low temperatures (eg, below about 0 ° C and -10 ° C), it is possible to generate energy that is increased by the buoyancy factor. The function of the present technology even at low temperatures facilitates the storage of energy, for example, thermal energy during dehydration, salts stored in the melt phase or hydration from salts stored in the melt phase or It is possible to use latently obtained salts and hydroxides (for example, NaOH), or even submarine water above 0 ° C, where the temperature on the surface is frozen during the winter, which acts as a natural storage. .. Alternatively, natural or other sources of hot water may also be utilized as a storage source for thermal energy.
本発明は、低温熱エネルギを機械的または電気的エネルギに変換することができる。それは、余分な材料またはエネルギを費やすことなく、入力熱エネルギの100%以上を出力に変換することができる。使用上のボトルネックとなっている、太陽からの膨大な熱エネルギを、使いやすく、安価なシンプルな技術で活用することができる。それは、膨大なエネルギを貯蔵し、必要に応じて利用することさえできる容易な貯蔵メカニズムを有することができる。この技術を使えば、100メガワットを数ヶ月以上、低コストで簡単に保管することができる。化学物質(例えば、塩または水酸化物の水和および脱水など)によって与えられるこのような低温出力貯蔵は、貯蔵されたエネルギを失うことなく輸送することができる。熱エネルギを提供することができる廃棄物は、最良に利用することができる。太陽エネルギは再生可能でクリーンなエネルギであるので、巨大なエネルギを最良に利用し、貯蔵することができ、それによって、黒色エネルギおよび地球規模エネルギの消費も低減する。それは最終的に、将来のエネルギ危機をある程度まで解決するのに役立つ。水温が0℃を超え、冬季に表面温度が凍結する海洋に存在する膨大なエネルギは、これまで可能でなかった電気エネルギを生成するために最もよく利用することができる。 The present invention can convert low temperature thermal energy into mechanical or electrical energy. It can convert more than 100% of the input heat energy to the output without spending extra material or energy. The huge heat energy from the sun, which is the bottleneck in use, can be utilized with simple technology that is easy to use and inexpensive. It can have an easy storage mechanism that can store vast amounts of energy and even utilize it as needed. With this technology, 100 megawatts can easily be stored for several months at low cost. Such cold power storage provided by chemicals (eg, hydration and dehydration of salts or hydroxides) can be transported without loss of stored energy. Waste that can provide heat energy can be best utilized. Since solar energy is renewable and clean energy, huge energy can be best utilized and stored, thereby also reducing black and global energy consumption. It will eventually help to some extent resolve future energy crises. The vast amount of energy present in the ocean, where water temperatures exceed 0 ° C and surface temperatures freeze in winter, can best be utilized to generate electrical energy that was not previously possible.
本発明は、以下の部品/要素を使用する。 The present invention uses the following parts / elements.
1：面/平坦容器
2,3,4：液体チャンバ
5,6,7：ガスチャンバ
8,9,10：液体タービン
11：ガスタービン
12：軸
13：発電機
14：塔
15：蒸気を出すパイプ
16：液体排出パイプ
17：凝縮器に入るパイプ
18：凝縮器から出るパイプ
19：水をいれるパイプ
20：水を出すパイプ
21：水パイプ
22：温水循環パイプ
23：液体再投入部
24,25：ワッシャ
26：気-液相弁
27,28：チャンババルブ
29：液体投入弁
30：液体出力弁
31：凝縮器
32：シリンダ
33：マルチパイプ
34：プッシャ
35：化学物質貯蔵タンク
36：発熱タンク
37、38、39：モータ
40：温水リザーバ
41：水加熱器
42：水タンク
43：脱水容器
1: Surface / flat container
2,3,4: Liquid chamber
5,6,7: Gas chamber
8,9,10: Liquid turbine
11: Gas turbine
12: axis
13: Generator
14: Tower
15: Pipe that produces steam
16: Liquid discharge pipe
17: Pipe entering the condenser
18: Pipe coming out of the condenser
19: Pipe for water
20: Pipe for water
21: Water pipe
22: Hot water circulation pipe
23: Liquid re-charging section
24,25: Washer
26: Gas-liquid phase valve
27, 28: Chamber valve
29: Liquid injection valve
30: Liquid output valve
31: Condenser
32: Cylinder
33: Multi pipe
34: Pusher
35: Chemical substance storage tank
36: Heating tank
37, 38, 39: Motor
40: Hot water reservoir
41: Water heater
42: Water tank
43: Dehydration container
図1は、専門用語を用いて説明される。他の図[図1〜5]は、大部分が互いに類似しており、相違点についてのみ説明されている。 Figure 1 is described using terminology. The other figures [FIGS. 1 to 5] are largely similar to each other and only the differences are explained.
面/平坦容器1は、加熱が、蒸発若しくは昇華のために必要とされるものである。通常、太陽からの熱若しくは蓄熱媒体からの温水、あるいは海に浸漬したときに最大表面積になるように、平らな形状に作られる。しかしながら、容器の形状は、適用される熱源に応じて変更される。 The surface / flat container 1 is one in which heating is required for evaporation or sublimation. It is usually made flat to have the maximum surface area when immersed in heat from the sun or hot water from a heat storage medium, or the sea. However, the shape of the container will change depending on the heat source applied.
面容器内には液体がある。そして、面容器1は、加熱可能に保持されている。したがって、太陽エネルギについては、太陽光に向かって面し続ける[図1、2、3]。海水または湖水からのエネルギについては、凍結した上面の場合、氷面下の水の中に浸される[図4、5]。 There is liquid in the face container. The surface container 1 is held so that it can be heated. Therefore, for solar energy, it continues to face the sun [Figs. 1, 2, 3]. For energy from seawater or lake water, in the case of a frozen upper surface, it is immersed in water below the ice surface [Figs. 4, 5].
使用される熱エネルギ源が高温を作り出すことができる場合、例えば水素ガス、天然ガスまたは他の燃料などによる加熱も比較的小さい表面積で行われる。容器は、パイプ15および気-液相弁26を介して液体チャンバ2に接続されている。チャンバ内に存在する液体は、容器内と同じであっても異なっていてもよい。水に溶解しないペンテン、ブタン等の容器1内の液体については、バルブによって分離された液体チャンバ内の液体として水を使用することができるが、液体チャンバは、浮力を得るために液体を含まなければならない。 If the thermal energy source used is capable of producing high temperatures, heating with, for example, hydrogen gas, natural gas or other fuels also takes place with a relatively small surface area. The container is connected to the liquid chamber 2 via a pipe 15 and a gas-liquid phase valve 26. The liquid present in the chamber may be the same as or different from that in the container. For liquids in the container 1, such as penten, butane, that do not dissolve in water, water can be used as the liquid in the liquid chamber separated by the valve, but the liquid chamber must contain the liquid to gain buoyancy. I have to.
チャンバの頂部には、やはり液体に浸漬される液体タービン8がある。チャンバの最上部は、ガスチャンバ5に接続されている。複数のチャンバ[図1、3、4、5]について、ガスチャンバ5は、バルブ27を介して液体チャンバ3に接続される。チャンバ3の頂部にはタービン9がある。液体チャンバ3は次のガスチャンバ6に接続され、次に、液体チャンバ4にバルブ28で接続される。前述のように、液体チャンバ4の頂部にはタービン10がある。液体チャンバ4は、最終的にガスチャンバ7に接続される。液体チャンバ内の液体の温度および蒸気の温度(すなわち、液体のB.P.)に応じて、一連の液体およびガスチャンバを追加することができるが、ここでは、説明のために3つのみを考慮した。 At the top of the chamber is a liquid turbine 8 which is also submerged in liquid. The top of the chamber is connected to the gas chamber 5. For a plurality of chambers [FIGS. 1, 3, 4, 5], the gas chamber 5 is connected to the liquid chamber 3 via a valve 27. At the top of chamber 3 is a turbine 9. The liquid chamber 3 is connected to the next gas chamber 6 and then to the liquid chamber 4 by a valve 28. As mentioned above, at the top of the liquid chamber 4 is the turbine 10. The liquid chamber 4 is finally connected to the gas chamber 7. Depending on the temperature of the liquid in the liquid chamber and the temperature of the vapor (ie the B.P. of the liquid), a series of liquid and gas chambers can be added, but here only three are considered for explanation.
全てのタービン8、9、10は、軸12に接続され、軸12は発電機13に接続されている。軸およびチャンバはすべて塔14によって支持されている。ガスチャンバ7の下部には、液体再投入部23が設けられている。そして、液体再投入部23のすぐ上には、次のガスタービン11が存在し、このガスタービン11を通ってガスがシリンダ32を通って凝縮器31に流れる。ガスタービン11が設けられており、このガスタービン11はまた、軸12と、2つの弁29、30と、液体再投入区画23内のワッシャ25とに接続されている。パイプ17、18は、それぞれ凝縮器31の内外に接続されている。ワッシャ24及び25は、同じ上向き及び下向きの流れで接合される。ガスチャンバ7内のワッシャ24の上方かつタービン11の下方には、外部回路に接続されたプッシャ34が設けられている。 All turbines 8, 9, 10 are connected to a shaft 12, which is connected to a generator 13. The shaft and chamber are all supported by tower 14. At the bottom of the gas chamber 7, a liquid recharging section 23 is provided. Then, the next gas turbine 11 exists immediately above the liquid recharging portion 23, and the gas flows through the gas turbine 11 and the cylinder 32 to the condenser 31. A gas turbine 11 is provided, which is also connected to the shaft 12, two valves 29, 30 and a washer 25 in the liquid recharging compartment 23. The pipes 17 and 18 are connected to the inside and outside of the condenser 31, respectively. Washers 24 and 25 are joined in the same upward and downward flow. A pusher 34 connected to an external circuit is provided above the washer 24 and below the turbine 11 in the gas chamber 7.
シリンダ32および凝縮器インパイプ（凝縮器に入るパイプ）17を介して最終ガスチャンバ7[図2のための単一ガスチャンバ]に接続された凝縮器31は、冷却液(一般に水)を含み、ここで、複数のパイプ33は、蒸気と冷却液との間の界面として作用する。凝縮器31の複数のパイプは、最後に、凝縮器出口パイプ（凝縮器から出るパイプ）18を介して液体再投入部23に接続される。液体再投入部23は、最終的にパイプ16を介して面容器1に接続される。 The condenser 31, connected to the final gas chamber 7 [single gas chamber for FIG. 2] via a cylinder 32 and a condenser in-pipe (pipe into the condenser) 17, contains a cooling liquid (typically water). , Where the plurality of pipes 33 act as an interface between the vapor and the cooling liquid. The pipes of the condenser 31 are finally connected to the liquid re-injection part 23 via a condenser outlet pipe (pipe exiting the condenser) 18. The liquid recharging unit 23 is finally connected to the surface container 1 via the pipe 16.
軸12は、タービン/軸の回転機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機13に接続されたものである。 The shaft 12 is connected to a generator 13 which converts the rotating mechanical energy of the turbine / shaft into electrical energy.
また、太陽光を利用せずに発電する場合には、図1に示すように、NaOH水和若しくは溶融塩などの薬品から得られる温水を利用する。脱水された塩または水酸化物は、モータ37の助けにより発熱タンク36に接続された化学物質貯蔵タンク35に入れられる。また、水タンク42からの水パイプ21は、モータ38を介して発熱タンク36に接続されている。発熱タンク36は、温水リザーバ40に囲まれている。温水リザーバ40からの温水循環パイプ22は、モータ39を介して下方から各面/平坦容器1に接続されている。発熱タンク36は、上述したように、水タンク42を収容する水加熱器41に接続されている。水加熱器41は最後に脱水容器43に接続される。脱水容器は、ガラス、プラスチック等のような透明な媒体で覆われたより大きな表面積を有する単純な容器であり、水和された塩または水酸化物は、直射日光によって蒸発されて、日光からの熱を貯蔵する。容器43からの脱水された塩または水酸化物は、より長い貯蔵のために保持されるか、またはそれらの塩または水酸化物を貯蔵タンク35に移すことによって再使用される。 When power is generated without using sunlight, warm water obtained from chemicals such as NaOH hydrate or molten salt is used as shown in FIG. The dehydrated salt or hydroxide is put in a chemical storage tank 35 connected to a heat generation tank 36 with the help of a motor 37. The water pipe 21 from the water tank 42 is connected to the heat generating tank 36 via the motor 38. The heat generation tank 36 is surrounded by the hot water reservoir 40. The hot water circulation pipe 22 from the hot water reservoir 40 is connected to each surface / flat container 1 from below via a motor 39. The heat generation tank 36 is connected to the water heater 41 that houses the water tank 42, as described above. The water heater 41 is finally connected to the dehydration container 43. A dehydration vessel is a simple vessel with a larger surface area covered with a transparent medium such as glass, plastic, etc. The hydrated salt or hydroxide is evaporated by direct sunlight and the heat from the sunlight is removed. Store. The dehydrated salt or hydroxide from vessel 43 is either retained for longer storage or reused by transferring those salts or hydroxides to storage tank 35.
また、図4に示すように、冬季に上層部が凍結した湖、海、海洋からの熱を利用する場合や、図5に示すように、温泉湖等の温水源からの熱を利用する場合には、湖、海、海に面/平坦容器1を浸漬する。図4または図5と同様に、ここで水中に浸漬された容器も、液再投入部23からの排出パイプ16と、気-液相弁26を介して液チャンバに接続されたパイプ15とに接続されている。 In addition, as shown in Figure 4, when using heat from a lake, sea, or ocean where the upper part is frozen in winter, or when using heat from a hot water source such as a hot spring lake, as shown in Figure 5. Immerse the surface / flat container 1 in a lake, sea, or sea. Similar to FIG. 4 or FIG. 5, the container immersed in water here also has a discharge pipe 16 from the liquid re-injection section 23 and a pipe 15 connected to the liquid chamber via a gas-liquid phase valve 26. It is connected.
本発明によれば、液体(または固体またはガス)は、熱の存在下で沸騰(または昇華または加圧)することができる、完全に密閉された平坦な面容器1内に配置される。容器1は、直射日光[図1、2、3]または加熱水[図1]のような他の手段によって加熱されるか、湖または海[図4、5]に浸漬されるか、または他の供給源、例えば、水素ガス、天然ガス、化石燃料、廃棄物などによってさえ加熱され得る。しかしながら、高温を与えることができる供給源を使用すると、容器1は、より大きな表面積を必要としない。液体が沸騰すると(又は固体が昇華するか又はガスが加圧すると)、蒸気は、パイプ15を通って気-液相弁26を通って液体チャンバ2に流れる。液体チャンバ2は、前記と同じ液体又は他の液体で完全に非常に高く満たされている。液体チャンバの上部には、液体に浸漬された液体タービン8と呼ばれるタービンがある。液体蒸気の上方への流れにより、液体タービン8は回転する。回転されたタービンは、軸12を回転させる。回転した軸は、順次、回転し、塔14によって支持された発電機13から電気を発生する。 According to the invention, the liquid (or solid or gas) is placed in a completely closed flat surface container 1 that can be boiled (or sublimed or pressurized) in the presence of heat. Vessel 1 is heated by direct sunlight [Figs. 1, 2, 3] or other means such as heated water [Fig. 1], immersed in a lake or the sea [Figs. 4, 5], or otherwise Can even be heated by sources such as hydrogen gas, natural gas, fossil fuels, waste and the like. However, with a source capable of providing high temperatures, the container 1 does not require a larger surface area. When the liquid boils (or the solid sublimes or the gas pressurizes), the vapor flows through the pipe 15 through the gas-liquid phase valve 26 into the liquid chamber 2. The liquid chamber 2 is completely very highly filled with the same or another liquid as described above. At the top of the liquid chamber is a turbine, called the liquid turbine 8, which is submerged in the liquid. The liquid turbine 8 is rotated by the upward flow of the liquid vapor. The rotated turbine rotates the shaft 12. The rotated shaft sequentially rotates to generate electricity from the generator 13 supported by the tower 14.
一方、蒸気は、液体チャンバ2からタービン8の上方の液体チャンバ2の頂部に進み、ガスチャンバ5に出会う。図1、図3、図4または図5では、ガスチャンバ5内のガスの圧力が上昇し、気-液部で液体チャンバ3内の液体の重量を超えると、ガスは弁27を通って液体チャンバ3に流れる。液体チャンバ3の頂部において、タービン9はタービン8として回転し、蒸気はガスチャンバ6に送られる。再び、ガスチャンバ6内の圧力が気-液部の液体の重量を超えると、ガスは弁28を通って別の液体チャンバ4に入る。液チャンバ4の上部では、蒸気がタービン10を回転させ、ガスがガスチャンバ7に入る。タービン9およびタービン10はまた、電気を発生させるために軸12に接続され、液体チャンバおよびガスチャンバのシリーズをさらに増加させることができる。このようにして、ガス(蒸気)は最終ガスチャンバ(ここではガスチャンバ7)に送られる。 On the other hand, the vapor travels from the liquid chamber 2 to the top of the liquid chamber 2 above the turbine 8 and meets the gas chamber 5. In FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4 or FIG. 5, when the pressure of the gas in the gas chamber 5 rises and exceeds the weight of the liquid in the liquid chamber 3 in the gas-liquid part, the gas passes through the valve 27 and becomes liquid. Flow into chamber 3. At the top of the liquid chamber 3, the turbine 9 rotates as a turbine 8 and the steam is sent to the gas chamber 6. Once again, when the pressure in the gas chamber 6 exceeds the weight of the liquid in the gas-liquid part, the gas enters another liquid chamber 4 through the valve 28. At the top of the liquid chamber 4, the steam rotates the turbine 10 and the gas enters the gas chamber 7. Turbines 9 and 10 can also be connected to shaft 12 to generate electricity, further increasing the series of liquid and gas chambers. In this way, the gas (vapor) is sent to the final gas chamber (here, the gas chamber 7).
ガスチャンバ7内では、蒸気の圧力は時間と共に増加する。増加した圧力を有する蒸気は、ガスタービン11及びシリンダ32を通って凝縮器に送られる。ガスは、シリンダ32を通って凝縮器31に送られ、その大きさが入力エネルギの温度および凝縮速度に依存する圧力を制御する。より低い凝縮およびより高い蒸発のためには、より大きなシリンダが必要とされる。例えば、水素ガスなどの高温熱エネルギが作動液体、例えば沸点39.6℃のジクロロメタンに適用される場合、圧力は凝縮器の容量よりも急速に上昇することがある。したがって、シリンダは、凝縮前のある時間の間、蒸気を保持することができる。また、ガスタービン11は、回転時に発電する軸12に接続されている。ここで、ガスは凝縮器31に送られる。凝縮器31では、ガスはパイプ17を通って多数のパイプ33に入る。凝縮器31の蒸気と液体との間の相互接続媒体として作用する複数のパイプは、凝縮器31の外部低温液体(一般に、温度要件に基づいて水または他の液体/またはガス)と接触する蒸気の表面積を増大させるように維持される。凝縮器31の水(または他の液体など)の温度は、マルチパイプ33内の蒸気の温度よりも低いので、蒸気は凝縮し、凝縮器31の水(または他の液体)に熱を伝達する。 In the gas chamber 7, the pressure of steam increases with time. Steam with increased pressure is sent through gas turbine 11 and cylinder 32 to a condenser. The gas is passed through a cylinder 32 to a condenser 31 which controls the pressure whose magnitude depends on the temperature of the input energy and the rate of condensation. Larger cylinders are required for lower condensation and higher evaporation. For example, when high temperature heat energy such as hydrogen gas is applied to a working liquid, for example dichloromethane with a boiling point of 39.6 ° C, the pressure may rise faster than the capacity of the condenser. Therefore, the cylinder can hold vapor for some time before condensation. Further, the gas turbine 11 is connected to a shaft 12 that generates electric power when rotating. Here, the gas is sent to the condenser 31. In the condenser 31, the gas passes through the pipes 17 into a number of pipes 33. Multiple pipes that act as an interconnecting medium between the vapor and liquid of condenser 31 are vapors that come into contact with the external cryogenic liquid of condenser 31 (typically water or other liquid / or gas based on temperature requirements). Maintained to increase the surface area of. The temperature of the water (or other liquid, etc.) in the condenser 31 is lower than the temperature of the steam in the multi-pipe 33, so the steam condenses and transfers heat to the water (or other liquid) in the condenser 31. .
最後に、凝縮器マルチパイプ33内の液体形態の凝縮蒸気(または、面/平坦容器1内で蒸発若しくは昇華または加圧される材料の性質に応じて、固体または高密度ガス)は、凝縮器から出るパイプ18および液体投入弁29を通って液体再投入部23に移動する。垂直に保たれる、液体再投入部23及び凝縮器から出るパイプ18内の凝縮された液の重量が、ワッシャの重量及びワッシャ24の上方の圧力よりも大きくなると、ワッシャ24と共にワッシャ25を徐々に上方に押す。ワッシャ24がプッシャ34まで徐々に押し上げられると、凝縮器31から出るパイプ18内の凝縮された液の重量が増加し、そして、ワッシャは、ワッシャ24に触れると外部回路に接続されたプッシャのモータへの電気の流れを開始する、プッシャの切換部分までさらに押し上げられる。プッシャは、ワッシャ25と共にワッシャ24を下方に押し、液体再投入部23内の液体を外側に放出する。プッシャがワッシャ24を最小レベルに押すと、プッシャのモータへの電力の切り換えがオフになり、プッシャは押すのを停止する。ワッシャは、液体再投入部23に入る凝縮器から出るパイプ18中の凝縮された液の重量が増加によって、前述のように再び徐々に上昇する。従って、ワッシャ24及び25の両方の上下運動があり、液体再投入部23に蓄積された凝縮された液の連続的な流れは、バルブ30を通ってパイプ16に向かい、次に面容器1に向かう。凝縮した蒸気は、外部モータの適用によって容器に再投入することができる。 Finally, the condensed vapor in liquid form in the condenser multi-pipe 33 (or solid or dense gas, depending on the nature of the material to be evaporated or sublimated or pressurized in the face / flat vessel 1) is It moves to the liquid re-injection part 23 through the pipe 18 and the liquid injection valve 29 which exit from. When the weight of the condensed liquid in the liquid recharging section 23 and the pipe 18 leaving the condenser, which is kept vertical, becomes larger than the weight of the washer and the pressure above the washer 24, the washer 25 is gradually moved together with the washer 24. Push upwards. As the washer 24 is gradually pushed up to the pusher 34, the weight of the condensed liquid in the pipe 18 exiting the condenser 31 increases, and the washer touches the washer 24 and the pusher motor connected to the external circuit. It is further pushed up to the switching part of the pusher, which starts the flow of electricity to. The pusher pushes the washer 24 downward together with the washer 25, and discharges the liquid in the liquid re-input portion 23 to the outside. When the pusher pushes the washer 24 to a minimum level, the pusher's power switch to the motor is turned off and the pusher stops pushing. The washer gradually rises again as described above due to the increased weight of the condensed liquid in the pipe 18 exiting the condenser entering the liquid recharging section 23. Thus, there is up and down movement of both washers 24 and 25, and the continuous flow of condensed liquid accumulated in liquid re-introducing section 23 is directed through valve 30 to pipe 16 and then to face vessel 1. Go to The condensed vapor can be reintroduced into the container by the application of an external motor.
このようにして、容器1内に熱供給がある場合、連続的な蒸発および凝縮があり、システムは、軸12によって回転される交流発電機を含む発電機13を介して電気を生成する。蒸発および凝縮プロセスによって生成される機械的または電気的エネルギは、塔チャンバの高さ、すなわち液体中でガスが上昇する高さに依存する浮力ファクターを使用して大幅に増大される。ガスは、蒸発プロセスと凝縮プロセスとの間で異なる液体-ガスチャンバを維持することによって、1つの液体チャンバ内で非常に高い高さまで、または数倍低い高さまで上昇させることができる。 In this way, if there is a heat supply in the vessel 1, there will be continuous evaporation and condensation, and the system will produce electricity via the generator 13 including the alternator rotated by the shaft 12. The mechanical or electrical energy produced by the evaporation and condensation processes is greatly increased using a buoyancy factor that depends on the height of the column chamber, ie the height at which the gas rises in the liquid. The gas can be raised to very high heights or even several times lower in one liquid chamber by maintaining different liquid-gas chambers between the evaporation and condensation processes.
ここで、浮力ファクターは、効率を高めるために使用される。浮力ファクターにより、それが浸漬される液体よりも軽いものが自由に動くことができる場合、それは、自由に浮遊する材料および液体の高さによって移動される液体の重量に等しい力で、上方向に動く。ここで、自由に浮遊する材料は、蒸発中に生成される蒸気である。容器に当たる熱エネルギは、熱エネルギの強度、表面積、液体の沸点、液体の質量、および液体の蒸発エンタルピーに応じて、容器内の液体を蒸発させる。蒸気は、液体よりも低い密度を有する浸漬された材料として作用する。液体チャンバの頂部に向かって上方向に蒸気の流れがある。ここで、上方向に流れる蒸気は、移動する液体の重量及びタービンの高さに依存するエネルギを運ぶ。タービンの高さが高ければ高いほど、蒸気は、それに作用する浮力と呼ばれる連続的な上向きの力によって上向きの方向に加速する。 Here, the buoyancy factor is used to increase efficiency. If the buoyancy factor allows something lighter than the liquid in which it is immersed to move freely, it will move upwards, with a force equal to the weight of the liquid displaced by the freely floating material and the height of the liquid. Move. Here, the freely floating material is the vapor produced during evaporation. The heat energy that hits the container causes the liquid in the container to evaporate depending on the intensity of the heat energy, the surface area, the boiling point of the liquid, the mass of the liquid, and the enthalpy of vaporization of the liquid. The vapor acts as a dipped material that has a lower density than the liquid. There is a vapor flow upwards towards the top of the liquid chamber. Here, the upward flowing steam carries energy which depends on the weight of the moving liquid and the height of the turbine. The higher the turbine, the more the steam accelerates in the upward direction due to the continuous upward force acting on it, called buoyancy.
このシステムは、底部レベルでの物質投入量と外部熱エネルギによってもたらされる物質上昇量との差のために、浮力ファクターを使用して過剰エネルギを生成することができる。浮力/重力メカニズムの大部分は、液体中の低密度物質を上昇させることから得られるエネルギが、それを連続的にするために、液体の底部に該物質を投入するために等しく使用されるべきであるため、機能しない。あるいは、換言すれば、得られるエネルギはエネルギ損失に等しい。密度「d」および高さ「h」の液体では、重量「w」および体積「v」を有する低密度物質が底部に投入されるとする。それは、浮力により上向きに加速する。そして、得られるエネルギは、上昇する物質の重量を引いた液体の高さに移動された液体の重量に等しい。重力は物質を下方に引っ張る。
したがって、
エネルギ取得 = [(v * d) * g * h] - w * h (i)
エネルギ = 移動した液体の質量＊重力による加速度＊高さ ＆
質量 = 体積＊密度]
This system can use the buoyancy factor to generate excess energy due to the difference between the material input at the bottom level and the material rise caused by external thermal energy. Most of the buoyancy / gravity mechanism is that the energy gained from raising a low density substance in a liquid should be used equally to inject it into the bottom of the liquid to make it continuous. So it doesn't work. Or, in other words, the energy obtained is equal to the energy loss. For a liquid of density "d" and height "h", assume a low density material having a weight "w" and a volume "v" is charged to the bottom. It accelerates upward due to buoyancy. The energy obtained is then equal to the weight of the liquid transferred to the height of the liquid minus the weight of the rising substance. Gravity pulls the material down.
Therefore,
Energy acquisition = [(v * d) * g * h]-w * h (i)
Energy = Mass of liquid moved * Acceleration due to gravity * Height &
Mass = volume * density]
さらに、プロセスを継続するために、最低レベルから同じ物質を投入すると、エネルギ損失であるエネルギ入力がある。
この入力エネルギ損失は、同じ物質を底部で液体の同じ圧力に置いたときの、頂部での液全体の体積の変化によって、投入に費やされたエネルギを引いた、上昇した高さから落下する物質から得られるエネルギである。
または、頂部での体積の上昇による底部での圧力の変化。
損失エネルギは、また、同じである。
エネルギ損失 = - [(P * v) - w * h]
体積変化エネルギ = 圧力 * 液体の体積変化 = 液体、前の高さ、の上昇による圧力変化＊物質の体積
我々は、
圧力 = 力/面積 = 移動した液体の重量/所与の構造について移動した液体の面積
を知っている。
= (v * d) * g/a
したがって、
エネルギ損失= ((v * d) * g/a) * v
となる。ここで、
高さ(h) = 体積(v)/面積(a)
である。
従って、再び、
エネルギ損失=-[ [(v * d) * g * h] - w * h] (ii)
となる。
したがって、
エネルギ取得 = エネルギ損失 (i)および(ii)
である。
Furthermore, there is an energy input, which is an energy loss when the same material is input from the lowest level to continue the process.
This input energy loss falls from an elevated height minus the energy expended on input due to the change in the total volume of liquid at the top when the same substance is placed at the same pressure of the liquid at the bottom. Energy obtained from a substance.
Or the change in pressure at the bottom due to the increase in volume at the top.
The energy loss is also the same.
Energy loss =-[(P * v)-w * h]
Volume change energy = Pressure * Change in liquid volume = Change in pressure due to rise of liquid, previous height * Volume of material
We know the pressure = force / area = weight of liquid moved / area of liquid moved for a given structure.
= (v * d) * g / a
Therefore,
Energy loss = ((v * d) * g / a) * v
Becomes here,
Height (h) = Volume (v) / Area (a)
Is.
Therefore, again
Energy loss =-[[(v * d) * g * h]-w * h] (ii)
Becomes
Therefore,
Energy acquisition = Energy loss (i) and (ii)
Is.
しかし、我々のシステムでは、底部の投入材料は、より低い密度を有する液体であり、外部熱エネルギによって蒸気に変換された後、上昇することができる。ここで、投入と同じ質量であるが、複数倍小さい密度またはより大きい体積の蒸気を、ある高さまで上昇させ、浮力から増加したエネルギを得る。増加したエネルギは、投入物質(凝縮された液)と上昇物質(蒸発された蒸気)の体積の差によるものである。そして、この増分は、上昇することができる蒸気の体積と、底部に投入される凝縮された液の体積との倍数に等しい。 However, in our system, the bottom input material is a liquid with a lower density that can rise after being converted to vapor by external heat energy. Here, vapor of the same mass as the input, but multiple times smaller in density or volume, is raised to a certain height to obtain increased energy from buoyancy. The increased energy is due to the difference in volume between the input material (condensed liquid) and the rising material (vaporized vapor). This increment is then equal to a multiple of the volume of vapor that can rise and the volume of condensed liquid that is injected at the bottom.
上式で言えば、蒸気の体積は、液体の体積の「n」倍であり、
得られるエネルギ(蒸気上昇から) = (n * v * d) *g * h (iii)
である。
In the above equation, the volume of vapor is "n" times the volume of liquid,
Energy obtained (from steam rise) = (n * v * d) * g * h (iii)
Is.
蒸気の体積を同じ質量の液体の体積のn倍とする。
あるいは、
n = Vv/Vl = Dl/Dv [すなわち、液体対蒸気の密度]
である。
Let the volume of vapor be n times the volume of liquid of the same mass.
Alternatively,
n = Vv / Vl = Dl / Dv [ie density of liquid vs. vapor]
Is.
蒸気が投入前に液体に置換されるので、
エネルギ損失(液体投入時) = ΔP * v
= [(v * d * g)/a] * v
= [v * d * g * h]
エネルギ獲得/エネルギ損失 = [(n * v * d * g* h)/(v * d * g * h)] = n
そして、
得られた正味エネルギ = [v * g * d * h] * (n-1)
そして、
正味電力 = [(v * d) * g * h) * (n-1)]/t
Since the vapor is replaced by the liquid before the injection,
Energy loss (when liquid is charged) = ΔP * v
= [(v * d * g) / a] * v
= [v * d * g * h]
Energy gain / energy loss = [(n * v * d * g * h) / (v * d * g * h)] = n
And
Net energy obtained = [v * g * d * h] * (n-1)
And
Net power = [(v * d) * g * h) * (n-1)] / t
ここで、体積と密度の乗算は、重力による加速度を乗じたときの質量であり、
したがって
正味エネルギ = w * h (n-1)
正味電力 = w * h (n-1)/t
である。
Here, the multiplication of the volume and the density is the mass when the acceleration due to gravity is multiplied,
Therefore net energy = w * h (n-1)
Net power = w * h (n-1) / t
Is.
ここで、tは、蒸気の該高さへの上昇、または蒸気の液体への置換、および液体の投入のいずれか早い方に伴って、液体を蒸気に置換するために必要な時間である。 Here, t is the time required to replace the liquid with the vapor, whichever is earlier, as the vapor rises to the height or the vapor is replaced with the liquid, and the liquid is charged.
したがって、得られるエネルギは、液体の体積よりも大きい蒸気の体積の倍数である。しかしながら、2つの異なる液体が使用される場合、両方の液体の密度が出力に影響を及ぼす。蒸気は、タービンが保持される高さで、液体投入の複数倍を移動する。したがって、タービンを回転させるエネルギは、置換された量の重量およびタービンが位置する高さによって計算することができる。あるいは、換言すれば、蒸気のためにタービンの高さで置換された液体のポテンシャルエネルギから、凝縮した液体の投入時にその高さで置換された液体のポテンシャルエネルギを引いたものが、生成された全エネルギである。 Therefore, the energy obtained is a multiple of the volume of the vapor, which is larger than the volume of the liquid. However, if two different liquids are used, the density of both liquids affects the output. The vapor travels multiple times the liquid charge at the height at which the turbine is retained. Therefore, the energy to rotate the turbine can be calculated by the displaced amount of weight and the height at which the turbine is located. Or, in other words, the potential energy of the liquid displaced at the height of the turbine due to the vapor minus the potential energy of the liquid displaced at that height when the condensed liquid was introduced was generated. Total energy.
液体タービンで発生するエネルギ(E1) =
置換される液体の重量(W) * タービンの高さ(H) * (蒸気と液体の密度の比率 - 1)
Energy generated by liquid turbine (E1) =
Liquid Weight Replaced (W) * Turbine Height (H) * (Vapor to Liquid Density Ratio-1)
これは、次式で与えられる;
正味エネルギ(E1) = エネルギ発生量 - エネルギ損失量
= [w * h] * [(Dl/Dv)-1]
This is given by:
Net energy (E1) = energy yield-energy loss
= [w * h] * [(Dl / Dv) -1]
ここで、蒸気に置換される液体の重量は、液体の蒸発潜熱、単位時間および単位面積当たりのエネルギ降下速度、蒸発容器の表面積、重力による加速度、液体の密度、および蒸気の密度に依存する。 Here, the weight of the liquid replaced with the vapor depends on the latent heat of vaporization of the liquid, the rate of energy drop per unit time and unit area, the surface area of the vaporization container, the acceleration due to gravity, the density of the liquid, and the density of the vapor.
ここで、蒸発時に置換される液体の重量は、以下のように計算される；
W = (容器に投入するエネルギの割合(Ef) * 表面積(A) * 時間(T) * (液体の密度)* g / 液体の蒸発潜熱(Lv) * (蒸気密度)
Here, the weight of the liquid displaced during evaporation is calculated as follows;
W = (ratio of energy input to container (Ef) * surface area (A) * time (T) * (density of liquid) * g / latent heat of vaporization of liquid (Lv) * (vapor density)
同じ凝縮速度を考慮すると、凝縮蒸気の投入時に置換される液体の重量は、次式で与えられる；
W = (容器のエネルギ降下率(Ef) * 表面積(A) * 時間(T) * g / 液体の蒸発潜熱(Lv)
Considering the same condensation rate, the weight of the liquid displaced upon the introduction of condensed vapor is given by:
W = (Energy drop rate of container (Ef) * Surface area (A) * Time (T) * g / Latent heat of vaporization of liquid (Lv)
したがって、
E1 = ( [(Ef/Lv) * A * T] * g* H * [(Dl/DV)])-[(Ef/Lv) *A * T] * g * H
E1 =（ （[Ef * A * T] * g * H）/ Lv） * [(Dl/Dv)-1]
Therefore,
E1 = ([(Ef / Lv) * A * T] * g * H * [(Dl / DV)])-[(Ef / Lv) * A * T] * g * H
E1 = (([Ef * A * T] * g * H) / Lv) * [(Dl / Dv) -1]
さらに、蒸気は、外部エネルギによって凝縮され、蒸気相よりも体積は少ないが高密度でシステムに投入される。また、凝縮の間、圧力の変化に起因していくらかのエネルギを得ることができる。凝縮のために、蒸気は蒸気チャンバから凝縮器へと通過し、この蒸気の流れはまた、いくらかのエネルギを生成する。 In addition, the vapor is condensed by external energy and is injected into the system at a lower volume but higher density than the vapor phase. Also, during condensation, some energy can be obtained due to changes in pressure. Due to condensation, the vapor passes from the vapor chamber to the condenser, and this vapor stream also produces some energy.
ガスタービンを通るガスチャンバ内のガスの体積の変化によって生成されるエネルギは、体積の変化によって行われる仕事として計算することができる。 The energy produced by a change in the volume of gas in a gas chamber through a gas turbine can be calculated as the work done by the change in volume.
E2が、圧力PでのガスのV体積の凝縮によって時間Tの間に生成されるエネルギである場合、生成されるエネルギは、以下のように計算することができる；
ガスタービン発電エネルギ(E2) = 体積変化 * 圧力
=ΔV * P
=( [Ef *A * T]/Lv) [(1/Dv)- (1/Dl)]* P
If E2 is the energy produced during the time T by the condensation of the V volume of gas at pressure P, the energy produced can be calculated as follows;
Gas turbine power generation energy (E2) = volume change * pressure
= ΔV * P
= ([Ef * A * T] / Lv) [(1 / Dv)-(1 / Dl)] * P
[凝縮速度=蒸発速度] [Condensation rate = evaporation rate]
生成される総エネルギは、
(TE) = E1 + E2
で与えられる。
The total energy produced is
(TE) = E1 + E2
Given in.
総エネルギ(TE)
= (([Ef * A * T] * g * H)/Lv)[(Dl/Dv) - 1] + ([Ef * A * T]/Lv) [(1/Dv) -(1/Dl)] * P
= [(Ef/Lv) * A * T] * g * H* [(Dl/Dv)-1]+ [(Ef/Lv) * A * T] [(1/Dv)-(1/Dl)] * P
Total energy (TE)
= (([Ef * A * T] * g * H) / Lv) [(Dl / Dv)-1] + ([Ef * A * T] / Lv) [(1 / Dv)-(1 / Dl )] * P
= [(Ef / Lv) * A * T] * g * H * [(Dl / Dv) -1] + [(Ef / Lv) * A * T] [(1 / Dv)-(1 / Dl) ] * P
電力は以下のように与えられる；
電力(P) = 総エネルギ(TE)/時間(T)
= (（[Ef* A * T] * g * H）/(Lv *T))[(Dl/Dv)-1]+ ([Ef * A *T]/ (Lv * T))[(1/Dv)-(1/Dl)]* P
= [(Ef/Lv) * A] * g * H * [(Dl/Dv)-1] +[(Ef/Lv) * A] [(1/Dv) -(1/Dl)] * P
Power is given as follows;
Electric power (P) = Total energy (TE) / Time (T)
= (([Ef * A * T] * g * H) / (Lv * T)) [(Dl / Dv) -1] + ([Ef * A * T] / (Lv * T)) [(1 / Dv)-(1 / Dl)] * P
= [(Ef / Lv) * A] * g * H * [(Dl / Dv) -1] + [(Ef / Lv) * A] [(1 / Dv)-(1 / Dl)] * P
システムのエネルギ効率は、次式で与えられる；
効率 =(出力エネルギ/投入エネルギ) *100%
= (([(Ef/Lv) * A * T] * g *H [(Dl/Dv)-1]+ [(Ef/Lv) * A * T] [(1/Dv)-(1/Dl)] * P)/ (Ef * A * T)) * 100%
= (( [g * H][(Dl/Dv)-1] +[P][(1/Dv)-(1/Dl)])/ Lv ) * 100%
The energy efficiency of the system is given by:
Efficiency = (output energy / input energy) * 100%
= ((((Ef / Lv) * A * T] * g * H [(Dl / Dv) -1] + [(Ef / Lv) * A * T] [(1 / Dv)-(1 / Dl )] * P) / (Ef * A * T)) * 100%
= (([g * H] [(Dl / Dv) -1] + [P] [(1 / Dv)-(1 / Dl)]) / Lv) * 100%
常圧は凝縮チャンバで維持されるので、
設定P = 101,325 N/m2、g= 9.8m/s2とする。
Since atmospheric pressure is maintained in the condensation chamber,
Settings P = 101,325 N / m 2 and g = 9.8m / s 2 .
効率 = （（9.8 H [(Dl-Dv)/Dv] + 101,325 (Dl-Dv)/ (Dl*Dv) ）/Lv） * 100%
= [(Dl/Dv)-1] * [9.8 H+ 101325/Dl]/Lv *100%
Efficiency = ((9.8 H [(Dl-Dv) / Dv] + 101,325 (Dl-Dv) / (Dl * Dv)) / Lv) * 100%
= [(Dl / Dv) -1] * [9.8 H + 101325 / Dl] / Lv * 100%
システムの効率は、総出力、すなわち所与の投入に対して生成されるエネルギの増加に伴って増加させることができる。所与の液体について、全エネルギまたは効率における全ての要因は、高さを除いて変更することができない。 The efficiency of the system can be increased with increasing total power output, ie the energy produced for a given input. For a given liquid, all factors in total energy or efficiency cannot be changed except height.
したがって、生成されるエネルギの効率は、蒸気が底部から流れる塔チャンバの高さに直接関係する。したがって、高さを必要な程度まで増大させると、効率を100%を超えても増大させることができる。 Therefore, the efficiency of the energy produced is directly related to the height of the column chamber where the vapor flows from the bottom. Therefore, if the height is increased to the required degree, the efficiency can be increased to more than 100%.
さらに、液体の密度は常に蒸気の密度よりも大きいので、効率は常に正である。したがって、このシステムは、蒸気相および液相における所与の質量の体積の差のために機能し、高さの増加によって高度に支持される。 Moreover, the efficiency is always positive, since the density of the liquid is always greater than that of the vapor. Therefore, this system works because of the difference in volume for a given mass in the vapor and liquid phases and is highly supported by the increased height.
しかしながら、高さが増加するにつれて、底部の圧力は増加する。チャンバの底部における圧力の増加は、蒸気の体積を減少させる。蒸気の体積の減少により、浮力は、下方で減少し、上方に加速するにつれて徐々に増加する。したがって、浮力は徐々に増加し、メタ加速度をもたらす。 However, as the height increases, the bottom pressure increases. Increasing the pressure at the bottom of the chamber reduces the vapor volume. Due to the decrease in vapor volume, buoyancy decreases downward and gradually increases as it accelerates upward. Therefore, the buoyancy gradually increases, resulting in meta acceleration.
我々の目的のために、置換される液体の質量を考慮するために、蒸気の平均体積を考慮することができる。
底部圧力(P2) = [重量/面積] + P1
=（ [面積 * 高さ * 密度 * 重力加速度] / 面積）+ P1
= [高さ * 密度 * g] + P1
For our purposes, the average volume of vapor can be taken into account in order to take into account the mass of the liquid to be displaced.
Bottom pressure (P2) = [weight / area] + P1
= ([Area * Height * Density * Gravity acceleration] / Area) + P1
= [Height * Density * g] + P1
底部体積(Vb) = （P1 * Vt） / P2
= (P1 * Vt) / ( (Dl * H * g) + P1)
= (P1 * [Ef/Lv * A *T] / Dv) / [(Dl * H * g) + P1]
Bottom volume (Vb) = (P1 * Vt) / P2
= (P1 * Vt) / ((Dl * H * g) + P1)
= (P1 * [Ef / Lv * A * T] / Dv) / [(Dl * H * g) + P1]
最上部体積(Vt) = [Ef/Lv * A * T] /Dv Top volume (Vt) = [Ef / Lv * A * T] / Dv
平均体積 (Va) = (Vb + Vt)/ 2
= (((P1 * [Ef/Lv * A* T] / Dv) / ((Dl * H * g) + P1))+ ([Ef/Lv* A * T] / Dv))/ 2
= ( [Ef/Lv * A * T] / Dv)* [P1/[(D1 * H *g) +P1] + 1]/ 2
= ( [Ef/Lv * A * T] / 2Dv) * ([P1+(Dl * H * g)+ P1]/[(Dl * H* g) +P1])
= ( [Ef/Lv * A * T][(Dl * H * g) + 2P1]) /(2Dv [(Dl * H * g) + P1])
= (Vt * [P2 + P1]) / 2[P2]
= Vt /2 + Vt P1/2P2
Average volume (Va) = (Vb + Vt) / 2
= (((P1 * [Ef / Lv * A * T] / Dv) / ((Dl * H * g) + P1)) + ([Ef / Lv * A * T] / Dv)) / 2
= ([Ef / Lv * A * T] / Dv) * [P1 / [(D1 * H * g) + P1] + 1] / 2
= ([Ef / Lv * A * T] / 2Dv) * ([P1 + (Dl * H * g) + P1] / [(Dl * H * g) + P1])
= ([Ef / Lv * A * T] [(Dl * H * g) + 2P1]) / (2Dv [(Dl * H * g) + P1])
= (Vt * [P2 + P1]) / 2 [P2]
= Vt / 2 + Vt P1 / 2P2
平均体積は圧力の増加と共に減少するが、STPでは常に半分以上のままである。 The average volume decreases with increasing pressure, but in STP it always remains above half.
ここで、P1は大所与の投入に対して一定である。しかしながら気圧であり、Vtも大気圧におけるある質量の体積であり、したがって、両方とも、P2は、高さが増加するにつれて増加する。したがって、平均体積は、高さが増加するにつれて減少し、それによって蒸気[Dv]の密度が増加する。 Where P1 is constant for a large given input. However, it is atmospheric pressure, and Vt is also the volume of some mass at atmospheric pressure, so both P2 increases with increasing height. Therefore, the average volume decreases with increasing height, which increases the density of the vapor [Dv].
高さの増加に伴う平均体積の減少は、発電およびシステムの効率の低下をもたらす。
Dv = m/Vt
The decrease in average volume with increasing height results in reduced power generation and system efficiency.
Dv = m / Vt
新しい密度は、以下で与えられる；
Dv2 = m/Va
= m/ [Vt/2 +Vt/2(P1/P2)]
= m/ [Vt/2(1 +P1/P2)]
= m/ [Vt/2 +Vt/2[P1/ ((Dl * H * g) +P1)]]
The new density is given below;
Dv2 = m / Va
= m / [Vt / 2 + Vt / 2 (P1 / P2)]
= m / [Vt / 2 (1 + P1 / P2)]
= m / [Vt / 2 + Vt / 2 [P1 / ((Dl * H * g) + P1)]]
したがって、蒸気の密度は増加するが、密度は決して2倍を超えて増加しない。 Thus, the density of the vapor increases, but never more than twice.
大気圧P1と同様に、質量「m」の体積Vtは一定である。 Like the atmospheric pressure P1, the volume Vt of the mass “m” is constant.
新しい効率は、以下で与えられる；
= [Dl/ Dv2 - 1] ＊([9.8 H +101325/Dl]/ Lv) ＊ 100%
= [Vv2/V1-1] * ([9.8 H+ 101325/Dl]/Lv) *100%
New efficiencies are given below;
= [Dl / Dv2-1] * ([9.8 H + 101325 / Dl] / Lv) * 100%
= [Vv2 / V1-1] * ([9.8 H + 101325 / Dl] / Lv) * 100%
新しい密度は、以前の密度の2倍まで上昇することができ、または蒸気の平均体積は、頂部での平均体積よりも半分まで上昇することができ、効率は、頂部および底部での蒸気が同じと考えられた以前の50%まで低下することができる。しかし、それでも、高さが増加すると100%を超えて到達することができる。この高さは、蒸発及び/又は昇華及び/又は加圧ガスの蒸気の臨界温度および圧力に達する前に達成することができる。 The new density can go up to twice the previous density, or the average volume of steam can go up to half the average volume at the top, and the efficiency is the same for top and bottom steam. Can be reduced to 50% before it was considered. However, it can still reach more than 100% with increasing height. This height can be achieved before vaporization and / or sublimation and / or the critical temperature and pressure of the vapor of the pressurized gas are reached.
高さを増した圧力が蒸発潜熱に及ぼす影響 Effect of elevated pressure on latent heat of vaporization
圧力が増加すると、蒸気の密度が増加し、臨界圧力では、沸点は、蒸発の潜熱がゼロである温度となる。従って、圧力の上昇と共に沸点は上昇するが、蒸発潜熱は減少する。 As the pressure increases, the vapor density increases, and at critical pressure the boiling point is the temperature at which the latent heat of vaporization is zero. Therefore, the boiling point increases as the pressure increases, but the latent heat of vaporization decreases.
高さの増加は、以下の利点を有する；
それは、容器上で沸騰する液体の圧力を増加させる。それは圧力を増加させ、それによって蒸発の潜熱を減少させ、効率を増加させる。
The increased height has the following advantages:
It increases the pressure of the boiling liquid on the vessel. It increases pressure, thereby reducing the latent heat of vaporization and increasing efficiency.
より多くの質量が、高さの増加に伴って表面上に投入する同じ熱を伴うガス状態に置換されるにつれて、容器内の液体から蒸発したガスの体積に等しい体積を伴うその高さでの液体の質量が増加する。したがって、高さが増加するにつれて、効率は増加し、100%を超える。しかしながら、増分は無限大ではなく、熱エネルギを用いて蒸気に置換される液体の臨界温度及び圧力に限定される。 As more mass is replaced by a gas state with the same heat throwing on the surface with increasing height, at that height with a volume equal to the volume of gas evaporated from the liquid in the container. The mass of the liquid increases. Therefore, as height increases, efficiency increases, exceeding 100%. However, the increment is not infinite and is limited to the critical temperature and pressure of the liquid that is replaced with vapor using thermal energy.
異なる高さでのペンタン液体の効率は、以下の添付の表に見ることができる；
各表の英文は以下；
Density of Liquid 液体の密度
Density of water 水の密度
Density of gas ガスの密度
Latent heat of vaporization 蒸発潜熱
Specific heat capacity 比熱容量
K of steel 鋼のK
Thickness 厚さ
Boiling point 沸点
Flow rate 流量
Radius 半径
Room temperature 室温
Heat falling rate 熱降下率
Acceleration due to gravity g 重力による加速度g
Atmospheric pressure p 大気圧p
Auto ignition 自動着火
Explosive limit 爆発限界
Molar mass モル質量
Universal gas constant 一般ガス定数
Input motor liquid expel 入力モータ液吐出
Figures 数値
Units 単位
Height 高さ
Pressure of liquid at vessel 容器の液体圧力
Effect on temperature 温度への影響
Power 電力
Effect 効果
Pressure of liquid at bottom of liquidchamber 液室底部の液圧
Volume at bottom 底部での体積
Volume at top 頂部での体積
The English text of each table is as follows;
Density of Liquid Density of Liquid
Density of water Density of water
Density of gas Density of gas
Latent heat of vaporization
Specific heat capacity
K of steel K of steel
Thickness
Boiling point Boiling point
Flow rate
Radius radius
Room temperature
Heat falling rate Heat falling rate
Acceleration due to gravity g Acceleration due to gravity g
Atmospheric pressure p Atmospheric pressure p
Auto ignition
Explosive limit Explosive limit
Molar mass
Universal gas constant Universal gas constant
Input motor liquid expel Input motor liquid expel
Figures figures
Units Units
Height Height
Pressure of liquid at vessel
Effect on temperature Effect on temperature
Power Power
Effect effect
Pressure of liquid at bottom of liquidchamber
Volume at bottom Volume at bottom
Volume at top Volume at top
例えば、330 Wのエネルギが平方メートル当たり投入しているとする。容器[A]の表面積は、1平方メートルであり、それに太陽電力が投入されている。計算時間を1時間とする。液体の蒸発潜熱を323kj/kgとする。液体の密度を1323kg/m3、蒸気の密度を2.114kg/m3とする。
エネルギ投入[EI] = 330 * 3600 = 1188 KJ
エネルギ出力 = (330 * 1 *3600 * 1323 * 9.8 * 1)/( 323 * 1000* 2.114)
= 22,557.7 J
For example, suppose 330 W of energy is input per square meter. The surface area of the container [A] is 1 square meter, and solar power is applied to it. The calculation time is 1 hour. The latent heat of vaporization of liquid is 323 kj / kg. The density of liquid is 1323kg / m 3 and the density of vapor is 2.114kg / m 3 .
Energy input [EI] = 330 * 3600 = 1188 KJ
Energy output = (330 * 1 * 3600 * 1323 * 9.8 * 1) / (323 * 1000 * 2.114)
= 22,557.7 J
効率は次のように与えられる;
効率 = （出力エネルギ/投入エネルギ） * 100%
= (22557.7/1,188,000) * 100%
= 1.9％
Efficiency is given by:
Efficiency = (output energy / input energy) * 100%
= (22557.7 / 1,188,000) * 100%
= 1.9%
上記の例では、タービンの高さを例えば60メートルに増大させると、本発明での計算は以下のようになる。
出力エネルギ(OE) = (330 * 1 * 3600 * 1323 * 9.8 *60)/( 323 * 1000 * 2.114)
= 1,353,462 J
In the above example, increasing the turbine height to, for example, 60 meters, the calculation in the present invention is as follows.
Output energy (OE) = (330 * 1 * 3600 * 1323 * 9.8 * 60) / (323 * 1000 * 2.114)
= 1,353,462 J
本発明システムの効率は115%に達する。
効率 = (出力エネルギ/投入エネルギ) * 100%
= (1,353,462/1,188,000) * 100%
= 114.7%
The efficiency of the system of the present invention reaches 115%.
Efficiency = (output energy / input energy) * 100%
= (1,353,462 / 1,188,000) * 100%
= 114.7%
ここで、蒸気が封入される金属表面の表面積は、蒸気が生成される速度で蒸気を液体に凝縮させるのに必要な熱を伝達することができるように維持される。したがって、気化中に失われる熱は、気化のエンタルピーに等しい。すなわち、失われる全エネルギは、蒸発中に得られる全エネルギに等しい。 Here, the surface area of the metal surface in which the vapor is encapsulated is maintained such that it can transfer the heat necessary to condense the vapor into a liquid at the rate at which the vapor is produced. Therefore, the heat lost during vaporization is equal to the enthalpy of vaporization. That is, the total energy lost is equal to the total energy gained during evaporation.
熱損失 = 上記の総エネルギ(TE)
表面積(A) = (Lv * 蒸気の体積(V) * 蒸気の密度(D) * 金属の厚さ(l))/(金属の熱定数(k) * 時間(t)* 温度差(ΔT))
Heat loss = Total energy above (TE)
Surface area (A) = (Lv * Vapor volume (V) * Vapor density (D) * Metal thickness (l)) / (Metal thermal constant (k) * Time (t) * Temperature difference (ΔT) )
本発明によるシステムは、沸騰及び凝縮が可能な状態で機能する。自然条件下では、水は0℃の凝固点を有する。従って、凝縮器では、水を使用することができ、容器内の液体の沸点は、常に凝縮器内の液体の沸点よりも高くなければならない。室温が20 ℃の場合、30℃を超える沸点を有する任意の液体を通常使用することができる。従って、沸騰させる容器内の液体の沸点と、凝縮器内の液体が凍結しない室温との間の、通常15℃の温度差を使用することができる。一般に、我々は、凝縮器内で水を使用し、容器内でジクロロメタン(Bp.：34.6℃)、メタノール(Bp.：63.4℃)、エタノール(Bp.：74℃)等のような液体を使用することができる。 The system according to the invention functions in a state capable of boiling and condensation. Under natural conditions, water has a freezing point of 0 ° C. Therefore, water can be used in the condenser, and the boiling point of the liquid in the container must always be higher than that of the liquid in the condenser. When the room temperature is 20 ° C, any liquid having a boiling point above 30 ° C can usually be used. Therefore, a temperature difference of typically 15 ° C. between the boiling point of the liquid in the vessel to be boiled and the room temperature at which the liquid in the condenser does not freeze can be used. Generally, we use water in the condenser and liquids such as dichloromethane (Bp.:34.6°C), methanol (Bp.:63.4°C), ethanol (Bp.:74°C), etc. in the container. can do.
沸騰させる液体は、エアロックされており、空気と接触しないので、350 ℃を超える自己発火を有する液体が使用できる。蒸気の温度は、100℃を超えることは決してない。 The liquid to be boiled is air-locked and does not come into contact with air, so liquids with self-ignition above 350 ° C can be used. The temperature of the steam never exceeds 100 ° C.
沸騰する液体は、完全にパイプおよびチャンバの内側にあり、外部環境と接触することができないので、気相の液体の危険性は完全に最小限に抑えられる。 Since the boiling liquid is completely inside the pipe and chamber and cannot contact the external environment, the risk of gas phase liquid is completely minimized.
上記から、発電は、液体が蒸発(沸騰)し始めるときに始まり、一般に使用される液体の沸点は低いことが分かる。エタノールを使用する場合、沸点は約64 ℃であり、常温が約30℃であるところで、数分で容易に沸点に到達する。あるいは、沸点34.6 ℃のジクロロメタンを使用する場合、太陽などから十分な熱があるはずだが、室温が約20℃前後であっても発電を開始する。 From the above, it can be seen that power generation begins when the liquid begins to evaporate (boiling) and the boiling point of commonly used liquids is low. When ethanol is used, it has a boiling point of about 64 ° C, and easily reaches the boiling point within a few minutes at a room temperature of about 30 ° C. Alternatively, when dichloromethane with a boiling point of 34.6 ° C is used, there should be sufficient heat from the sun, etc., but power generation will start even if the room temperature is around 20 ° C.
すなわち、十分な熱エネルギで、低温でも発電が開始される。本発明システムのこの特性は、より良く利用することができる。太陽光の少ない場所でも発電を開始できる。 That is, with sufficient heat energy, power generation can be started even at a low temperature. This property of the inventive system can be better exploited. Power generation can be started even in places with little sunlight.
貯蔵:
さらに、エネルギの貯蔵は、低温熱エネルギを放出し、元の形態に戻すことができる材料で可能である。水酸化ナトリウム(NaOH)、塩化カルシウム(CaCl2)または水酸化カルシウム(CaOH2)を水に溶解すると、熱エネルギが放出され、水の温度が約80℃以上に上昇する。ここで、十分な量のこのような放熱材料を用いて、電気エネルギを生成することができる。この場合も、これらの材料は、太陽光または他のものの中で蒸発させ、太陽光がないときに電気エネルギを生成するために再使用することができる。
storage:
In addition, energy storage is possible with materials that can release low temperature heat energy and return to its original form. When sodium hydroxide (NaOH), calcium chloride (CaCl 2 ) or calcium hydroxide (CaOH 2 ) is dissolved in water, thermal energy is released and the temperature of water rises to about 80 ° C or higher. Here, a sufficient amount of such a heat dissipation material can be used to generate electrical energy. Again, these materials can be evaporated in sunlight or otherwise and reused to produce electrical energy in the absence of sunlight.
同様に、種々の塩は、それらが蒸発の潜熱に等しい熱を貯蔵し、結晶化するときに放出するので、貯蔵のために使用することができる低い融点を有する。さらに、酢酸ナトリウム(CH3COONa)、硝酸カルシウム(CaNO3)などのようないくつかの塩は、それらの融点未満で結晶化しない過冷却または準安定液体である。また、室温でも結晶化すると、蒸発潜熱と同等の熱を放出する。従って、そのような塩については、それらの熱を使用する前に融点を超える温度を維持することは必要ではなく、従って、貯蔵がより容易である。 Similarly, various salts have low melting points that can be used for storage because they store heat equal to the latent heat of vaporization and give off as it crystallizes. Moreover, some salts, such as sodium acetate (CH 3 COONa), calcium nitrate (CaNO 3 ), etc., are supercooled or metastable liquids that do not crystallize below their melting point. Further, when crystallized even at room temperature, heat equivalent to latent heat of vaporization is released. Therefore, for such salts, it is not necessary to maintain a temperature above the melting point before using their heat, and thus easier to store.
ここでは、水に溶解したときに発熱する水酸化ナトリウムを取り上げて説明する。NaOH・H2Oは、水に溶解されると、21.4 KJ/KGのエネルギを放出する。これは、100 ℃で、1:1の溶解能力を有する。したがって、1リットルの水中に1kgの水酸化ナトリウムを溶解させることにより、熱エネルギ1kg当たり548.97 KJ(@21.4 KJ/mol.)を得ることができ、本発明のシステムは、100%以上の熱エネルギを電気エネルギに変換するので、少なくとも100パーセントのエネルギまたは548.97 KJの電気エネルギを1kgの乾燥NaOHから確保することができる。1MWは、(1MJ＊84,600秒= ) 84,600MJ/日のエネルギ貯蔵を必要とする。それは157.39 MtのNaOH中に貯蔵することができる。 Here, sodium hydroxide, which generates heat when dissolved in water, will be described. When NaOH · H 2 O is dissolved in water, it releases energy of 21.4 KJ / KG. It has a dissolution capacity of 1: 1 at 100 ° C. Therefore, by dissolving 1 kg of sodium hydroxide in 1 liter of water, it is possible to obtain 548.97 KJ (@ 21.4 KJ / mol.) Per 1 kg of thermal energy, and the system of the present invention has a thermal energy of 100% or more. Is converted into electrical energy, so that at least 100 percent energy or 548.97 KJ of electrical energy can be obtained from 1 kg of dry NaOH. 1 MW requires (1 MJ * 84,600 seconds =) 84,600 MJ / day of energy storage. It can be stored in 157.39 Mt NaOH.
同様に、水酸化カルシウムを水に溶解する際に放出されるエネルギの@16.2 KJ/molを考慮すると、我々は、297.66MTのCaOH2中に1MW日のエネルギを貯蔵することができ、再使用のために脱水を必要とする(297.66立方メートル＊0.005高さ)。 Similarly, given the @ 16.2 KJ / mol of energy released when dissolving calcium hydroxide in water, we could store 1 MW of energy in 297.66 MT CaOH 2 and reused. Requires dehydration for (297.66 cubic meters * 0.005 height).
さらに、塩化カルシウムを水に溶解する際に放出されるエネルギの81.3 KJ/mol(=739J/gm)を考慮すると、1MW日のエネルギを116.913MTで貯蔵することができる。 Further, considering the energy released when calcium chloride is dissolved in water, 81.3 KJ / mol (= 739 J / gm), the energy of 1 MW / day can be stored at 116.913 MT.
酢酸ナトリウムを融点、すなわち58℃以上に加熱すると、結晶化時に室温でも264〜289Kj/kgの熱エネルギを放出する。したがって、1MW日のエネルギを貯蔵するためには、306.5トンの酢酸ナトリウムが必要である。さらに、冷却しながら余分な熱エネルギを放出し、効率的に利用することもできる。 When sodium acetate is heated to the melting point, that is, 58 ° C. or higher, it releases thermal energy of 264 to 289 Kj / kg even at room temperature during crystallization. Therefore, 306.5 tons of sodium acetate are needed to store 1 MW of energy. Further, it is possible to release excess heat energy while cooling and use it efficiently.
硝酸カルシウムを融点、すなわち42.7℃より高く加熱すると、結晶化時に室温でも153KJ/Kg (36.1 Kj/mol)の熱エネルギを放出する。したがって、1MW日のエネルギを貯蔵するためには、552.9トンの酢酸ナトリウムが必要である。さらに、冷却しながら余分な熱エネルギを放出し、効率的に利用することもできる。 When calcium nitrate is heated above its melting point, ie 42.7 ° C, it releases 153 KJ / Kg (36.1 Kj / mol) of thermal energy even at room temperature during crystallization. Therefore, 552.9 tons of sodium acetate is needed to store 1 MW of energy. Further, it is possible to release excess heat energy while cooling and use it efficiently.
冬季には、海面は-4℃以下から-30℃以下まで、一部の北部および南部地域ではそれ以下になることがある。このような低温のために、海または海洋の上部は凍結されるが、水中の野生生物を保護する氷の厚さ以下の水が依然として存在する。従って、水の温度は確かに0℃を超える。沸点が-1℃、融点が-114℃の液体ブタンを考慮すると、我々は、それを我々のシステムで使用して電気エネルギを生成することができる。 In winter, sea levels can be below -4 ° C to below -30 ° C, and below that in some northern and southern regions. Due to such low temperatures, the sea or the upper part of the ocean is frozen, but there is still water below the thickness of the ice that protects underwater wildlife. Therefore, the temperature of water certainly exceeds 0 ° C. Considering liquid butane, which has a boiling point of -1 ° C and a melting point of -114 ° C, we can use it in our system to generate electrical energy.
ここで、沸騰は、0℃を超える氷の下の水によって行われ、凝縮は、温度が-50℃以下に達しても、一般に-4℃未満である表面上で行うことができる。それから膨大なエネルギを得ることができる。1リットルの水は、4.1kj/kgKを有する。あるいは、換言すれば、1立方メートルの水は、温度の差が1度しかない状態で4MJのエネルギを蓄えることができる。したがって、数千メガワットのエネルギをこの巨大な供給源で容易に生成することができる。 Here, boiling is carried out with water under ice above 0 ° C. and condensation can be carried out on surfaces, which are generally below −4 ° C., even when the temperature reaches −50 ° C. or below. Then you can get a huge amount of energy. One liter of water has 4.1 kj / kgK. Or, in other words, 1 cubic meter of water can store 4 MJ of energy with a temperature difference of only 1 degree. Thus, thousands of megawatts of energy can be easily generated with this huge source.
しかし、表面より上の温度が一貫して-10℃以下である場合、より高い効率のために他の液体を使用することができる。塩素は-35℃の沸点を有する。したがって、表面温度が-35℃未満に持続的に低下する場合、ブタンの代わりに塩素液体を使用することができる。同様に、イソプロパンは-10℃の沸点を有し、これは-10℃未満で持続する温度に使用することができる。しかしながら、夏季には、ブタン、イソプロパン、塩素などのようなこれらの液体は、ガスに転化することがあるので、必要な圧力に対処することができる低温貯蔵タンクまたは貯蔵タンク内に保持されるべきである。また、システム内の液体は、温度に応じて変化する。20℃付近であれば、ジクロロメタン(BP.：39.6℃)、ペンタン(BP.：36℃)、または沸点が30℃を超える同様の液体が適している。
そして、低沸点の液体は、温度が-4℃以下に低下した次の冬に再使用することができる。
However, if the temperature above the surface is consistently below -10 ° C, other liquids can be used for higher efficiency. Chlorine has a boiling point of -35 ° C. Therefore, chlorine liquid can be used in place of butane if the surface temperature drops continuously below -35 ° C. Similarly, isopropane has a boiling point of -10 ° C, which can be used for temperatures lasting below -10 ° C. However, in the summer, these liquids, such as butane, isopropane, chlorine, etc., may convert to gas, so they are kept in a cold storage tank or storage tank that can handle the required pressure. Should be. Also, the liquid in the system changes with temperature. At around 20 ° C., dichloromethane (BP .: 39.6 ° C.), pentane (BP .: 36 ° C.), or similar liquids with boiling points above 30 ° C. are suitable.
Then, the low boiling point liquid can be reused in the next winter when the temperature drops to -4 ° C or lower.
要約すると、請求項に係る発明は、以下の用途及び利点を提供すると言うことができる。
- 本発明は、熱エネルギを機械エネルギ又は電気エネルギに変換する。
- 熱エネルギは、100%以上で、これまで可能でなかった機械的/電気的エネルギに変換される。
- 本発明は、太陽光、地熱、水素などのクリーンエネルギを利用する。
- 必要に応じて、他の廃棄物、ごみ、林産物、または化石燃料でさえも、熱を生成し、機械的および電気的エネルギに変換するために使用することができる。
- 機械または他の産業からの熱損失を利用することができる。
- 低温熱エネルギを100%以上の電気的または機械的エネルギに変換するので、容易な貯蔵方法を使用することができる。
- 容易に入手でき、環境にやさしい化学物質を使用して、低コストかつ低資本でエネルギを貯蔵することができる。
- 太陽光やその他の合理的な熱源がない地域や時期では、例えば数日間や数ヶ月間、あるいはそれ以上の間、膨大なエネルギのバックアップを行うことができるため、コストが低く、低資本で、エネルギを蓄えることが可能である。
- 利用可能な大量の太陽エネルギを機械的/電気的エネルギに変換し、世界の大量エネルギ需要を満たすために利用することができる。
- それは、世界が直面している将来のエネルギ危機を、予測可能な将来のために解決する。
- クリーンで再生可能なエネルギの生産量と消費量を膨大な割合まで増加させ、地球温暖化を減少させるのに役立つ。
- 黒色エネルギの使用量を減らし、廃棄物や生ごみをエネルギ生産に活用することで、汚染の低減に貢献する。
- Fin-Techシステムが直面しているエネルギニーズを満たすのに役立つ。このシステムは、2020年までに、世界全体が今日使用しているのと同じくらいのエネルギを必要とする。
- 太陽光がなく、気温が0℃未満から-30℃以下までの冬季には、海洋の膨大なエネルギを利用するのに役立つ。
In summary, it can be said that the claimed invention provides the following applications and advantages.
-The present invention converts thermal energy into mechanical or electrical energy.
-Over 100% of thermal energy is converted into mechanical / electrical energy, which was not possible before.
-The present invention utilizes clean energy such as sunlight, geothermal heat and hydrogen.
-If desired, other waste, refuse, forest products, or even fossil fuels can be used to generate heat and convert it into mechanical and electrical energy.
-Heat losses from machinery or other industries can be utilized.
-Converts low temperature heat energy into 100% or more of electrical or mechanical energy, so that easy storage method can be used.
-Low cost and low capital storage of energy using readily available and environmentally friendly chemicals.
-In areas or periods where there is no sunlight or other reasonable heat sources, huge energy backups can be made, for example for days, months or longer, resulting in low cost and low capital costs. It is possible to store energy.
-Convert a large amount of available solar energy into mechanical / electrical energy, which can be used to meet global energy demand.
-It solves the future energy crisis facing the world for a predictable future.
-Helps reduce global warming by increasing the production and consumption of clean, renewable energy by enormous proportions.
-Contributing to the reduction of pollution by reducing the amount of black energy used and utilizing waste and food waste for energy production.
-Helps meet the energy needs faced by Fin-Tech systems. By 2020, this system will require as much energy as the entire world uses today.
-In the winter, where there is no sunlight and temperatures are below 0 ℃ to below -30 ℃, it is useful to utilize the vast amount of energy of the ocean.
Claims (10)
該方法の効率を高めるために、浮力ファクターを適用することに加えて、
液体及び/又は固体及び/又はガスの蒸発若しくは昇華または加圧または凝縮または減圧のプロセスを介して、該方法が実行され、
これは、当該液体の必要とされる温度の適切なポイントでの熱エネルギの入力によって、沸騰したときに液体、または昇華したときに固体、または加圧されたときに液体、を通して得られる蒸気を、次のように液体においてより高いレベルに上昇させることを含む；
浮力によって、ガスが上方に加速され、
タービンが該液体に浸漬された状態に保たれる高さにガスは上昇し、
ガスがタービンを通過して回転され、
蒸気は、通常の条件下で、その温度が蒸発および凝縮される容器内部の該液体の沸点を超えない凝縮器内に保たれた液体の助けによって、凝縮/減圧される、又は
蒸気は、通常の条件下で、その温度が沸騰、蒸発、加圧、若しくは昇華された蒸気の温度を超えない凝縮器内に保たれた液体の助けによって、凝縮/減圧される、又は
蒸気は任意の他の可能な手段によって、凝縮/減圧される、
方法。 A method of producing mechanical and electrical energy from thermal energy, comprising:
In addition to applying a buoyancy factor to increase the efficiency of the method,
The method is carried out via a process of evaporation or sublimation of liquid and / or solid and / or gas or pressurization or condensation or depressurization,
This is due to the input of thermal energy at the appropriate point of the required temperature of the liquid, the vapor obtained through the liquid when boiling, the solid when sublimating, or the liquid when pressurized. , Including raising to higher levels in the liquid as follows;
The buoyancy accelerates the gas upwards,
The gas rises to a height where the turbine remains submerged in the liquid,
The gas is rotated through the turbine,
The vapor is condensed / decompressed under normal conditions with the help of a liquid kept in a condenser whose temperature does not exceed the boiling point of the liquid inside the vessel to be evaporated and condensed, or the vapor is usually Under the conditions of the temperature, the vapor is condensed / decompressed with the aid of a liquid kept in a condenser whose temperature does not exceed the temperature of the vaporized, vaporized, pressurized or sublimed vapor, or the vapor is Condensed / depressurized by possible means,
Method.
前記プロセスは、
前記入力熱エネルギ及び温度及び通常の条件下で蒸発若しくは昇華及び凝縮若しくは凍結されるべき容器内の液体の沸点を超えない凝縮器内の1つ以上の液体またはガスによって、加圧され得るガス若しくは容易に沸騰し得る1つ以上の液体若しくは昇華し得る固体、を使い、蒸発および凝縮プロセスの間の蒸気の流れによるエネルギの生成に伴って、効率が増加し、
前記熱エネルギは、
地上にある平坦な容器内に直接投入する太陽光から、または表面上の温度が-4℃未満であるとき０℃以上である海または海洋の水から、または塩水和物若しくは水酸化物などの水和および脱水などの異なる源から得られる熱から、または塩等、化石燃料、水素、その他のガス、ごみ、その他の資源・手段などの気化の潜熱から得られる、
方法。 The method of claim 1, wherein the method is carried out through a process of evaporation or sublimation and condensation, and by applying a buoyancy factor to increase the efficiency of the process,
The process is
A gas that can be pressurized by the input heat energy and temperature and one or more liquids or gases in the condenser that does not exceed the boiling point of the liquid in the vessel to be evaporated or sublimated and condensed or frozen under normal conditions or With one or more liquids that can easily boil or solids that can sublime, the efficiency increases with the production of energy by the flow of vapor during the evaporation and condensation processes,
The thermal energy is
Such as salt hydrates or hydroxides, from direct sunlight in a flat container on the ground, or from sea or ocean water above 0 ° C when the temperature on the surface is below -4 ° C. Obtained from heat obtained from different sources such as hydration and dehydration, or from latent heat of vaporization such as salt, fossil fuels, hydrogen, other gases, garbage, other resources and means,
Method.
前記プロセスの効率は、前記入力熱エネルギ及び温度及び通常の条件下で蒸発若しくは昇華及び凝縮される容器内の液体の沸点を超えない前記凝縮器内の1つ以上の液体によって容易に沸騰することができる１の液体またはそれ以上、を使用する蒸発および凝縮プロセスの間の蒸気の流れによる前記エネルギの生成とともに増加し、
前記熱エネルギは、塩水和物、水酸化物などのイオン性化合物の水和および脱水、または溶融時の塩の蒸発潜熱として貯蔵される熱、廃棄物に貯蔵される熱、熱水、化石燃料、林産物、水素ガス、またはそのような機械的および電気的エネルギの生成のために使用される任意の他の手段もしくは貯蔵源などの異なる源に貯蔵される熱である、
方法。 The method of claim 1, wherein the method is performed through a process of evaporation or sublimation and condensation, and by applying a buoyancy factor to increase the efficiency of the process,
The efficiency of the process is such that the input heat energy and temperature and one or more liquids in the condenser that do not exceed the boiling point of the liquid in the vessel that is evaporated or sublimed and condensed under normal conditions are easily boiled by the liquid. Increasing with the production of said energy by the vapor flow during the evaporation and condensation processes using one liquid or more capable of
The heat energy is heat stored as hydrate and dehydration of ionic compounds such as salt hydrates and hydroxides, or latent heat of vaporization of salts during melting, heat stored in wastes, hot water, fossil fuels. Heat, stored in different sources, such as forest products, hydrogen gas, or any other means or storage source used for the production of such mechanical and electrical energy,
Method.
前記方法は、蒸発若しくは昇華及び凝縮のプロセスを通して行われ、及び
容易に沸騰/昇華/加圧することができる液体/個体/ガス又はこれらの複数、または入力熱エネルギ及び温度及び通常の条件下で蒸発若しくは昇華及び凝縮される容器内の液体の沸点を超えない凝縮器内の１より多い液体により、容易に沸騰/昇華/加圧することができる液体/個体/ガス若しくはこれらの複数を、使用して、蒸発と凝縮プロセスとの間の蒸気の流れによるエネルギの発生に伴うプロセスの効率を増大させるために浮力ファクターの適用によっておこなわれ、
ここで、熱エネルギは、塩水和物、水酸化物などのイオン性化合物の水和および脱水、または溶融時の塩の蒸発潜熱として貯蔵された熱、廃棄物に貯蔵された熱、熱水に貯蔵された熱、化石燃料、林産物、水素ガス、または熱を発生させるために使用される、及び/又はそのような機械的および電気的エネルギの発生のために他の場所に輸送される任意の他の手段もしくは貯蔵源のような異なるソースに貯蔵される、
方法。 The method of claim 1, wherein
The method is carried out through a process of evaporation or sublimation and condensation, and a liquid / solid / gas or a plurality of which can be easily boiled / sublimated / pressurized or vaporized under input heat energy and temperature and normal conditions. Or using liquids / solids / gases or a plurality of these that can be easily boiled / sublimated / pressurized by more than one liquid in a condenser that does not exceed the boiling point of the liquid in the sublimated and condensed container , By the application of a buoyancy factor to increase the efficiency of the process with the generation of energy by the vapor flow between the evaporation and condensation processes,
Here, heat energy is stored in hydrates and dehydrations of ionic compounds such as salt hydrates and hydroxides, or heat stored as latent heat of vaporization of salts during melting, heat stored in wastes, and hot water. Stored heat, fossil fuels, forest products, hydrogen gas, or any used to generate heat and / or transported elsewhere to generate such mechanical and electrical energy Stored in different sources, such as other means or storage sources,
Method.
前記方法は、蒸発若しくは昇華及び凝縮のプロセスを通して、及び
入力熱エネルギ及び温度及び通常の条件下で蒸発若しくは昇華及び凝縮される容器内の液体の沸点を超えない凝縮器内の１より多い液体により、容易に沸騰することができる１の液体またはそれ以上の液体を使い、前記蒸発と凝縮プロセスとの間に蒸気を流すことによって、エネルギの生成を伴うプロセスの効率を上昇させるために、浮力ファクターの適用によって実行され、
ここで、前記熱エネルギは、塩水和物、水酸化物などのイオン性化合物の水和および脱水、または溶融時の塩の蒸発潜熱として貯蔵される熱、廃棄物に貯蔵される熱、熱水、化石燃料、林産物、水素ガス、または熱を発生させるために使用される他の手段もしくは貯蔵源、ならびに/または前記機械的および電気的エネルギの生成のために他の場所に輸送される他の手段もしくは貯蔵源のような、異なるソースに貯蔵される、又は、
機械、機器、化学物質、または他の材料が、限定されないが液体、デバイス、機器および他の構造および材料(存在する場合)を含む機械的および電気的エネルギの生産若しくは熱貯蔵ための、生産、輸送および操作において使用される、
方法。 The method of claim 1, wherein
Said method is through the process of evaporation or sublimation and condensation, and with more than one liquid in a condenser not exceeding the input heat energy and temperature and the boiling point of the liquid in the vessel to be evaporated or sublimated and condensed under normal conditions. A buoyancy factor to increase the efficiency of a process involving the production of energy by using one or more liquids that can be easily boiled and flowing steam between the evaporation and condensation processes. Performed by the application of
Here, the heat energy is heat stored as hydrate and dehydration of ionic compounds such as salt hydrates and hydroxides, or latent heat of vaporization of salts during melting, heat stored in wastes, and hot water. , Fossil fuels, forest products, hydrogen gas, or other means or storage sources used to generate heat, and / or other transportation to other locations for the production of said mechanical and electrical energy. Stored in different sources, such as means or storage sources, or
Production of mechanical and electrical energy or heat storage, including machinery, equipment, chemicals, or other materials, including but not limited to liquids, devices, equipment and other structures and materials (if any), Used in transportation and operation,
Method.
前記方法は、蒸発若しくは昇華及び凝縮のプロセスを通して、及び浮力ファクターの適用によって実行され、
ここで、
前記蒸発若しくは昇華された蒸気は、前記プロセスの効率を増加させるために、ある高さまで上昇させられ、
前記蒸気は、前記入力熱エネルギ及び通常の条件下でその温度が蒸気を凝縮させるために蒸発若しくは昇華及び凝縮される容器内の液体の沸点を超えない前記凝縮器内の1つ若しくはそれ以上の液体によりたやすく昇華できる固体若しくは沸騰できる液体を使い生成される、
方法。 The method of claim 1, wherein
The method is carried out through the process of evaporation or sublimation and condensation and by applying a buoyancy factor,
here,
The vaporized or sublimed vapor is raised to a height to increase the efficiency of the process,
The vapor is one or more in the condenser whose temperature does not exceed the boiling point of the liquid in the vessel to be vaporized or sublimed and condensed to condense the vapor under the input heat energy and normal conditions. Generated using a solid that can be easily sublimated by a liquid or a liquid that can boil,
Method.
前記方法は、、蒸発若しくは昇華のプロセスを通して行われ、そして浮力ファクターの適用によって行われ、
ここで、
前記温度の条件は、調整することによって、液体及び/又は固体及び/又はガスが、蒸発若しくは昇華若しくは加圧のために利用でき、
そして、浮力ファクターによる液体を通じて通過の固体及び/又は液体及び/又はガスの圧力の増加は、及び/又は凝縮及び/又は昇華による蒸気/液体の凍結及び/又は凝縮及び/又は昇華は、上昇した高さにタービンを保つことの効果において上昇する効果があり、
任意の材料が、蒸発若しくは昇華及び凝縮で使用される液体および固体の好ましさに応じて、蒸発若しくは昇華または増加した圧力および凝縮及び/又は凍結に使用され、そして任意のタイプのエネルギまたは技術が蒸発若しくは昇華及び凝縮のために熱を生産するために使用され、そして任意のタイプの装置若しくは技術がタービンから生成される機械的エネルギを電気または他のエネルギに変換するために使用される、
方法。 The method of claim 1, wherein
The method is carried out through a process of evaporation or sublimation, and by application of a buoyancy factor,
here,
By adjusting the temperature conditions, liquid and / or solid and / or gas can be used for evaporation or sublimation or pressurization,
And an increase in the pressure of solids and / or liquids and / or gases passing through the liquid due to the buoyancy factor, and / or freezing and / or condensation and / or sublimation of the vapor / liquid due to condensation and / or sublimation has increased. There is a rising effect on the effect of keeping the turbine at height,
Any material is used for evaporation or sublimation or increased pressure and condensation and / or freezing, depending on the preference of liquids and solids used in evaporation or sublimation and condensation, and any type of energy or technique. Is used to produce heat for evaporation or sublimation and condensation, and any type of device or technology is used to convert the mechanical energy produced from the turbine into electricity or other energy,
Method.
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