KR20050118069A - Air Heating Cycle System For Composition Power Plant. - Google Patents

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KR20050118069A KR1020040081540A KR20040081540A KR20050118069A KR 20050118069 A KR20050118069 A KR 20050118069A KR 1020040081540 A KR1020040081540 A KR 1020040081540A KR 20040081540 A KR20040081540 A KR 20040081540A KR 20050118069 A KR20050118069 A KR 20050118069A
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Abstract

본 발명 시스템은 열 사이클 기관에 있어서 대기 또는 해수 등이 지니고 있는 열량을 이용함으로써 동력 발생의 시도와 대기를 감온 시킬려는 대기열을 이용한 열기관 구성 방법이다. 열역학 제2법칙은 과거 초저온에서의 열적 현상을 취급할 수 없었던 시대에 영구기체(대기압에서의 비점 -150℃ 이하)의 액화 불가능을 전제로 한 경험에 의한 법칙일 가능성이 높기 때문에 현재에 이르러 재차 연구하는 경우가 많으며 이에 따라 대기열을 이용한 동력발생이 여러 차례 시도된 바가 있다.The system of the present invention is a method of constructing a heat engine using a queue to attempt to generate power and to cool down the atmosphere by using a heat amount of the air or seawater in a heat cycle engine. Since the second law of thermodynamics is likely to be a rule based on experience assuming that liquefaction of permanent gas (boiling point at atmospheric pressure below -150 ℃) is impossible in the past when the thermal phenomenon at the ultra low temperature could not be handled, it has come back to the present. In many cases, power generation using queues has been attempted several times.

주로 냉매를 이용하여 대기열을 흡수하는 방법을 모색하였고 이론적 산출식을 얻어낼려고 시도 하였다. 그렇지만 냉매의 임계온도가 대기온도 보다 훨씬 높기 때문에 높은 압력에서 단열팽창을 시도 할 수가 없으므로 팽창후 저압에서 액화를 얻어내기가 어려웠다. 따라서 저온열원이 없이는 액화가 불가하였기 때문에 여러 가지 방법을 시도하여 압축기의 소요동력을 줄일려고 하였지만 이론적으로 불가하였고 시스템의 반복구성이 불가하였으므로 압축기의 소요동력을 줄일 수가 없었다. 그러므로 현재까지는 대기열을 이용한 열기관의 구성이 도처에서 여러차례 시도되었어도 아직까지는 열역학 제2법칙에 의하여 이론적으로 불가하였다. 본고안은 냉매가 아닌 액체공기를 이용하여 장치를 고안함으로써 문제의 해결을 시도하였으며 열역학 제2법칙이 벗어나는 경우가 현실적으로 그리고 이론적으로도 가능하다는 것을 보여주기 위한 창작이다.We tried to find a way to absorb the queue mainly using refrigerants and attempted to obtain a theoretical calculation. However, since the critical temperature of the refrigerant is much higher than the atmospheric temperature, adiabatic expansion cannot be attempted at high pressure, so it is difficult to obtain liquefaction at low pressure after expansion. Therefore, it was impossible to liquefy without a low temperature heat source, so various methods were tried to reduce the required power of the compressor, but theoretically impossible, and the system could not be repeated, so the required power of the compressor could not be reduced. Therefore, even though the construction of a heat engine using a queue has been tried many times at present, it has not been theoretically possible by the second law of thermodynamics until now. This paper attempts to solve the problem by devising a device using liquid air rather than a refrigerant, and is intended to show that the second law of thermodynamics can be realistically and theoretically solved.

Description

대기의 열을 이용한 열기관{Air Heating Cycle System For Composition Power Plant.}Heat engine using air heat {Air Heating Cycle System For Composition Power Plant}

기술분야 : 열 냉동공학.Technology: Thermal Refrigeration Engineering.

종래의 기술 : 팽창된 냉매를 압축기로서 저속 압축하여 응축시키고 대기의 열량을 이용하여 냉매를 기화 시킨 다음, 팽창시 팽창기에서 발생되는 동력으로써 압축기의 소요 동력을 보충하도록 하여 저속 압축기와 팽창기의 차의 동력으로 대기의 열량을 이용하여 일을 발생시킬려는 시도가 있었음. (이의 경우는 냉매의 임계온도가 높기 때문에 대기열을 받아 기화된 냉매를 팽창시 재차 응축되도록 하기 위하여는 고압력에서 팽창하여야 하는데 그것이 불가함, 그 이유는 초고압이 될수록 단열팽창 효과가 떨어지기는 하나 액화를 위해서는 임계압력 이상을 가할 수 가 있어야 하고, 냉매의 경우 만약 단열팽창 효과를 높여 액화를 얻어내기 위해 고압력을 가하면 미리 액화되어서(임계온도 이하에서 고압력을 가하면 액화되므로)팽창기에서 동력을 발생시킬 수가 없다. 만약 임계온도 이상의 조건에서 고압을 가할려면 대기의 온도보다 훨씬 높아야되므로 대기의 열량을 받을수가 없다.Conventional Technology: Compresses the expanded refrigerant as a compressor at low speed to condense it, vaporizes the refrigerant using the heat of the atmosphere, and then supplements the required power of the compressor with the power generated by the expander during expansion, thereby reducing the difference between the low speed compressor and the expander. Attempts have been made to generate work using the heat of the atmosphere as the power source. (In this case, because the critical temperature of the refrigerant is high, it must be expanded at high pressure to allow the vaporized refrigerant to condense again upon expansion because it is not possible. In order to increase the adiabatic effect and to obtain liquefaction, the refrigerant must be liquefied in advance (because it is liquefied if high pressure is applied below the critical temperature) to generate power in the expander. If pressure is applied above the critical temperature, it must be much higher than the temperature of the air so that it cannot receive the heat of the air.

따라서 이러한 조건을 구애받지 않기 위하여 낮은 온도와 압력에서 냉매를 팽창시켜 동력을 발생시키고 팽창된 냉매의 응축을 위하여 저속압축을 시도하여 동력절감 효과를 노려 팽창기와 압축기의 차의 동력을 얻어낼려고 시도하였으나 소요일량의 전체 크기는 저속이든 고속이든 같은 것이 자연현상이므로 팽창기와의 차의 동력을 발생시킬 수가 없었고, 많은 대기열량을 주입이 불가하며 미액화된 냉매의 재 이용이 불가 했다.Therefore, in order not to be affected by these conditions, the refrigerant is expanded at low temperature and pressure to generate power, and the low-speed compression is attempted to condense the expanded refrigerant to achieve power saving effect to obtain the power of the car between the expander and the compressor. However, since the overall size of the required amount is a natural phenomenon such as low speed or high speed, the power of the car with the inflator could not be generated, and a large amount of queue cannot be injected and the reuse of unliquefied refrigerant is impossible.

대기의 열량을 이용하여 에너지의 창출과 저온 열원이 없이 대기온도를 감온시키는 것은 학문적으로 불가능한 것으로 판명되어 있지만 예로부터 많은 연구가들이 감히 이에 도전해 온 것은 부인할 수 없는 사실이다.Using energy from the atmosphere to cool down the air without energy generation and low temperature heat sources has proved academically impossible, but many researchers have dare to challenge it.

많은 발명가들에 의해 대기열을 이용한 동력의 발생을 위한 여러가지 장치가 시도되고 구성된 적이 있으나 공학적 이론의 정립이 되지않아 사실상 불가능하였다. 현재까지의 공학 이론은 어떠한 장치를 만들어 구성하든지 상관없이 저온열원이 없으면 대기의 열량을 이용하여 일을 창출한다는 것은 불가능하며 대기의 감온 효과를 가져올 수 있는 장치는 이론적으로 불가능 하였다.Many devices have been tried and configured for generating power using queues by many inventors, but this is virtually impossible since engineering theories have not been established. To date, engineering theory has been impossible to create work by using the heat of the atmosphere without a low temperature heat source, no matter what device is made and configured, it was theoretically impossible to produce a device that can bring about the effect of reducing the atmosphere.

그렇지만 본 고안은 열역학적 장치의 구성 여부에 따라 그렇지 않은 경우도 있다는 것을 입증하기 위해서이다. 또한 만약 대기열을 이용하여 에너지의 창출은 불가능 하다고 하더라도 아주 적은 소요동력으로써 대기를 감온시키는 것이 가능하다는 것을 나타내기 위한 이론이다. 대기는 태양으로부터 열량을 받아있는 상태이며 열은 일로 변환할 수 있는 것이 사실이다.However, the present invention is intended to prove that depending on the configuration of the thermodynamic device, it may not. It is also a theory to show that it is possible to cool down the atmosphere with very little power, even if it is impossible to generate energy using the queue. It is true that the atmosphere receives heat from the sun and heat can be converted into work.

본 고안은 열을 일로 변환하는데 있어서 저온 열원이 반드시 필요하지 않은 경우도 있다는 것과 대기의 감온이 가능하다는 것을 입증하기 위한 연구 고안이다.The present invention is a research design to prove that the low temperature heat source is not necessarily required to convert heat into work, and that the temperature reduction of the atmosphere is possible.

1) 원리1) Principle

1>본 시스템의 기본 원리를 나타내기 위하여 전통적으로 일반화되어 널리 행하지고 있는 공기액화 분리장치에서의 단열 팽창식 공기액화 장치의 원리는 다음과 같다.1> The principle of the adiabatic inflatable air liquefaction apparatus in the air liquefaction separator which is traditionally generalized and widely used to show the basic principle of the system is as follows.

① 공기를 압축(약 60 ata)하여 냉각시킨후 팽창기에서 단열팽창시킨다.① After cooling the air by compressing it (about 60 ata), expand it adiabaticly in the expander.

(팽창압력 1ata)(Expansion pressure 1ata)

② 단열팽창되어 저압 저온이된 공기의 일부를 팽창기 전의 공기와 열교환 시킨다.② Heat-exchange some of the air that is adiabatic and become low pressure and low temperature.

③ 열교환되어 팽창전의 압축 공기가 저온이 되고③ The heat exchanged heats up the compressed air before expansion

(열교환 후 온도 : - 30 ~ - 40 ℃ )저온공기를 단열 팽창시켜 초저온(-192℃)이 얻어져 공기가 액화된다.(완전한 단열을 위해 진공 단열법을 사용)(Temperature after heat exchange:-30 ~-40 ℃) The low temperature air is thermally insulated to obtain ultra low temperature (-192 ℃), and the air is liquefied. (Vacuum insulation is used for complete insulation.)

2> 본 시스템의 구성을 위한 기본적인 자연현상은 아래와 같다.2> Basic natural phenomena for the composition of this system are as follows.

① 기체의 압축과 액화① Compression and Liquefaction of Gas

초저온 상태의 기체를 압축하였을시 압축과정에서 온도가 포화온도 점을 초과하지 않는다면 전량 액화된다. 응축잠열이 낮은 기체 일수록 액화를 얻어내기 쉬우며 포화 상태에서의 건도가 낮을수록 액화가 용이하다. 압축시 과열상태가 될 경우 냉각하여 과열 열량을 뺏음으로써 액화를 얻어 낼 수 있다.When the gas is compressed at very low temperature, the entire liquid is liquefied if the temperature does not exceed the saturation temperature point. The lower the latent heat of condensation, the easier it is to liquefy. The lower the dryness, the easier it is to liquefy. If it becomes overheated during compression, it can be cooled to take away the heat of overheating and liquefaction can be obtained.

② 기체의 단열팽창과 액화② Adiabatic expansion and liquefaction of gas

압축된 기체를 단열팽창 시킬 경우 내부 에너지 감소에 의해서 온도가 강하한다. 또한 저압으로 급속 팽창시킬 경우는 주울-톰슨 효과에 의해서 더욱 온도가 강하할 수 있다. 초저온 또는 초고온의 조건을 가진 압축기체라 할지라도 만약 단열의 효과가 완벽하다면 같은 현상이 일어날 수 있고 초저온 상태에 있는 압축 기체를 단열 팽창하여 감온 효과로 인하여 온도가 비등점 이하로 되었을시는 전량 액화가 일어날 수 있다.In the case of adiabatic expansion of compressed gas, the temperature decreases due to internal energy reduction. In addition, the rapid expansion at low pressure may further lower the temperature due to the Joule-Thomson effect. Even in the case of compressors with ultra-low temperature or ultra-high temperature conditions, the same phenomenon can occur if the effect of heat insulation is perfect, and if the temperature is below the boiling point due to the effect of heat reduction by adiabatic expansion of the compressed gas in the cryogenic state Can be.

③ 기체의 압축과 임계온도③ Compression of gas and critical temperature

어떤 기체가 임계온도 이상에서는 어떠한 압력을 받아도 액화가 일어나지 않으며 기체의 종류나 혼합기체 등에 관계없이 적용된다. 또한 만약 액화된 상태에서 임계압력 이상의 압력을 받아 있는 경우 임계온도 이상이 열을 가하면 증발잠열의 수수없이 기화가 가능하다. 또한 반대로 임계압력 이상의 압력을 받고 있는 과열상태의 기체를 냉각하여 임계온도 이하가 되게 하면 응축잠열의 수수없이 액화된다.When a gas is subjected to any pressure above the critical temperature, no liquefaction occurs, and it is applied regardless of the type of gas or mixed gas. In addition, if the liquid is in a liquefied state and is subjected to a pressure higher than the critical pressure, vaporization is possible without passing the latent heat of evaporation if the critical temperature is applied. On the contrary, if the superheated gas under pressure above the critical pressure is cooled to be below the critical temperature, it will liquefy without condensation latent.

④ 과냉상태와 상변화④ Supercooled state and phase change

어떤 기체나 액체가 포화온도 이하의 상태에서 상변화하지 않고 있는 상태를 과냉상태라 한다 이의 경우 불안정한 상태로써 약간의 압력이나 진동등을 가하였을시 안정한 상태로 상변화 된다. 만약 기체가 단열팽창후 비등점 이하에서 액화되지 않고 과냉기체 상태일 경우 약간의 미소 압력을 가하였을시 압축후의 온도가 비등점 이하로 유지될시에는 즉시 상변화하여 액화되며 응축잠열이 낮은 기체 일수록 상변화 하기 쉽다.A state in which a gas or liquid does not phase change below the saturation temperature is called a supercooled state. In this case, it is unstable and changes to a stable state when a little pressure or vibration is applied. If the gas is not liquefied below the boiling point after adiabatic expansion but in a supercooled gas state, when a slight micropressure is applied, the gas immediately changes to liquefaction when the temperature after compression is kept below the boiling point. easy to do.

⑤ 공기의 상변화와 활용⑤ Phase change and utilization of air

본 고안의 이론적 논리는 어떤 기체를 액화시켜 단열팽창시 액화가 용이한 상태의 임계압력 이상으로 압력을 가한후 대기의 열량을 공급하여 임계온도 이상에서 기화시키며 단열팽창 하여 다시 액화를 얻어내어 대기의 열량을 일로 변환시키는 동시에 감온효과를 가져오게 한다.The theoretical logic of the present invention is to liquefy a certain gas and pressurize it above the critical pressure in the state where it is easy to liquefy during adiabatic expansion, and then supply heat quantity of air to vaporize above the critical temperature, and adiabatic expansion to obtain liquefaction again. It converts calories into work and at the same time produces a thermal effect.

단열팽창,액화 상태가 연속적으로 반복되어 초기 한번의 액화로써 부족량만을 보충하여 액화 소요동력을 줄이며 연속되는 구성에서 많은 대기의 열량을 감온시키고 액화된 기체를 가압하기 위한 소요동력과 기화후 단열팽창시의 차의 동력으로써 일의 창출을 시도하려는 열역학적 사이클 구성이다.The adiabatic expansion and liquefaction state is repeated repeatedly to reduce the liquefaction power by replenishing only the deficiency by the initial one liquefaction. It is a thermodynamic cycle that attempts to create work as the driving force of the car.

이와 같은 열 사이클을 구성하기 위하여서는 아래와 같이 사이클 구성에 유리하고 합당한 조건을 갖춘 기체가 필요하다.In order to construct such a thermal cycle, a gas having favorable conditions and reasonable conditions for the cycle configuration is required as follows.

(1)임계온도가 대기온도보다 훨씬 낮아야 한다.(1) The threshold temperature should be much lower than the ambient temperature.

(2)임계압력이 비교적 높아야 한다.(2) The critical pressure should be relatively high.

(팽창의 효과를 크게 할 수 있어야 한다)(Should be able to increase the effect of expansion)

(3)비등점이 비교적 높아야 한다.(3) The boiling point should be relatively high.

(4)액화가 용이하여야 한다.(응축잠열이 낮아야 한다.)(4) It should be easy to liquefy (low latent heat of condensation).

(5)액화된 기체의 비중이 비교적 커야한다.(5) The specific gravity of the liquefied gas should be relatively large.

(6)액화된 기체의 비열이 높아야한다.(6) The specific heat of liquefied gas should be high.

(7)액화된 기체를 이용하여 연속적으로 같은 사이클 구성이 이루어질 수 있어야 한다.(7) The same cycle configuration should be achieved continuously using liquefied gas.

(8)누설시 악영향이 없어야 한다.(8) There should be no adverse effect upon leakage.

(9)구입이 용이해야 한다.(9) It must be easy to purchase.

(10)폭발의 위험이 없어야 한다. (10) There should be no danger of explosion.

이상의 조건에 맞는 기체는 질소가 가장 적당하나 공기로써 대체하기로 한다. ( 공기의 임계온도 : -140 [℃] , 임계압력 : 38 [kgf/cm^2]Nitrogen is most suitable for the above conditions, but air is to be replaced. (Critical temperature of air: -140 [℃], Critical pressure: 38 [kgf / cm ^ 2]

대기압에서의 비등점 : - 192 [℃] ) Boiling point at atmospheric pressure:-192 [℃])

⑥ 공기 액화장치와 사이클⑥ Air liquefaction device and cycle

본 고안에서는 액화된 기체를 대기열을 이용하여 기화후 단열팽창 해야하므로 논리에 적합한 액체공기가 반드시 필요하고 최초 공기액화를 위한 장치가 있어야 한다. 공기액화를 위한 장치에는 전통적으로 널리 일반화되어 가장 많이 사용되어지고 있는 공기액화 분리 장치에서의 단열 팽창식 공기액화 장치가 있다. 본 논리에서는 액화된 공기를 이용하여 사이클을 구성함에 있어서 단열팽창식 공기액화 장치의 원리를 이용함과 동시에 팽창시키기 직전의 공기 조건을 단열 팽창식 공기액화장치의 팽창기에서의 팽창직전의 조건과 동일한 조건이거나 유리한 조건을 갖게 만듬으로써 팽창후 액화가 용이하게 되도록 하고 팽창과정에서 동력이 발생되도록 구성되며 공기의 임계온도 이상에서도 초저온으로 인하여 열량을 빼앗긴 대기가 감온 되도록 한다. 또한 최초 한번의 공기액화로써 같은 사이클을 연속적으로 반복하여 많은 대기의 열량이 공급되도록 하고 액체 공기 보충 압축기에서는 부족량만 액화시키도록 하여 공기액화 소요동력을 줄일 수 있도록 이루어 진다.In the present invention, since the liquefied gas must be adiabaticly expanded after vaporization using a queue, a liquid air suitable for logic is required and a device for initial air liquefaction must be provided. The apparatus for air liquefaction includes adiabatic inflatable air liquefaction apparatus in the air liquefaction separation apparatus which is traditionally widely used and most commonly used. In this logic, in constructing a cycle using liquefied air, the air condition immediately before inflation is used in the same manner as the condition just before expansion in the inflator of the adiabatic inflatable air liquefaction device. It is configured to facilitate liquefaction after inflation and to generate power in the inflation process by making it have an advantageous condition, or to have favorable conditions, and to reduce the temperature of the air deprived of heat due to ultra low temperature even above the critical temperature of air. In addition, the first cycle of the liquid liquefaction to repeat the same cycle continuously to supply a large amount of heat of the air, the liquid air supplement compressor is made to reduce the power required for the air liquefaction by liquefying only the shortage.

2)구성2) composition

① 최초 공기액화장치를 이용하여 액체공기를 확보한다.(1)(2)(3)① Secure liquid air using the first air liquefaction device. (1) (2) (3)

② 액체공기를 Pump (15-1 , 16-1 , 17-1 , 18-1 , 19-1 ...) 로써 임계압력 이상으로 가압한다.(임계압력 이상으로 가압하는 이유는 단열팽창 범위를 넓히기 위해서이며 공기의 임계온도는 대기온도 보다 훨씬 낮기 때문에 임계온도 이상에서도 대기열 또는 해수열의 공급이 가능하여 기화가 가능하다)(2) Pressurize the liquid air above the critical pressure with the pump (15-1, 16-1, 17-1, 18-1, 19-1 ...). As the critical temperature of air is much lower than the atmospheric temperature, it is possible to supply the queue or seawater heat even above the critical temperature so that it can be vaporized.

③ 가압된 액체공기에 대기열 또는 해수열을 공급하여(15-2 , 16-2 , 17-2 , 18-2 , 19-2...) 기화시킨후 온도를 상승시킨다. 단열팽창식 공기 액화장치의 팽창기 직전의 팽창시 액화가 일어날 수 있는 상태와 동일한 조건이거나 더욱 액화가 용이한 상태까지 대기 또는 해수의 공급량을 조절(15-9 , 16-9 . 17-9 , 18-9 , 19-9)하여 열량을 공급한다.③ After supplying the pressurized liquid air to the queue or seawater heat (15-2, 16-2, 17-2, 18-2, 19-2 ...), increase the temperature. Control the supply of air or seawater to the same conditions as liquefaction may occur during inflation just before the inflator of the adiabatic expansion air liquefaction device (15-9, 16-9. 17-9, 18) -9, 19-9) to supply calories.

④ 기화된 공기를 팽창기(15-3 , 16-3 , 17-3 , 18-3 , 19-3)에서 단열팽창 시키면서 팽창동력을 얻어낸다. <액체공기를 가압하는 Pump 소요동력보다는 대기나 해수의 열량을 공급받아 기화된 공기의 단열팽창시 발생되는 동력이 공급받은 열량만큼 크다.>④ Obtain the expansion power by adiabatic expansion of the vaporized air in the expanders (15-3, 16-3, 17-3, 18-3, 19-3). < The power generated by the adiabatic expansion of vaporized air is supplied by the amount of heat supplied to the air or seawater rather than the pump power to pressurize the liquid air.

⑤ 단열팽창된 공기중에서 일부 액화되는 액분은 분리(15-4 , 16-4 , 17-4 , 18-4 , 19-4 ...)하고 나머지는 급속 팽창기(15-6 , 16-6 , 17-6 , 18-6 , 19-15 ...)에서 비등점 이하까지 팽창시켜 액화를 얻어낸다.⑤ The liquid part which is partially liquefied in the adiabatic expanded air is separated (15-4, 16-4, 17-4, 18-4, 19-4 ...) and the others are rapid expanders (15-6, 16-6, 17-6, 18-6, 19-15 ...) to swell up to the boiling point to obtain liquefaction.

<급속 팽창기 전에서 액화가 일어나지 않는 범위에서 가능한한 급속팽창기의 팽창 압력을 낮게 설정한다., 급속 팽창기에서의 발생동력은 없는 것으로 한다.><The expansion pressure of the rapid expander is set as low as possible within the range where no liquefaction occurs before the rapid expander, and there is no power generated in the rapid expander.

⑥ 미 액화된 초저온의 과냉상태의 공기를 급속 팽창기 전의 공기와 열교환(15-5 , 16-5 , 17-5 , 18-5 , 19-5 ...)시킨다.⑥ Exchange the unliquefied cryogenic supercooled air with the air before the rapid expander (15-5, 16-5, 17-5, 18-5, 19-5 ...).

⑦ 액화된 공기를 포집(15-7 , 16-7 , 17-7 . 18-7 . 19-7 ...)하여 같은 시스템을 반복 한다.⑦ Collect the liquefied air (15-7, 16-7, 17-7. 18-7. 19-7 ...) and repeat the same system.

⑧ 같은 시스템을 반복하는 과정에서 미액화 되는 공기(15-8 , 16-8 , 17-8 , 18-8 , 19-8 ...)(13)에 의한 액체공기량을 보충하기 위하여 액체공기 보충 압축기(6)와 팽창기(9)를 별도로 설치하고 압축기(6) 흡입공기는 팽창기(9) 자체에서의 불응축 가스를 배출(14)한 미응축공기를 포함하여 연속되는 시스템의 구성에서 미응축된 과냉공기, 불응축 가스의 보충량 만큼의 대기가 된다.⑧ Replenishing liquid air to replenish liquid air volume by unliquefied air (15-8, 16-8, 17-8, 18-8, 19-8 ...) (13) during the same system The compressor (6) and the expander (9) are separately installed and the compressor (6) suction air is uncondensed in a continuous system configuration, including uncondensed air (14) that discharges non-condensable gas from the expander (9) itself. It becomes atmosphere as much as replenishment amount of supercooled air, noncondensing gas which had become.

⑨ 연속되는 각각의 구성에서 액체공기 펌프의 출구 Line을 액화공기 보충 압축기(6)와 전후단의 냉각기(5, 5-1)(7)를 거치도록 하여 압축기(6)의 흡입 공기를 초저온으로 하여 압축기(6)의 소요동력을 줄이도록 한다.⑨ In each successive configuration, the outlet line of the liquid air pump is passed through the liquefied air supplement compressor (6) and the coolers (5, 5-1) (7) at the front and rear ends so that the intake air of the compressor (6) is kept at ultra low temperatures. To reduce the required power of the compressor (6).

와 같이 이루어진다.Is done as

3) 원리에 따른 실시예.3) embodiment according to the principle.

사이클 구성의 형태를 근본으로 하여 대기의 열량을 받은 압축공기가 마지막 압력까지 단열팽창후 충분히 액화될수 있는 임의의 온도(포화온도 이하)를 가상 설정하여 실현 가능한 예를 들어 근사적 열역학식을 사용하여 결과를 구해보면 다음과 같다.Based on the configuration of the cycle, compressed air that receives heat from the air can be virtually set to any temperature (saturation temperature or less) that can be sufficiently liquefied after adiabatic expansion to the last pressure. For example, using an approximate thermodynamic equation The result is as follows.

○ 액체공기 펌프 출구압력 :○ Liquid air pump outlet pressure:

60 [KGf/cm^2](임계압력 이상, 임계압력 38 kgf/cm^2 ) ---------- P160 [KGf / cm ^ 2] (Over critical pressure, Critical pressure 38 kgf / cm ^ 2) ---------- P1

(임계압력 이상, 임계압력 38 kgf/cm^2 )(Critical pressure above, critical pressure 38 kgf / cm ^ 2)

<단열 팽창식 공기 액화장치의 초압과 동일하게 설정, 액화의 용이화를 위해 더 높게 설정할 수가 있다. 임계압력 이상에서는 압력을 높여도 단열 팽창시 온도 강하율이 떨어지지만 완전한 초저온을 얻기 위해서는 높은 압력을 설정해야한다><Can be set equal to the initial pressure of the thermal insulation inflatable air liquefaction apparatus, and can be set higher to facilitate liquefaction. Above the critical pressure, even if the pressure is increased, the temperature drop rate decreases during adiabatic expansion, but a high pressure must be set to obtain a complete cryogenic temperature>

o 대기열을 받아 기화된 압축공기의 온도 : -50 ℃(223 °K) -----------T1o Temperature of compressed air vaporized by receiving queue: -50 ℃ (223 ° K) ----------- T1

(급속 팽창기에서의 팽창시 액화가 용이한 온도로 임의 설정)(Randomly set to a temperature that is easy to liquefy during expansion in a rapid expander)

<단열팽창식 공기액화장치에서의 액화가 일어나는 조건의 팽창직전 실제 온도는 일반적으로 -30 ~ 40 ℃ 정도, 공기의 임계온도는 -140 ℃ 이므로 액체 공기가 대기열을 받아 기화된 상태><Liquid air is quenched because the actual temperature is about -30 to 40 ° C and the critical temperature of air is -140 ° C.

o 액체공기의 비중량 : 1000 KGf/m^3 (액체공기의 비중은 약 1 ) ---------To Specific weight of liquid air: 1000 KGf / m ^ 3 (specific gravity of liquid air is about 1) --------- T

o 공기의 비열비 : 1.4 (정압비열/정적비열) ----------------------ko Specific heat ratio of air: 1.4 (static specific heat / static specific heat) ---------------------- k

o 액체공기 공급유량 (임의 설정) : 13 [KGf/ sec] ------------- Qo Liquid air supply flow rate (optional): 13 [KGf / sec] ------------- Q

(대기압에서의 10 m^3 의 공기 기준)(Based on air of 10 m ^ 3 at atmospheric pressure)

o 단열팽창후압력(표준대기압) : 1.03 [KGf/cm^2] ------------ P2o Insulation after pressure (standard atmospheric pressure): 1.03 [KGf / cm ^ 2] ------------ P2

o 팽창후 공기온도 : T1(P1/P2)((1-k)/k) = - 203 ℃ (70 °K) -------------T2o Air temperature after expansion: T 1 ( P 1 / P 2) ((1-k) / k) =-203 ℃ (70 ° K) ------------- T2

(표준대기압 하에서 공기의 비등점은 -192℃ 이므로 대부분 습분으로 되어 액화된다)(As the boiling point of air is -192 ℃ under standard atmospheric pressure, it is mostly moist and liquefied)

o 급속 팽창기 이전까지의 팽창압력 : 4 [ KGf/cm^2](임의설정) -------- P'o Expansion pressure before rapid expander: 4 [KGf / cm ^ 2] (optional setting) -------- P '

o 급속 팽창기 이전까지의 팽창온도o Expansion temperature before rapid inflator

T1(P1/P')((1-k)/k) = - 170 ℃ (103 °K) ----------- T' T 1 ( P 1 / P ') ((1-k) / k) =-170 ° C (103 ° K) ----------- T'

( 4 KGf/cm^2 에서의 공기 포화온도는 약 90 °K 정도이므로 급속팽창기 이전에서는 액화가 일어나지 않는다.)(The air saturation temperature at 4 KGf / cm ^ 2 is about 90 ° K, so no liquefaction occurs before the rapid expander.)

o 표준 대기압 기준 공기 비중량 : 1.3 [KGf/m^3] -------------- o Specific atmospheric standard air specific weight: 1.3 [KGf / m ^ 3] --------------

o 공기의 기체상수 : 29.27 [KGf . m / KG °K ] ------------------ Ro Gas constant in air: 29.27 [KGf. m / KG ° K] ------------------ R

o 팽창직전 압축공기의 체적 : QRT1/P1 = 0.14 [ m^3/ sec] ----------- V1o Volume of compressed air just before expansion: Q RT1 / P1 = 0.14 [m ^ 3 / sec] ----------- V1

o 급속 팽창기전의 공기체적 : ((P1 V1k)/P')(1/k) = 0.98 [m^3/sec] ------V2o Air volume before rapid expansion: (( P 1 V 1 k ) / P ') (1 / k) = 0.98 [m ^ 3 / sec] ------ V2

o 액체공기 펌프 소요동력 : P1 Q / γ / 102 = 76 [KW] ------------ Ao Power requirement for liquid air pump: P1 Q / γ / 102 = 76 [KW] ------------ A

o 급속팽창기 전까지의 팽창발생동력 :o Expansion force until rapid expansion:

(P1 V1- P' V2)/(k-1)/102 = 1120 [KW] ------------ B( P 1 V 1- P ' V 2) / (k-1) / 102 = 1120 [KW] ------------ B

(급속 팽창기에서의 발생동력은 무시)(The generated power in the rapid expander is ignored.)

o 하나의 시스템 구성에서 발생가능 동력 :o Possible power in one system configuration:

액화공기 펌프효율 60 % 팽창 터빈효율 40 % 라 가정할때 하나의 블록 시스템에서 발생할 수 있는 동력은Assuming 60% liquefied air pump efficiency and 40% expansion turbine efficiency, the power that can be generated in one block system is

(A * 0.4) - (B / 0.6) = 321 [KW] -------------- C(A * 0.4)-(B / 0.6) = 321 [KW] -------------- C

(만약 공기의 액화율이 낮을 경우는 급속 팽창기의 설정압력을 낮출 수 있으므로 팽창동력의 증대로 인하여 하나의 시스템 구성에서 발생할 수 있는 동력은 더욱 커지게 되며 반복 가능한 전체 시스템의 횟수가 줄어들게 된다. 액체공기 복수펌프는 연속되는 같은 시스템의 다음 구성의 급수펌프가 된다.)(If the liquefaction rate of the air is low, the set pressure of the rapid expander can be lowered. Therefore, the increase in the expansion power increases the power that can be generated in one system configuration and the total number of repeatable systems is reduced.) Multiple pumps are feed water pumps of the next configuration of the same system in series.)

o 액체공기 보충 압축기 소요동력 :o Power requirement for liquid air replacement compressor:

공기가 단열팽창후 대부분이 액화되고 계속하여 반복되는 시스템에서 부족되어지는 량을 액화시켜 보충하여야 한다.Most of the air is liquefied after adiabatic expansion and must be liquefied to compensate for the deficiency in systems that continue to be repeated.

(만약 하나의 시스템 구성에서 공기의 누설율 및 미응축량이 20 % 로 가정하면 전체 시스템의 구성 횟수는 5 회가 가능하며 액체공기 보충 장치에서는 각각의 구성에 부족량 20 %를 보충하기 위하여 액화 소요동력은 하나의 시스템 구성에 필요한 량의 공기액화 동력이 요구되고 장치 자체의 미응축량이 포함된다. 장치 자체의 미응축량을 20 % 라 가정하면 총 응축 보충하여야 할 량은 근사적 계산에 의하여 하나의 시스 템 구성의 약 120 % 를 액화 하여야 한다.)(Assuming that the leak rate and uncondensed amount of air is 20% in one system configuration, the total system can be configured five times. In the liquid air refill device, the liquefaction power required to make up 20% of the deficiency in each configuration is required. The amount of air liquefaction power required for a system configuration is required, and the amount of uncondensation of the device itself is included. Approximately 120% of the system configuration must be liquefied.)

<일반적으로 단열팽창식 공기액화 장치에서는 공기분리장치에서의 손실률을 포함하여 미액화되는 량은 약 15 % 정도이다.><In general, in the adiabatic expansion air liquefaction apparatus, the amount of unliquefied, including the loss rate in the air separation apparatus, is about 15%.>

따라서 액체공기 보충 공기 압축기 소요 동력(D)은Therefore, the liquid air replenishment air compressor power requirement (D)

-대기온도 : 15 ℃ -------------- t1Ambient temperature: 15 ℃ -------------- t1

-공기평균정압비열 : 0.24 kcal/kgf ℃ --c1Air mean static specific heat rate: 0.24 kcal / kgf ℃ --c1

-액체공기비열 : 1.1 kcal/kfg ℃ ---------c2Liquid air specific heat: 1.1 kcal / kfg ℃ --------- c2

-액체공기온도 : - 192 ℃ ------------- ty-Liquid Air Temperature:-192 ℃ ------------- ty

-표준 대기압 : 10332 [KGf/m^2] ----------p1Standard atmospheric pressure: 10332 [KGf / m ^ 2] ---------- p1

-압축압력: 20000 [KGf/m^2](임의설정)-- p2Compression pressure: 20000 [KGf / m ^ 2] (optional)-p2

(압축기 흡입공기를 초저온 액체공기와 열교환후 압축한 다음 액체공기로서 재차 냉각후 단열 팽창함으로 팽창후의 액화가 가능하기 때문에 낮은 압력의 설정이 가능하다.--- t8 참조)(The compressor suction air is compressed after exchanging with the cryogenic liquid air and then cooled again as liquid air, and then liquefied after expansion by adiabatic expansion, so low pressure setting is possible.

-한개 시스템에 공급되는 액체공기 중량 : -Weight of liquid air supplied to one system:

13 [KGf / sec] ------------ Q13 [KGf / sec] ------------ Q

-한개 시스템에서의 미액화율 :Unliquefied rate in one system:

20 %(임의설정) = 0.2 ---------α20% (arbitrary setting) = 0.2 --------- α

-연속구성 가능한 시스템의 횟수 :Number of consecutive configurable systems:

1/α = 5 ------------ N1 / α = 5 ------------ N

-미액화공기 중량 : QαN = QUnliquefied air weight: QαN = Q

-불응축 가스 배출량 :Non-condensable gas emissions

미응축 액체공기 중량의 5 %(임의설정)5% of uncondensed liquid air weight (optional)

= Q * 0.05 = 0.65 [KGf/sec] ------β= Q * 0.05 = 0.65 [KGf / sec] ------ β

= 대기에서 보충해야 할 공기중량= Weight of air to be replenished in air

-액체공기 보충 장치 자체에서의 미액화율 :Unliquefied rate in the liquid air refill device itself:

20 %(임의설정) = 0.2 ---------λ20% (arbitrary setting) = 0.2 --------- λ

-압축기 공급공기중량 :Compressor Supply Air Weight:

Q+Qλ+β = 16.25 [KGf/sec] --------- G1Q + Qλ + β = 16.25 [KGf / sec] --------- G1

(장치 자체 미응축량 20%가 순환되어 계속하여 흡입 공기량이 많아지는 계산 결과가 초래 되므로 근사적 계산값을 취함)(Approximately calculated values are obtained since 20% of the device's own non-condensing amount is circulated, which leads to the calculation result that the amount of intake air continues

-압축기 입구에 유입되는 미액화공기 중량:Weight of unliquefied air entering the compressor inlet:

G1- β = 15.6 [KGf/sec] ---------δG1- β = 15.6 [KGf / sec] --------- δ

-압축기 흡입공기 열교환기 전단에 유입되는 미액화공기 온도 :Unliquefied air temperature entering the front of the compressor suction air heat exchanger:

-150 ℃ ------------------ t2 -150 ℃ ------------------ t2

(단열팽창후 미액화 과냉공기의 온도는 -192 ℃ 이고 급속팽창기 전의 -164 ℃의 공기와 열교환된다. 20 % 미액화율일때 열평형 온도는 -168 ℃ 이며 열교환후 입구 공기 온도가 하강 할수록 배기공기는 더욱 온도가 강하한다.(The temperature of unliquefied subcooled air after thermal expansion is -192 ℃ and heat exchange with air of -164 ℃ before rapid expansion. At 20% unliquefied rate, the thermal equilibrium temperature is -168 ℃. Further lowers the temperature.

이송중 온도상승등을 고려하여 -150 ℃로 임의설정)Randomly set to -150 ℃ considering temperature rise during transfer)

-압축기 흡입공기 열교환기 전단 온도 :Compressor suction air heat exchanger shear temperature:

(새로이 유입되는 공기와 미액화된 공기와의 혼합 열평형 온도)(Mixed thermal equilibrium temperature between freshly introduced air and unliquefied air)

(ωt1 + δt2)/(ω + δ)= -143℃ ----------t3(ωt1 + δt2) / (ω + δ) = -143 ° C ---------- t3

(정압비열은 일반적으로 온도가 강하할수록 커지므로 열평형 온도는 더욱 내려가게 되지만 평균정압비열을 고려)(The static pressure specific heat generally increases as the temperature drops, so the thermal equilibrium temperature goes down, but the average static specific heat is taken into account.)

-한개 시스템의 단열팽창후 응축되는 액체 공기중량 : Q (1-α)-Condensed liquid air weight after adiabatic expansion of one system: Q (1-α)

= 10.4 [KGf//sec] ----------- G2= 10.4 [KGf // sec] ----------- G2

압축기 전단 첫번째 열교환기 후단 온도:Compressor front end heat exchanger back end temperature:

(액체공기와의 열교환후의 공기 온도) 공급공기와 액체공기의 열평형 온도는 (G1 c1 t3 + G2 c2 ty )(Air temperature after heat exchange with liquid air) The thermal equilibrium temperature of supply air and liquid air is (G1 c1 t3 + G2 c2 ty)

/(G1 c1 + G2 c2 ) = -179 ℃ ------ta/ (G1 c1 + G2 c2) = -179 ° C ------ ta

그러므로 최대 전달 가능 열량은Therefore, the maximum amount of heat that can be delivered

G1 c1 (t3-ta) =141 [kcal/sec]---QaG1 c1 (t3-ta) = 141 [kcal / sec] --- Qa

열전달 효율을 70 % 라 가정할 때 열교환 후의 공기 온도는Assuming a heat transfer efficiency of 70%, the air temperature after heat exchange is

(G1 c1 t3- (Qa * 0.7))/( G1 c1 )(G1 c1 t3- (Qa * 0.7)) / (G1 c1)

= - 168℃ ---------------t4 =-168 ℃ --------------- t4

-압축기 전단 두번째 열교환기 후단 온도:-Compressor front end and second heat exchanger end temperature:

(압축기 흡입공기 온도)(Compressor suction air temperature)

t4와 동일한 방법과 조건으로 계산하여calculated using the same method and condition as t4

= -181℃ -------------t5= -181 ℃ ------------- t5

-압축기 흡입공기 체적 :Compressor suction air volume:

G1 R (t5+273) / p1G1 R (t5 + 273) / p1

= 4.24 [ m^3 / sec ] ------------- v1= 4.24 [m ^ 3 / sec] ------------- v1

-압축후 온도 :Temperature after compression:

((t5 + 273)(p1/p2)((1-k)/k)-273(( t 5 + 273) ( p 1 / p 2) ((1-k) / k ) -273

= -160℃ -------------------------t6= -160 ℃ ------------------------- t6

(통상적으로 압축과 동시에 냉각시는 폴리트로프 상수를 1.3으로 계산하지만 압축냉각은 없는 것으로 하여 단열압축을 가정)(Typically, when compressing and cooling at the same time, the polytrope constant is calculated as 1.3, but there is no compression cooling.

-압축후 공기체적 : G1 R (t6 + 273) / p2Air volume after compression: G1 R (t6 + 273) / p2

= 2.7 [ m^3 / sec ] ------------- v2= 2.7 [m ^ 3 / sec] ------------- v2

-압축기 후단 열교환기 후단 온도 :Compressor Rear Heat Exchanger Rear Temperature:

t4와 동일한 방법과 조건으로 계산하여calculated using the same method and condition as t4

= -177 ℃ -------------- t7= -177 ℃ -------------- t7

-액체공기 보충팽창기에서의 팽창후 온도The temperature after expansion in the liquid air replenishment expander

((t7 + 273)(p2/p1)((1-k)/k)-273(( t 7 + 273) ( p 2 / p 1) ((1-k) / k ) -273

= -194 ℃ <팽창후 액화가 가능>-------------- t8= -194 ℃ <liquefied after expansion> -------------- t8

-압축기 소요동력 :Compressor Power:

k(p1v1 - p2v2)/(k-1)/102k ( p 1 v 1- p 2 v 2) / (k-1) / 102

= -338 [KW]= -338 [KW]

압축기 효율 40%로 가정할 경우Assuming 40% compressor efficiency

338/0.4 = 845 [KW] 의 동력이 요구된다.338 / 0.4 = 845 [KW] of power is required.

---------------------------------------------------------------D-------------------------------------------------- ------------- D

O 공급열량의 이송을 위한 보조 소요동력 :O Auxiliary power required for the transfer of heat supply:

만약 해수를 사용할 경우 이송에 필요한 소요동력은 -192 ℃의 초저온 액체 공기가 해수의 열량을 받아 기화되어 - 50 ℃의 압축 공기가 되었으므로 필요 공급 열량은If seawater is used, the power required for transportation is -192 ℃ of cryogenic liquid air, which is vaporized by receiving the heat of seawater and becomes -50 ℃ of compressed air.

<공급열량은 액체공기 보충 압축기에서의 열교환후 액체공기 온도상승을 무시하고 최대가 되는 경우를 가정>It is assumed that the maximum amount of heat supplied is negligible after the heat exchange in the liquid air replenishment compressor is ignored.

[액체공기무게*액체공기비열*(192-140)][Liquid Air Weight * Liquid Air Specific Heat * (192-140)]

+[기화된 공기무게 * 공기정압비열 * (140-50)]+ [Evaporated air weight * Air static specific heat * (140-50)]

= [ 13 * 1.1 * (192-140) ] + [ 13 * 0.24 * (140-50) ]= [13 * 1.1 * (192-140)] + [13 * 0.24 * (140-50)]

= 1024 [Kcal / sec]= 1024 [Kcal / sec]

열량을 전달후 해수의 온도 강하를 10 ℃ 라고 가정하여 필요 해수의 이송량은 1024 / 10 (해수의 비열 1 ) = 102 [Kgf/sec]Assuming that the temperature drop of seawater is 10 ℃ after heat transfer, the required seawater transfer rate is 1024/10 (specific heat of seawater 1) = 102 [Kgf / sec]

이송 펌프의 출구압력을 2 [KGf/cm^2] 펌프효율 60 % 라고 하면 하나의 시스템 구성에 이송에 필요한 소요동력은If the outlet pressure of the transfer pump is 2 [KGf / cm ^ 2], the pumping efficiency of 60% is the required power for the transfer in one system configuration.

(102/1000)*(20000/102) / 0.6 = 33 [KW] -------------- E(102/1000) * (20000/102) / 0.6 = 33 [KW] -------------- E

(공기의 액화율이 낮을 경우는 열량의 전달량이 줄어 감소)(When the liquefaction rate of air is low, the amount of heat transfer decreases.)

o 전체 시스템 구성에서 발생 가능한 동력: C N - D - E N = 625 [KW]o Power available in the overall system configuration: C N-D-E N = 625 [KW]

<그러므로 13 [KGf/sec] 의 액체공기를 이용하여 해수의 열량만을 소비시켜 625 [KW] 의 동력 발생이 가능하고 연속적 작동으로 일을 행할시 그에 따른 공급열량 만큼의 해수 및 대기 온도가 감온 되는 효과를 가져 올 수 있다.<Therefore, only 13 [KGf / sec] of liquid air consumes the heat of seawater, so it is possible to generate 625 [KW] of power. When working in continuous operation, seawater and air temperature are reduced by the amount of heat supplied accordingly. Can bring effect.

적용된 수식은 일반적인 장치에서의 효율을 최소로 가정 하였으며 가능한한 실제의 경우보다 불리한 조건으로 계산되었다.The formula applied assumes minimum efficiency in a general apparatus and is calculated to be as unfavorable as possible.

만약 공기 액화율이 증가될 경우는 연속되는 시스템의 횟수를 계속하여 늘릴 수 있으므로 발생 가능한 동력은 매우 커지게 되고 대기로 부터 많은 에너지를 얻어낼 수 있다. 적용된 수식과 효율을 기준으로 하여 미액화 공기율 39 % , 급속팽창기의 설정 압력 20000 [KGf/m^2] 가 될 경우 시스템의 발생동력과 액화공기 보충장체에서의 소요동력은 같게되고 시스템의 작동은 불가하게 된다.>If the air liquefaction rate is increased, the number of successive systems can be increased continuously, and the power that can be generated becomes very large and a lot of energy can be obtained from the atmosphere. On the basis of the applied formula and efficiency, when the unliquefied air rate is 39% and the set pressure of the rapid expander is set to 20000 [KGf / m ^ 2], the generated power of the system and the required power in the liquefied air replenishment body are equal, Becomes impossible.>

만약 액체공기를 이용한 연속적인 시스템의 팽창과 응축이 없이 하나의 시스템 블록만으로 사이클이 구성되어 공기액화 보충 장치에서의 소요동력이 전량 소요된다면 사이클의 구성은 불가할 것이며 소요동력의 증대에 의하여 이를 위한 연료의 연소열이 커지게 되어 대기의 감온효과 또한 불가할 것이다.If the cycle consists of only one system block without the expansion and condensation of the continuous system using liquid air, and the entire power required by the air liquefaction replenishment device is required, the cycle cannot be constructed. The heat of combustion of the fuel will increase, and the effect of reducing the temperature of the atmosphere will also be impossible.

따라서 지금까지는 공기액화 소요동력의 증대로 인하여 시스템의 구성이 불가하였고 실제의 경우는 물론 대기의 감온효과를 가져올 수 있는 이론적 계산식을 산출할 수 없었다. 또한 냉매를 이용한 대기의 감온과 동력의 발생을 시도한 적이 있으나 이론적으로 불가했다. 그렇지만 같은 사이클을 연속적으로 반복하고 저온의 공기와 액체공기를 이용함으로써 액화공기 보충장치에서의 소요동력을 매우 줄일 수 있으므로 시스템의 구성이 가능하다. 만약 대기의 열량을 이용하여 본고안과 같은 대기열을 이용한 열사이클 기관의 구성에서 장치 마찰손실의 과대 또는 단열의 부실로 인한 열손실의 과대(진공단열방법을 사용)등의 이유로 극단적인 경우 이용 가능한 동력의 발생이 어려운 경우에 외부에서 작동에 필요한 소량의 연료를 추가 연소시켜 사이클을 형성시킬 수 있다. 이의 경우 사이클의 손실분은 팽창기에서 발생되는 일 에너지와 함께 대기의 열량에서 잃어지는 열 에너지이다. 이때 외부 소요 되는 동력은 화석연료의 발열량으로 가하여 지지만 발열량의 대부분이 일에너지로 변환후 잔여 열량이 대기로 방출되고 또한 시스템을 작동시키기 위한 소요동력은 매우 작으므로 추가 필요 동력에 의해 발생 되어지는 화석 연료의 연소에 의한 대기의 증온 효과는 작을 수 밖에 없고 시스템 사이클의 작동에 의한 대기의 감온 열량이 훨씬 크게 된다.Therefore, until now, due to the increase of air liquefaction power, it is impossible to construct a system, and it is impossible to calculate a theoretical formula that can bring about the effect of reducing the temperature of the atmosphere as well as the actual case. In addition, there have been attempts to generate the temperature and power of the atmosphere using a refrigerant, but this was theoretically impossible. However, by repeating the same cycle continuously and using low temperature air and liquid air, the power required in the liquefied air replenishment device can be greatly reduced, thus enabling the construction of the system. If in the configuration of a heat cycle engine using a queue like this paper using the heat of the atmosphere, the power available in extreme cases may be excessive due to excessive friction of equipment or excessive heat loss due to poor insulation (using vacuum insulation method). If it is difficult to generate a cycle, a small amount of fuel required for operation can be further combusted to form a cycle. In this case the loss of the cycle is the heat energy lost in the heat of the atmosphere together with the work energy generated in the expander. At this time, the external power is applied to the calorific value of fossil fuel, but most of the calorific value is converted to work energy, and the remaining calories are released to the atmosphere. The effect of increasing the temperature of the atmosphere due to the combustion of the fuel is inevitably small, and the amount of thermal heat of the atmosphere due to the operation of the system cycle is much larger.

그러므로 만약 시스템이 최저 효율의 상태일 경우 비록 대기의 열량을 이용하여 동력의 창출은 불가능한 상태가 된다고 할지라도 대기온도가 감온되는 효과는 충분히 가져올 수 있다. 따라서 저온열원 없이 고온열원의 온도를 강하시키는 것은 불가하다는 것과 고온열원만을 이용하여 일에너지로의 변환이 불가하다고 규정한 열역학 제2법칙은 경우에 따라 그렇지 않을 수도 있다.Therefore, if the system is in a state of lowest efficiency, even if it is impossible to generate power by using the heat of the atmosphere, the effect of reducing the temperature of the air can be sufficiently brought about. Therefore, the second law of thermodynamics, which states that it is impossible to lower the temperature of a high temperature heat source without a low temperature heat source and that conversion to work energy using only a high temperature heat source may not be possible in some cases.

이는 과거 초저온에서의 열적 현상을 취급할 수 없었던 시대에 영구기체(대기압에서의 비점 - 150 ℃ 이하)의 액화 불가능을 전제로 한 경험적 법칙이었을 가능성이 높은 것으로 생각 되어진다.This is thought to be an empirical law premised on the impossibility of liquefaction of permanent gas (boiling point at atmospheric pressure-below 150 ℃) in the time when thermal phenomenon at the ultra low temperature could not be handled.

대기나 해수열을 이용한 동력의 발생과 대기의 감온 효과.Power generation using the atmosphere or seawater heat and the effect of temperature reduction of the atmosphere.

도 1은 단열 팽창식 공기액화장치의 개략도1 is a schematic diagram of an adiabatic inflatable air liquefaction apparatus

도 2는 대기열을 이용한 열기관의 시스템 구성도2 is a system configuration diagram of a heat engine using a queue

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1 : 공기 정화기 2 : 최초 액체공기 생성기 3 : 액체공기 저장탱크DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air purifier 2 First liquid air generator 3 Liquid air storage tank

4 : 액체공기 공급 Line 5 , 5-1 : 압축기 흡입공기 열교환기4: Liquid air supply line 5, 5-1: Compressor suction air heat exchanger

6 : 액체공기 보충 압축기 7 : 압축기 후단공기 열교환기6: liquid air supplemental compressor 7: compressor after-air heat exchanger

8 : 미응축공기 열교환기 9 : 액체공기 보충 팽창기8 non-condensed air heat exchanger 9 liquid air replenishment inflator

10 , 10-1 : 액체공기 회수 복수장치 11 : 액체공기 보충 펌프10, 10-1: liquid air recovery plurality device 11: liquid air supplement pump

12 : 마지막 복수펌프 출구 Line 13 : 액체공기 재생 Line12: Last multiple pump outlet Line 13: Liquid air regeneration line

14 : 불응축 가스 배출 밸브14: non-condensing gas discharge valve

15-1 , 16-1 , 17-1 , 18-1 , 19-1 ... : 액체공기 복급수 펌프15-1, 16-1, 17-1, 18-1, 19-1 ...: Liquid air return pump

15-2 , 16-2 , 17-2 , 18-2 , 19-2 ... : 대기 또는 해수열 주입 열교환기15-2, 16-2, 17-2, 18-2, 19-2 ...: Atmospheric or seawater heat exchanger

15-3 , 16-3 , 17-3 , 18-3 , 19-3 ... : 팽창 터빈15-3, 16-3, 17-3, 18-3, 19-3 ...: expansion turbine

15-4 , 16-4 , 17-4 , 18-4 , 19-4 ... : 팽창 액체공기 복수기15-4, 16-4, 17-4, 18-4, 19-4 ...: Expansion liquid air condenser

15-5 , 16-5 , 17-5 , 18-5 , 19-5 ... : 급속팽창 미응축공기 열교환기 15-5, 16-5, 17-5, 18-5, 19-5 ...: Rapid expansion uncondensed air heat exchanger

15-6 , 16-6 , 17-6 , 18-6 , 19-6 ... : 급속 팽창기15-6, 16-6, 17-6, 18-6, 19-6 ...

15-7 , 16-7 , 17-7 . 18-7 . 19-7 ... : 급속팽창 액체공기 복수기15-7, 16-7, 17-7. 18-7. 19-7 ...: Rapidly expanding liquid air condenser

15-8 , 16-8 , 17-8 , 18-8 , 19-8 ... : 미응축 공기 Line15-8, 16-8, 17-8, 18-8, 19-8 ...: Uncondensed air line

15-9 , 16-9 . 17-9 , 18-9 , 19-9 ... : 대기 또는 해수열 주입 열량 조절기15-9, 16-9. 17-9, 18-9, 19-9 ...: Atmosphere or Seawater Heat Calorimeter

15-10 , 16-10 , 17-10 , 18-10 ... : 고압 액체공기 복급수 펌프15-10, 16-10, 17-10, 18-10 ...: High Pressure Liquid Air Return Pump

<도면에 대한 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

도면은 대기열을 이용한 열기관 구성 방법에 대한 주요 구성도이다. 도면은 시스템을 설명하기 위한 구성도이고 각각의 장치들은 일반적인 장치의 개념에 준한다.The drawings are the main configuration of the heat engine configuration method using the queue. The drawings are for the purpose of illustrating the system and each device is in accordance with the general device concept.

각 장치들에 대한 효율 증대를 위해 용도에 따라, 단열 또는 방열이 효과적으로 될 수 있도록 구성한다. 각각의 장치가 일반적인 장치들의 구성과 조합의 개념에 준하여 원리와 시스템을 크게 벗어나지 않는 범위에서 도면과 다르게 구성될 수도 있다.In order to increase efficiency for each device, it is configured so that the heat insulation or heat dissipation can be effective depending on the application. Each device may be configured differently from the drawings without departing from the principle and system according to the concept of the configuration and combination of the general devices.

압축공기와 액화공기의 흐름은 도면의 화살표의 진행과 같다.The flow of compressed air and liquefied air is the same as the progress of the arrow in the figure.

기호 15-1 ~ 15-10 는 대기열을 이용한 열기관 구성 방법의 중요 구성도이며 하나의 시스템 블록이 된다. 같은 시스템의 블록이 16-1 ~ 16-10 , 17-1 ~ 17-10 . 18-1 ~ 18-10, ...의 순서로 액체공기의 이용 및 보충량에 따라 계속하여 반복된다.Symbols 15-1 to 15-10 are important diagrams of the heat engine configuration method using queues, and become a system block. Blocks in the same system are 16-1 to 16-10, 17-1 to 17-10. Repeat steps 18-1 to 18-10, depending on the use and replenishment of liquid air.

시스템은 필수적 구성요소인 팽창기, 열교환기, 복수기, 압축기, 펌프, 등으로 조합된 구성도이고 본 시스템의 구성 방법에 따른 각 장치의 설치 목적과 역할은 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭을 통하여 나열되어진다.The system is a combination of essential components such as expanders, heat exchangers, condensers, compressors, pumps, and the like. Listed.

Claims (1)

단열팽창 공기액화 장치의 원리를 기본으로한 대기열을 이용한 열기관.A heat engine using a queue based on the principle of an adiabatic expansion air liquefaction device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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