KR20140005369A - 고속 가스류 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 덕트(1)와; 순환 관(2)과; 냉동기(4), 순환 펌프(5), 열 교환기(6) 중의 하나 혹은 어느 두 가지 이상으로 구성된 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성된 장치를 이용하고, 상기 장치 내에 작업 매체를 채우고, 가동 및 제어 시스템(3)을 가동하며, 작업 매체가 액체인 상태에서 압력을 가하여 열을 흡수하여 기화되게 하고 덕트(1)에 도입하여 고속 기류를 생성하는 단계를 포함하는 고속 기류 생성 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면 저품질 열원을 이용하여 저속 기류를 이용 가치가 높은 고속 혹은 초고속 기류로 변환시키는 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면 자연계에 존재하는 유체가 보유한 열 에너지를 효율적으로 기계 에너지로 변환시킬 수 있다.

Description

고속 기류 생성 방법{METHOD OF GENERATING HIGH SPEED AIRFLOW}

본 발명은 고속 기류를 생성하는 방법에 관한 것이다. 열 에너지 혹은 유체 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 방법에 속한다.

기존 기술에 따른 고속 기류 생성 방법은 우선 기체에 압력을 가하고 다음 팽창시켜 분사하여 고속 기류를 생성한다. 이러한 방법은 에너지 소비가 크고 에너지 낭비가 많으며 기계 장치의 압력 저항 수용력, 온도에 대한 재료의 수용력 및 기계 무게 혹은 크기에 대한 요구 등 다방면의 제한으로 인하여 생성되는 기류의 속도는 높지 않고 이용 가치가 낮다.

열 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 것은 인류가 에너지를 사용하는 가장 주요한 방식이다. 전통적인 변환 방식은 우선 열 에너지를 압력 위치 에너지로 변환시킨 후, 외부로 기계 일(mechanical work)을 수행하므로 에너지를 손실하게 되고 별도로 화석 에너지를 소비하게 된다.

본 발명은 상기 기존 기술에 존재하는 단점을 회피하고 저품질 열원을 이용하여 저속 기류를 이용 가치가 높은 고속 혹은 초고속 기류로 변환시키는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 본 발명에 따른 고속 기류 생성 방법에 따라 자연계에 존재하는 유체가 보유한 열 에너지를 효율적으로 기계 에너지로 변환시키는 것을 다른 하나의 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 하기와 같은 조치를 통하여 실현된다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법은 덕트(1)와; 순환 관(2)과; 냉동기(4), 순환 펌프(5), 열 교환기(6) 중의 하나 혹은 어느 두 가지 이상으로 구성된 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성된 장치를 이용하고

① 상기 장치 내에 작업 매체를 채우고,

② 가동 및 제어 시스템(3)을 가동하며,

③ 작업 매체가 액체인 상태에서 압력을 가하여 열을 흡수하여 기화되게 하고 덕트(1)에 도입하여 고속 기류를 생성하는 단계를 포함한다.

덕트(1)는 고속 기류를 생성하는 핵심 기기이고 유속 혹은 유량에 근거하여 덕트(1)의 직경 및 형상 설계를 조절할 수 있다. 덕트(1) 내의 작업 매체가, 예를 들어 기체 유속이 높아 온도가 낮아져 액체로 응결될 경우, 덕트(1)는 형상을 변화시키는 등 방식을 통하여 액체를 석출해 낼 수 있다.

순환관(2)은 유체 운송을 만족시키는 일반 관로이다.

가동 및 제어 시스템(3)은 일부분의 작업 매체가 액체인 상체에서 가압하여 열을 흡수하여 증발되어 다시 덕트 시스템으로 도입되게 하기 위하여 설치하였다.

이는 유체의 유량, 액화 유체, 가압 유체, 기화 유체, 가열 유체, 순환 관의 온/오프를 제어하고 조절하는 작용을 일으킨다.

가동 및 제어 시스템(3) 중의 냉동기(4)로는 작업 매체의 비등점 크기 및 순환량의 크기에 근거하여 적합한 냉동기를 선택할 수 있다.

가동 및 제어 시스템(3) 중의 순환 펌프(5)로는 작업 매체의 기상 액상 상황 및 순환량 크기에 근거하여 적합한 순환 펌프를 선택할 수 있고 순환 펌프를 통하여 순환의 일방향성을 유지하고 액화된 유체에 가압하여 덕트 내에 고속 기류 생성에 필요한 압력 차이를 얻는다.

가동 및 제어 시스템(3) 중의 열 교환기(6)로는 작업 매체의 증발 수요량 및 열 교환 대상과의 온도 차이에 근거하여 적합한 열 교환기를 선택할 수 있다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법은 하기와 같이 가동된다:

가동 준비:

덕트(1) 내부 및 그 입구와 출구 양단에는 저비등점의 기체 상태 작업 매체가 있고 순환 관(2) 내는 고비등점의 다른 작업 매체가 있으며 고비등점의 작업 매체가 가동 및 제어 시스템을 통과한다.

순환 관(2)과 덕트(1)의 순환을 가동한다:

우선, 덕트(1)의 외부 순환 출입구를 닫은 후, 가동 및 제어 시스템(3) 중의 순환 펌프(5)와 냉동기(4)를 가동시켜 순환 관 내의 저비등점의 작업 매체를 액화시키고 액체를 순환 펌프(5)를 통하여 열 교환기(6)로 도입하여 열을 흡수하여 증발되도록 하며 외부 환경으로부터 열을 흡수한 후, 덕트(1)로 도입되고 기체 상태의 저비등점의 작업 매체는 덕트(1)에서 고속 유동하고 순환 관(2)과 가동 및 제어 시스템(3)을 통과한 후, 다시 덕트(1)에 도입되며 저비등점 작업 매체가 순환 관(2)과 덕트(1) 사이에서 고속으로 순환할 때, 덕트(1)의 입구 직경을 조절하여 기류 속도를 높일 수 있다.

덕트(1)의 외부 순환을 가동한다:

덕트(1)의 외부 순환의 출입구를 서서히 개방시켜 외부 순환의 비등점이 낮은 저비등점의 작업 매체로 하여금 순환 관(2)으로부터 오는 비등점이 높은 고비등점의 작업 매체의 영향 하에 일정한 방향으로 순환하게 하고 고비등점의 작업 매체의 질량 순환 량은 변화하지 않음으로 기체 상태의 저비등점 작업 매체가 순환하여 가입되면 덕트 내의 유체의 선형 속도를 가속화하게 되고 덕트(1)의 통풍 입구 직경을 축소시키면 덕트 내의 기류 속도를 대폭 향상시킬 수 있다.

하중 증가:

유체 속도를 향상시키고 또한 덕트 내의 순환에 증기터빈 등 에너지를 소비하는 하중 장치를 설치하여 고비등점의 작업 매체의 일부분 혹은 전부를 액화시키고 액화된 고비등점 작업 매체는 덕트(1)에 설치된 곡선 혹은 나선 등 기액 분리기와 가이드 장치를 통하여 고비등점의 작업 매체를 순환 관(2)으로 도입한 후, 가동 및 제어 시스템(3)을 통하여 열을 흡수한 후 다시 덕트(1)로 도입된다. 이로 인하여 정상적인 진행 상태에 도달하여 덕트(1) 내에 속도가 아주 높은 안정적인 고속 기류가 형성된다.

덕트(1) 내의 순환에 동력 하중을 증가하여 가동 및 제어 시스템(3) 중의 냉동기(4)의 에너지 소비를 일부분 감소하거나 혹은 전부 없애버림으로써 효율적인 동력 에너지 시스템을 구현할 수 있다.

가동 혹은 진행 과정에서 냉동기(4)의 순환 시스템으로 순환 펌프(5)를 대체할 수 있고 응결 액체의 중력 혹은 덕트로부터 오는 관성력으로 순환 펌프(5)를 대체할 수도 있음으로 순환 펌프(5)를 생략할 수 있고, 외부로 출력하는 에너지가 충분하지 않을 경우, 흡열기(6)를 사용하지 않을 수 있고, 또한 역시 고속 기류가 가져가는 에너지가 일부분의 작업 매체의 액화에 충분할 경우, 냉동기(4)를 사용하지 않을 수 있다. 하지만 본 시스템에 있어서, 초기의 순환 동력이 필요하고 초기의 순환 동력은 우선 순환 펌프(5), 혹은 냉동기(4) 자신의 순환 동력으로부터 오고 흡열기(6) 혹은 냉동기(4)는 작업 환경에 따라 조절하거나 취소할 수 있다.

덕트(1)와 순환 관(2)을 물리 구조상으로 완전히 하나의 관로로 합병할 수 있는데 이때 관로는 덕트와 순환 관의 이중 작용을 구비하여야 한다. 이는 덕트에 액체 가이드 홈 혹은 역류관을 설치하는 등 방식으로 실현할 수 있고, 이때, 가이드 홈 혹은 역류관을 순환 관(2)으로 볼 수 있다.

본 발명은 하기와 같은 조치를 통하여 실현할 수도 있다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 상기 덕트(1)의 입구를 축소시켜 관로 직경을 변화시키거나 혹은 덕트(1)에 곡선 혹은 나선 기액 분리기와 가이드 장치를 설치하여 기체 상태의 작업 매체로 하여금 액상으로 응결되어 순환 관(2)으로 도입된 후, 가동 및 제어 시스템(3)을 통하여 열을 흡수하여 다시 덕트(1)로 도입되도록 한다. 이것은 바람직한 기술 방안이다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 상기 덕트(1)와 순환 관(2)이 완전히 중첩되거나 일부분이 중첩되거나 앞과 뒤가 서로 연결된다. 이것은 본 발명의 한 기술 방안이다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 가동 및 제어 시스템(3)과 순환 관(2)이 서로 직렬 연결된다. 이것은 본 발명의 한 기술 방안이다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 장치 내에서 이동하는 작업 매체는 한가지 유체 혹은 한가지 이상의 유체 작업 매체의 혼합물이다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 상기 덕트(1)에서 공기 혹은 물을 유체 작업 매체로 한다. 이것은 바람직한 기술 방안이다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법에 있어서, 덕트(1)의 입구와 출구는 모두 대기와 연결된다. 순환 관내에는 물을 충전하였으며 가동 및 제어 시스템(3)에 의한 강제적 순환 및 액화를 통하여 덕트 내에 고속 기류가 생성되고 고속 기류 내의 물은 고속 상태에서 온도가 낮음으로 대부분의 수증기가 액화되어 순환 관(2)에 도입되고 덕트 내의 공기는 수증기의 추진력을 얻어 가속화되어 대기중으로 고속 기류를 배출하며 순환 관내의 물은 흡열기를 통하여 자연 환경으로부터 열을 흡수하여 증발되어 다시 덕트(1)에 도입되어 순환하고 대기 중으로 배출된 소량의 물은 자연계 공기 중의 수증기가 덕트의 입구로부터 자연적으로 보충되어 물의 평형을 유지한다.

본 발명의 고속 기류 생성 방법은 엔진 시스템 및 기타 고속 기류를 사용하는 장치에 적용된다.

본 발명에 기재된 고속 기류 생성 방법은 기존 기술에 비하여 걸출한 실질적 특징과 현저한 기술적 진보를 가지고 있다:

1. 저품질 열원을 이용하여 저속 기류를 이용 가치가 높은 고속 기류 혹은 초고속 기류로 변환시키는 방법을 제공한다.

2. 본 발명의 고속 기류 생성 방법에 의하면 자연계에 존재하는 유체가 보유한 열 에너지를 효율적으로 기계 에너지로 변환시킬 수 있다.

3. 저품질 열원을 이용하여 압력을 대폭 증가시키는 과정을 거치지 않고 무지향성 기체 분자의 열운동을 지향화하여 고속 기류로 변환시키는 장치를 제공한다.

4. 가압 방법으로 실현하기 힘든 초고속 기류를 생성할 수 있다.

5. 상대적으로 간단한 장치로 아주 높은 에너지 기류를 생성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 고속 기류 생성 방법 장치의 원리를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법으로 생성한 고속 기류를 이용하여 동력 구동을 수행하는 원리를 나타낸 도이다.

아래 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

본 발명의 고속 기류를 생성하는 방법은 덕트(1)와, 순환관(2)과, 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성되고 덕트(1)에는 공기로 가득찼고 앞과 뒤가 연결되었고(도 2 참조), 덕트(1)에는 열 교환기(6)가 장착되고 덕트(1) 내의 기체는 열 교환기(6)를 관통하여 일을 한다. 순환 관내에는 냉동제 R134a(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)가 채워져 있고 가동 및 제어 시스템(3) 에 의한 강제적 순환 및 액화를 통하여 덕트 내에 고속 R134a 기류가 생성되고 고속 기류 내의 R134a(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)는 고속 상태이므로 온도가 낮아 R134a의 일부분 혹은 전부가 액화되어 순환 관(2)에 도입되며 이와 동시에 덕트 내의 공기는 고속 R134a(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)의 동력 추진으로 인하여 가속화되고 증기터빈을 구동하여 회전시켜 외부로 출력하여 작업하게 함으로서 시스템 전체의 에너지 체계가 인하하게 되고 온도가 하강하며 순환 관내의 R134a(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)는 흡열기를 통하여 자연 환경으로부터 열을 흡수하여 다시 덕트(1)에 도입되어 순환함으로서 시스템 전체의 에너지 체계가 평형 수준을 유지하게 한다. 가동 및 제어 시스템(3)의 파라미터의 조절을 통하여 가동 및 제어 시스템(3) 중의 냉동기(4)와 순환 펌프(5)의 작업 주파수를 줄이거나 혹은 작업을 정지시킬 수 있고 전반 체계의 자동 순환을 보장하고 열 흡수와 일의 자동 수행을 보장할 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 고속 기류를 생성하는 방법은 덕트(1)와, 순환 관(2)과, 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성되고(도 2 참조), 그 중, 덕트(1)는 앞과 뒤가 연결되어 하나의 관로를 형성하고 관로에는 한가지 작업 매체만이 존재하며 이러한 경우에도 가동 및 제어 시스템(3) 중의 냉동기와 순환 펌프를 통하여 전체 순환을 가동시킬 수 있지만 이러한 경우 작업 매체는 고속일 경우, 일부분만이 액화되고 액화되지 않은 부분은 여전히 덕트(1)에서 고속 순환되며 이러한 경우에도 실시예 1과 동일한 효과를 실현할 수 있다.

[실시예 3]

본 발명의 고속 기류를 생성하는 방법은 덕트(1)와, 순환 관(2)과, 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성되고(도 2 참조), 그 중, 덕트(1)의 입구와 출구는 대기와 연결되어 있다. 순환 관내에는 물(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)로 가득차 있고 가동 및 제어 시스템(3)에 의한 강제적 순환 및 액화를 통하여 덕트 내에 고속 기류가 생성되고 고속 기류 내의 물은 고속 상태에서 온도가 낮음으로 대부분의 물(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)을 액화되어 순환 관(2)으로 도입되고 덕트 내의 공기는 수증기(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)의 추진력을 받아 가속화되어 대기 중으로 고속 기류를 배출하며 순환 관내의 물(혹은 기타 상압에서의 비등점이 환경 온도보다 낮은 작업 매체)은 흡열기를 통하여 자연 환경으로부터 열을 흡수하여 증발되어 다시 덕트(1)에 도입되어 순환하고 대기로 배출된 소량 물은 자연계 공기 중의 수증기를 통하여 덕트의 입구로부터 자연적으로 보충되어 물 평형을 형성한다.

Claims (8)

1. 덕트(1)와; 순환 관(2)과; 냉동기(4), 순환 펌프(5), 열 교환기(6) 중의 하나 혹은 어느 두 가지 이상으로 구성된 가동 및 제어 시스템(3)으로 구성된 장치를 이용하고
   ① 상기 장치에 작업 매체를 채우고,
   ② 가동 및 제어 시스템(3)을 가동하며,
   ③ 작업 매체가 액체인 상태에서 압력을 가하여 열을 흡수하여 기화되게 하고 덕트(1)에 도입하여 고속 기류를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 덕트(1)가 입구를 축소시켜 관로 직경을 변화시키거나 혹은 덕트(1)에 곡선 혹은 나선 기액 분리기와 가이드 장치를 설치하여 기체 상태의 작업 매체로 하여금 액상으로 응결되어 순환 관(2)으로 도입된 후, 가동 및 제어 시스템(3)을 통하여 열을 흡수하여 다시 덕트(1)로 도입되도록 하는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 덕트(1)와 순환 관(2)이 완전히 중첩되거나 일부분이 중첩되거나 앞과 뒤가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
4. 제1항에 있어서,
   가동 및 제어 시스템(3)과 순환 관(2)이 서로 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
5. 제1항에 있어서,
   장치 내에서 이동하는 작업 매체는 한가지 유체 혹은 한가지 이상의 유체 작업 매체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 덕트(1)에서 공기 혹은 물을 유체 작업 매체로 하는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
7. 제1항에 있어서,
   덕트(1)의 입구와 출구는 모두 대기에 연결되고 순환 관내에는 물로 충전되었고 가동 및 제어 시스템(3)에 의한 강제적 순환 및 액화를 통하여 덕트 내에 고속 기류가 생성되고 고속 기류 내의 물은 고속 상태에서 온도가 낮음으로 대부분의 수증기가 액화되어 순환 관(2)에 도입되고 덕트 내의 공기는 수증기의 추진력을 얻어 가속화되어 대기 중으로 고속 기류를 배출하며 순환 관내의 물은 흡열기를 통하여 자연 환경으로부터 열을 흡수하여 증발되어 다시 덕트(1)에 도입되어 순환하고 대기 중으로 배출된 소량의 물은 자연계 공기 중의 수증기가 덕트의 입구로부터 자연적으로 보충되어 물의 평형을 유지하는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.
8. 제1항에 있어서,
   엔진 시스템 및 기타 고속 기류를 사용하는 장치에 적용되는 것을 특징으로 하는 고속 기류 생성 방법.

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