MD911Z

MD911Z - Generator electrostatic convectiv

Info

Publication number: MD911Z
Application number: MDS20130213A
Authority: MD
Inventors: Мирча БОЛОГА; Игорь КОЖЕВНИКОВ; Владимир ШКИЛЁВ; Альберт ПОЛИКАРПОВ
Original assignee: Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-12-31
Also published as: MD911Y

Abstract

Invenţia se referă la domeniul electrohidrodinamicii, şi anume la generatoarele electrostatice convective şi poate fi utilizată pentru alimentare în diferite procese tehnologice, care necesită utilizarea tensiunii înalte şi a curenţilor mici.Generatorul electrostatic convectiv include un corp (1), executat în formă de canal închis, cu o parte ascendentă (2) cu o zonă de admisie a căldurii (3) în partea de jos a ei, şi o parte descendentă (4) cu o zonă de evacuare a căldurii (5) în partea de sus a ei. În partea descendentă (4) a corpului (1), mai jos de zona de evacuare a căldurii (5), este amplasat un perete despărţitor poros (6), executat din material dielectric, în partea de sus şi de jos a căruia sunt instalaţi nişte electrozi (7), conectaţi prin intermediul unor borne de tensiune înaltă (10) cu nişte borne de ieşire (9). Porţiunea corpului (1) la nivelul peretelui despărţitor poros (6) este executată din material dielectric (8). Corpul (1) este umplut cu un lichid dielectric (11).

Description

Invenţia se referă la domeniul electrohidrodinamicii, şi anume la generatoarele electrostatice convective şi poate fi utilizată pentru alimentare în diferite procese tehnologice, care necesită utilizarea tensiunii înalte şi a curenţilor mici.

Sunt cunoscute mai multe procese tehnologice, în care se utilizează energia electrostatică. Acestea sunt descrise detaliat în manualul „Электростатика в технике», Ф. Тэнэсеску, Р. Крамарюк, Москва, Энергия, 1980, 296 р.

Realizarea unor astfel de procese în varianta autonomă, practic, este imposibilă. Sunt necesare o linie de transmisie a energiei şi un dispozitiv pentru a transforma energia electromagnetică în energie electrostatică. În regim autonom poate fi folosită o sursă de căldură obişnuită pentru a obţine energie electrostatică cu dispozitivul propus. În cea mai simplă variantă energia electrostatică poate fi transformată în lumină prin intermediul LED-urilor pentru a ilumina, spre exemplu, un cort turistic, sau poate fi folosită în pompele electrostatice, sau în schimbătoarele de căldură electrohidrodinamice, cum ar fi tuburile termice, în care energia electrostatică se foloseşte pentru intensificarea schimbului de căldură, şi de masă.

Este cunoscut tubul termic cu generator electrohidrodinamic, care include un evaporator, un condensator şi un convector electrohidrodinamic al energiei fluxului de vapori al agentului termic în energie electrică cu ionizator, un excitator şi un colector, totodată convectorul electrohidrodinamic este executat în formă de duză din plăci bimetalice acoperite din partea fluxului de vapori cu dielectric, iar între colector şi ionizator este inclus un transformator regulator de tensiune înaltă, care serveşte excitatorul [1].

Dezavantajul acestui tub termic constă în ineficienţa obţinerii energiei electrostatice, deoarece în energie electrostatică se transformă energia vaporilor.

Este cunoscut tubul termic cu generator electrohidrodinamic, care include un colector dotat la periferie cu un cilindru metalic, înfăşurat cu un strat din material dielectric, îar în calitate de dielectric pentru acoperirea plăcilor bimetalice este folosit un electret [2].

Dezavantajul acestui tub termic constă în transformarea neefectivă a energiei vaporilor în energie electrostatică.

Este cunoscut generatorul electrostatic, care conţine o pompă, un sistem de conducte şi un corp, în care sunt amplasate plăci poroase [3].

Dezavantajul acestui generator constă în necesitatea unei pompe pentru utilizarea energiei termice.

Cea mai apropiată soluţie este generatorul electrostatic cu mai multe termotuburi, care conţine un corp, umplut cu dielectric lichid, cu zonele de admisie şi evacuare a căldurii, şi un perete despărţitor poros din material dielectric cu electrozi [4].

Dezavantajul acestui generator constă în aceea că partea principală a energiei termice se foloseşte la evaporarea dielectricului lichid şi la transportarea lui în zona de condensare.

O parte neglijabilă a energiei potenţiale a condensatului, care trece prin corpul propus participă la obţinerea energiei electrostatice. Consumuri enorme termice, direcţionate la evaporarea agentului termic, cerinţele dure privitor la nivelul de ermetizare a corpului fac generatoarele de tensiune înaltă de acest tip costisitoare în producere şi mari consumatoare de energie. Cerinţele înalte faţă de nivelul de ermetizare a corpului şi necesitatea suflării şi eliminării aerului din el, măresc cerinţele faţă de exploatarea lui. Dacă aerul nu este eliminat, atunci în tubul termic acesta blochează zona de condensare, vaporii nu ajung în zona de condensare şi, prin urmare, nu se formează lichidul dielectric care se scurge prin corpul poros. Despărţiturile poroase sunt executate coaxiale şi pe toată lungimea lor sunt înzestrate cu perforaţii, ceea ce permite unei părţi de condensat să se scurgă prin perforaţii fără a participa la convertizarea energiei.

Generatoarele de tensiune înaltă în baza principiului convectiv sunt cu mult mai simple şi cu un consum mai mic de energie, deoarece căldura nu se risipeşte la transformări de fază (evaporare), ci numai la formarea convecţiei. Lichidul dielectric nu trebuie ridicat la o anumită înălţime, deoarece tot corpul (nu numai o parte de corp) este umplut continuu cu lichid dielectric. Până şi o diferenţă de temperaturi neesenţială în partea ascendentă sau descendentă duce la mişcarea agentului termic lichid prin despărţitura poroasă. Căldura în generatorul convectiv este consumată numai la circularea lichidului dielectric şi nu se consumă la evaporarea lui.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în reducerea considerabilă a consumului de energie termică în procesul de producere a energiei electrostatice.

Generatorul electrostatic convectiv include un corp, executat în formă de canal închis, cu o parte ascendentă cu o zonă de admisie a căldurii în partea de jos a ei, şi o parte descendentă cu o zonă de evacuare a căldurii în partea de sus a ei. În partea descendentă a corpului, mai jos de zona de evacuare a căldurii, este amplasat un perete despărţitor poros, executat din material dielectric, în partea de sus şi de jos a căruia sunt instalaţi nişte electrozi, conectaţi prin intermediul unor borne de tensiune înaltă cu nişte borne de ieşire. Porţiunea corpului la nivelul peretelui despărţitor poros este executată din material dielectric. Corpul este umplut cu un lichid dielectric.

La alte particularităţi poate fi atribuit faptul că peretele despărţitor poros din material dielectric este executat din particule de sticlă sinterizată, iar în calitate de lichid dielectric este utilizat lichidul organosiliconic, de exemplu, polietil sau polimetil al lichidului organosiliconic.

Rezultatul invenţiei constă în obţinerea tensiunii înalte din energie termică de nivel inferior într-o perioadă de timp relativ scurtă.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema generatorului electrostatic convectiv.

Generatorul electrostatic convectiv include un corp 1, executat în formă de canal închis, cu o parte ascendentă 2 cu o zonă de admisie a căldurii 3 în partea de jos a ei, şi o parte descendentă 4 cu o zonă de evacuare a căldurii 5 în partea de sus a ei. În partea descendentă 4 a corpului 1, mai jos de zona de evacuare a căldurii 5, este amplasat un perete despărţitor poros 6, executat din material dielectric, în partea de sus şi de jos a căruia sunt instalaţi nişte electrozi 7, conectaţi prin intermediul unor borne de tensiune înaltă 10 cu nişte borne de ieşire 9. Porţiunea corpului 1 la nivelul peretelui despărţitor poros 6 este executată din material dielectric 8. Corpul 1 este umplut cu un lichid dielectric 11.

Generatorul electrostatic convectiv funcţionează în modul următor.

La admisia căldurii spre zona de admisie a căldurii 3 lichidul dielectric 11 se încălzeşte şi se ridică prin partea ascendentă 2 a corpului 1. Deoarece zona de evacuare a căldurii 5 este amplasată în partea de sus a părţii descendente 4 a corpului 1, lichidul dielectric 11 se scurge în partea descendentă 4 a corpului 1. Acţiunea comună a zonelor de admisie a căldurii 3 şi de evacuare a căldurii 5 creează o circulaţie continuă a lichidului dielectric 11 în interiorul corpului 1. La o sarcină de căldură ponderată în zonele de admisie a căldurii 3 şi evacuare a căldurii 5, temperaturile în părţile ascendentă 2 şi descendentă 4 ale corpului 1 se stabilizează, menţinând o temperatură mai ridicată în partea ascendentă a corpului 1 şi o temperatură mai joasă în partea descendentă 4 a corpului 1. La trecerea lichidului dielectric 11 prin peretele despărţitor poros 6, executat din material dielectric, se produce separarea sarcinilor. Sarcinile de diferită polaritate se acumulează la suprafeţele opuse ale peretelui despărţitor poros 6, fapt ce duce la apariţia unei tensiuni înalte la electrozii 7, instalaţi în părţile de sus şi de jos ale peretelui despărţitor poros 6. Spre deosebire de cea mai apropiată soluţie, în generatorul convectiv fiecare picătură a lichidului dielectric trece prin peretele despărţitor poros 6 şi participă la convertizarea energiei. Datorită bornelor de tensiune înaltă 10, energia electrostatică este transmisă la bornele de ieşire 9, după care poate fi utilizată pentru necesităţile tehnologice. Generatorul convectiv propus poate fi utilizat pentru alimentarea pompelor şi tuburilor termice electrohidrodinamice, în procesele tehnologice, unde este necesară o tensiune înaltă şi curenţi electrici mici.

Exemplu

Corpul 1 al generatorului a fost executat din ţevi de oţel inoxidabil. Diametrul părţilor ascendentă 2 şi descendentă 4 ale corpului constituia, respectiv, 15 mm. Suprafaţa peretelui despărţitor poros 6 (cu gradul de porozitate 100 µm) era de 12,5 cm2, iar grosimea - de 3 mm. Totodată forţa de frecare, opusă de către structura poroasă lichidului constituia ~0,35 N. În calitate de electrozi 7 au fost folosite inele din cupru cu diametrele exterioare şi interioare de 40 mm şi, respectiv, de 36 mm, şi grosimea de 8 mm. Electrozii 7 sunt confecţionaţi din grilă metalică cu diametrul de 40 mm (dimensiunile ochiurilor grilei constituiau (1,5x1,5) mm) egal cu diametrul peretelui despărţitor poros 6. Dimensiunea corpului 1 în locurile amplasării despărţiturii poroase constituie ⌀ 40 mm. În calitate de sursă de căldură 5 a fost utilizat un reşou electric amplasat pe suprafaţa exterioară a corpului 1, în zona de admisie a căldurii 3. În zona de evacuare a căldurii 5 din partea exterioară a corpului 1 a fost instalat un radiator standard cu plăci pentru evacuarea căldurii până la 30 W. Locurile de contact al suprafeţei încălzitorului radiatorului cu corpul 1 au fost unse cu pastă specială conductoare de căldură. Distanţa dintre nivelele de amplasare a zonelor de admisie a căldurii 3 şi evacuare 5 a fost de 450 mm, pe când înălţimea totală a generatorului constituia 520 mm, iar perimetrul - 1350 mm. De menţionat că potenţialul de tensiune înaltă generat de structura poroasă depinde de viteza lichidului dielectric, dimensiunea porilor, suprafaţa şi grosimea peretelui despărţitor poros 6.

1. SU 706672 1979.12.30

2. SU 883643 1981.11.23

3. SU 66073 1940.12.16

4. RU 2376698 C1 2009.12.20

Claims

1. Generator electrostatic convectiv, care include un corp (1), executat în formă de canal închis, cu o parte ascendentă (2) cu o zonă de admisie a căldurii (3) în partea de jos a ei, şi o parte descendentă (4) cu o zonă de evacuare a căldurii (5) în partea de sus a ei, totodată în partea descendentă (4) a corpului (1), mai jos de zona de evacuare (5), este amplasat un perete despărţitor poros (6), executat din material dielectric, în partea de sus şi de jos a căruia sunt instalaţi nişte electrozi (7), conectaţi prin intermediul unor borne de tensiune înaltă (10) cu nişte borne de ieşire (9), iar porţiunea corpului (1) la nivelul peretelui despărţitor poros (6) este executată din material dielectric (8), corpul (1) fiind umplut cu un lichid dielectric (11).

2. Generator electrostatic convectiv, conform revendicării 1, în care peretele despărţitor poros dielectric (6) este executat din particule de sticlă sinterizată.

3. Generator electrostatic convectiv, conform revendicării 1, în care în calitate de lichid dielectric (11) este utilizat lichidul organosiliconic, de exemplu, polietil sau polimetil.