RU2338893C1 - Device and method of electric power production from environmental heat - Google Patents
Device and method of electric power production from environmental heat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338893C1 RU2338893C1 RU2007110452/06A RU2007110452A RU2338893C1 RU 2338893 C1 RU2338893 C1 RU 2338893C1 RU 2007110452/06 A RU2007110452/06 A RU 2007110452/06A RU 2007110452 A RU2007110452 A RU 2007110452A RU 2338893 C1 RU2338893 C1 RU 2338893C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- condenser
- evaporator
- heat
- piston engine
- regenerator
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области альтернативной энергетики малых мощностей и может найти применение в энергосберегающих технологиях будущего.The present invention relates to the field of alternative energy of small capacities and may find application in energy-saving technologies of the future.
Преимущественно данное изобретение предназначено для преобразования непосредственного тепла окружающей среды, а также рассеянной и прямой солнечной радиации посредством теплопередачи в электроэнергию.Advantageously, the present invention is intended to convert the direct heat of the environment, as well as the scattered and direct solar radiation through heat transfer to electricity.
Уже известен атмосферный энергодвигатель Чекункова А.Н. - Карпенко А.Н. по преобразованию теплоты атмосферного воздуха в механическую энергию привода электрических генераторов и любых механических устройств (патент RU № 2132470, 27.06.99). Атмосферный энергодвигатель Чекункова А.Н. - Карпенко А.Н. содержит источник энергии, баллон со сжиженным газом, помещенным в термос, теплообменник-испаритель, распылитель рабочего тела, силовую установку первого контура и конденсатор второго контура, а также запорные вентили.Already known atmospheric energy engine Chekunkova A.N. - Karpenko A.N. to convert the heat of atmospheric air into mechanical energy of a drive of electric generators and any mechanical devices (patent RU No. 2132470, 06.27.99). Atmospheric energy engine Chekunkova A.N. - Karpenko A.N. contains an energy source, a cylinder with liquefied gas placed in a thermos, a heat exchanger-evaporator, a spray of the working fluid, a power plant of the primary circuit and a condenser of the secondary circuit, as well as shut-off valves.
Недостатком такого устройства является отсутствие эффективной системы охлаждения конденсатора и циркуляционного насоса для впрыска рабочего тела в баллон со сжиженным газом, вследствие чего коэффициент полезного действия такого преобразователя будет минимальным.The disadvantage of this device is the lack of an effective condenser cooling system and a circulation pump for injecting the working fluid into a cylinder with liquefied gas, as a result of which the efficiency of such a converter will be minimal.
Известен способ получения электроэнергии из тепла окружающей среды (см. вышеуказанный патент № 2132470), который состоит в следующем: легкоиспаряющийся сжиженный газ, помещенный в баллон и являющийся рабочим телом, через вентиль поступает в испаритель, корпус которого используется в качестве аккумулятора тепловой энергии, где получает теплоту окружающего воздуха и, расширяясь, превращается в газ с высоким давлением, а затем движется по трубопроводу к распределителю рабочего тела по силовым элементам к силовой установке, где, совершив работу расширения, конденсируется, и далее рабочее тело поступает во второй контур для окончательного превращения из газа в жидкость в конденсаторе второго контура и через вентиль в баллон со сжиженным газом. Второй контур включает в себя конденсатор с вмонтированным в него обратным клапаном и запорный вентиль. На этом замкнутый рабочий цикл атмосферного энергодвигателя заканчивается, затем многократно повторяясь.There is a method of generating electricity from environmental heat (see patent No. 2132470 above), which consists in the following: a volatile liquefied gas placed in a cylinder and which is a working fluid through a valve enters the evaporator, the casing of which is used as a thermal energy accumulator, where receives the warmth of the surrounding air and, expanding, turns into gas with high pressure, and then moves through the pipeline to the distributor of the working fluid through the power elements to the power plant, where, having completed work at the expansion, it condenses, and then the working fluid enters the second circuit for final conversion from gas to liquid in the condenser of the second circuit and through the valve into a cylinder with liquefied gas. The second circuit includes a capacitor with a check valve mounted in it and a shut-off valve. On this, the closed duty cycle of the atmospheric energy engine ends, then repeatedly repeated.
Недостатком такого способа является низкая производительность, вследствие отсутствия эффективной системы охлаждения конденсатора и циркуляционного насоса для впрыска рабочего тела в баллон со сжиженным газом.The disadvantage of this method is the low productivity, due to the lack of an effective cooling system for the condenser and the circulation pump for injecting the working fluid into the cylinder with liquefied gas.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является аммиачный двигатель атмосферного тепла и способ его работы (патент RU № 2117165, 10.08.98).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is an ammonia engine of atmospheric heat and the method of its operation (patent RU No. 2117165, 08/10/98).
Аммиачный двигатель атмосферного тепла состоит из теплового насоса, включающего воздушный компрессор, горячий теплообменник и воздушную турбину, а также аммиачную турбину, выходной патрубок которой связан с конденсатором, выходной патрубок которого связан с входом жидкостного насоса, а входной патрубок турбины связан с выходным патрубком горячего теплообменника теплового насоса.The ammonia engine of atmospheric heat consists of a heat pump, including an air compressor, a hot heat exchanger and an air turbine, as well as an ammonia turbine, the outlet pipe of which is connected to the condenser, the outlet pipe of which is connected to the inlet of the liquid pump, and the turbine inlet pipe is connected to the outlet pipe of the hot heat exchanger heat pump.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием двух турбин, требующих дополнительного оборудования (компрессора), и потребность большого количества воды.The disadvantages of this device are the design complexity due to the presence of two turbines that require additional equipment (compressor), and the need for a large amount of water.
Способ работы аммиачного двигателя атмосферного тепла заключается в нагревании рабочего тела, парообразовании и совершении работы аммиачной турбиной, а также конденсации аммиачных паров.The method of operation of the ammonia engine of atmospheric heat consists in heating the working fluid, vaporization and operation of the ammonia turbine, as well as condensation of ammonia vapors.
Недостатками такого способа являются: потребность большого количества воды для охлаждения конденсатора, а также узкая область применения аммиака в качестве рабочего тела.The disadvantages of this method are: the need for a large amount of water to cool the condenser, as well as the narrow scope of ammonia as a working fluid.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа путем синтеза нового устройства и способа получения электроэнергии из тепла окружающей среды, а также расширение функциональных возможностей устройства и способа в целом.The technical task of the present invention is to eliminate the disadvantages of the analogue and prototype by synthesizing a new device and method for producing electricity from the heat of the environment, as well as expanding the functionality of the device and the method as a whole.
Другой задачей изобретения является преобразование тепла окружающей среды в электрическую или механическую энергию в соответствии с законами сохранения энергии и массы.Another object of the invention is the conversion of environmental heat into electrical or mechanical energy in accordance with the laws of conservation of energy and mass.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагаемое устройство для получения электроэнергии из тепла окружающей среды, состоящее из испарителя, поршневого двигателя с валом и клапанным парораспределением, конденсатора, насоса, генератора электрического тока, выполнено в виде накопителя энергии, представляющего собой металлический фотозонт с максимально развитой поверхностью, соединенный тепловыми трубками с корпусом испарителя, выход которого соединен с входом поршневого двигателя, вал которого посредством зубчатой передачи передает вращательный момент валу генератора электрического тока, установленному соосно, причем выход поршневого двигателя соединен с входом конденсатора, внешняя развитая поверхность которого смачивается водой из бака трубчатым водораспределителем с помощью капельно-пленочного оросителя, установленных над конденсатором, а влажная поверхность конденсатора обдувается воздухом с помощью вентилятора, установленного рядом с конденсатором, выход которого связан с входом жидкостного ресивера, расположенного под конденсатором, при этом выход ресивера подключен к входу плунжерного насоса, выход которого соединен трубопроводом-регенератором, внутри которого установлен обратный клапан, с входом испарителя; между испарителем и поршневым двигателем установлен шаровой вентиль; помимо этого шаровой вентиль установлен между поршневым двигателем и конденсатором, между конденсатором и ресивером, между последним и плунжерным насосом, а также между насосом и регенератором.The stated technical problem is achieved by the fact that the proposed device for generating electricity from the heat of the environment, consisting of an evaporator, a piston engine with a shaft and valve steam distribution, a condenser, a pump, an electric current generator, is made in the form of an energy storage device, which is a metal photo umbrella with the most developed surface connected by heat pipes to the body of the evaporator, the output of which is connected to the inlet of the piston engine, the shaft of which is by gear The transmission transmits the rotational moment to the shaft of the electric current generator mounted coaxially, the output of the piston engine being connected to the inlet of the condenser, the outer developed surface of which is moistened with water from the tank by a tubular water distributor using a drip-film sprinkler mounted above the condenser, and the wet surface of the condenser is blown with air using a fan installed near the condenser, the output of which is connected to the input of the liquid receiver located under the condenser, the output of the receiver is connected to the input of the plunger pump, the output of which is connected by a pipe-regenerator, inside which a check valve is installed, with the input of the evaporator; a ball valve is installed between the evaporator and the piston engine; in addition, a ball valve is installed between the piston engine and the capacitor, between the capacitor and the receiver, between the last and plunger pumps, and also between the pump and the regenerator.
Испаритель помещен в теплый стеклянный ящик или ящик, изготовленный из прозрачных пластмасс, с наличием крышек; поршневой двигатель с клапанным парораспределением выполнен из легких, прочных композиционных материалов; обратная поверхность фотозонта облицована стеклом или прозрачными пластмассами, с наличием откидных крышек; на испаритель и конденсатор с помощью шаровых вентилей установлены датчики давления и температуры; вода в трубчатый водораспределитель поступает через шаровой вентиль из бака, расположенного над ним; все составляющие устройства могут быть размещены на мобильной платформе и по размерам компактны.The evaporator is placed in a warm glass box or a box made of transparent plastic with lids; valve-driven piston engine made of lightweight, durable composite materials; the back surface of the photo umbrella is lined with glass or transparent plastics, with hinged covers; pressure and temperature sensors are installed on the evaporator and condenser using ball valves; water enters the tubular water distributor through a ball valve from the tank located above it; all components of the device can be placed on a mobile platform and are compact in size.
Бак для воды, а также трубчатый водораспределитель изготовлены из металлопластика; корпуса испарителя, конденсатора и регенератора выполнены из меди и алюминия; плунжерный насос изготовлен из композитов.The water tank, as well as the tubular water distributor, are made of metal-plastic; the case of the evaporator, condenser and regenerator are made of copper and aluminum; plunger pump made of composites.
Поставленная задача обеспечивается также способом получения электроэнергии из тепла окружающей среды, включающим нагревание рабочего тела, парообразование, конденсацию, в котором согласно изобретению в начале цикла в качестве нагревателя объемного двухфазного рабочего тела в испарителе до состояния интенсивного парообразования используют прямую солнечную радиацию или рассеянную (атмосферное излучение), а также непосредственное тепло окружающей среды посредством теплопередачи, в результате чего образуемый насыщенный пар высокого давления направляют в поршневой двигатель для совершения полезной работы на валу последнего, при этом отработанный пар, поступая в конденсатор и соприкасаясь со стенками, переходит в жидкое состояние, отдавая скрытое тепло влаге на внешней поверхности конденсатора, которая, испаряясь, охлаждает поверхность последнего, после чего полученный конденсат избыточным давлением подают насосом из жидкостного ресивера, расположенного под конденсатором, обратно в испаритель через регенератор, где подогревают его теплом окружающей среды, так как температура конденсата ниже температуры окружающей среды, после чего цикл снова повторяют.The task is also provided by a method of generating electricity from the heat of the environment, including heating the working fluid, vaporization, condensation, in which according to the invention, at the beginning of the cycle, direct solar radiation or scattered (atmospheric radiation) is used as a heater for the volumetric two-phase working fluid in the evaporator to the state of intense vaporization ), as well as direct ambient heat through heat transfer, resulting in high saturated steam the pressure is sent to the piston engine to perform useful work on the shaft of the latter, while the exhaust steam entering the condenser and in contact with the walls goes into a liquid state, transferring latent heat to the moisture on the outer surface of the condenser, which, evaporating, cools the surface of the latter, after which the resulting condensate is pumped with excess pressure by a pump from the liquid receiver located under the condenser back to the evaporator through the regenerator, where it is heated with ambient heat, since the condensate temperature is below ambient temperature, after which the cycle is repeated again.
Выполнение устройства в виде металлического фотозонта с развитой поверхностью обеспечивает максимальный теплоприток к рабочему телу в испарителе посредством тепловых трубок.The implementation of the device in the form of a metal photo umbrella with a developed surface provides maximum heat gain to the working fluid in the evaporator by means of heat pipes.
Размещение испарителя в теплом стеклянном ящике или ящике, выполненном из прозрачных пластмасс, позволяет удерживать тепло, излучаемое нагретой поверхностью испарителя, что повышает КПД устройства.Placing the evaporator in a warm glass box or a box made of transparent plastic, allows you to retain the heat emitted by the heated surface of the evaporator, which increases the efficiency of the device.
Благодаря тому, что испаритель соединен с входом поршневого двигателя, тепловая энергия рабочего тела или энтальпия переходит в механическую работу на валу. Так как вал посредством зубчатой передачи передает вращательный момент валу генератора электрического тока, установленному соосно, механическая энергия переходит в электрическую.Due to the fact that the evaporator is connected to the inlet of the piston engine, the thermal energy of the working fluid or enthalpy passes into mechanical work on the shaft. Since the shaft transmits the torque through the gear transmission to the shaft of the electric current generator, mounted coaxially, the mechanical energy is converted into electrical energy.
Соединение выхода поршневого двигателя с входом конденсатора обеспечивает отвод отработанного пара в приемную камеру конденсатора.The connection of the output of the piston engine with the input of the capacitor ensures the exhaust of steam into the receiving chamber of the condenser.
Так как внешняя, развитая поверхность конденсатора смачивается водой из бака трубчатым водораспределителем, установленного над конденсатором, отработавший пар, контактируя со стенками последнего переходит в жидкое состояние, конденсируясь, и приобретает температуру ниже температуры окружающей среды по сухому термометру.Since the external, developed surface of the condenser is wetted by water from the tank with a tubular water distributor installed above the condenser, the spent steam, in contact with the walls of the latter, goes into a liquid state, condenses, and acquires a temperature below the ambient temperature using a dry thermometer.
Для сбора воды, не успевшей испариться, предусмотрен поддон.To collect water that does not have time to evaporate, a pan is provided.
Благодаря ресиверу исключается наличие паровых «подушек» при работе плунжерного насоса, подающего конденсат в регенератор, что повышает производительность устройства в целом. Наличие регенератора обусловлено принципом работы устройства, согласно которому, в регенераторе посредством теплопередачи происходит поглощение тепла окружающей среды рабочим телом. Обратный клапан, установленный перед испарителем, исключает возможность проникновения свежего пара из испарителя в регенератор.Thanks to the receiver, the presence of steam “pillows” during the operation of the plunger pump supplying condensate to the regenerator is excluded, which increases the productivity of the device as a whole. The presence of the regenerator is due to the principle of operation of the device, according to which, in the regenerator, heat is absorbed by the working fluid through heat transfer. A non-return valve installed in front of the evaporator eliminates the possibility of fresh steam entering the evaporator into the regenerator.
Для удобства монтажа и сборки устройство снабжено отсечной арматурой в виде шаровых вентилей, установленных между испарителем и поршневым двигателем, между поршневым двигателем и конденсатором, между конденсатором и ресивером, между последним и плунжерным насосом, а также между насосом и регенератором.For ease of installation and assembly, the device is equipped with shutoff valves in the form of ball valves installed between the evaporator and the piston engine, between the piston engine and the condenser, between the condenser and the receiver, between the last and plunger pumps, and also between the pump and the regenerator.
Выполнение поршневого двигателя из легких, прочных композиционных материалов в значительной степени облегчает свежему пару задачу по перемещению поршня.The execution of the piston engine from light, strong composite materials greatly facilitates the task of moving the piston to a fresh couple.
Изготовление плунжерного насоса из композитов увеличивает КПД устройства.The manufacture of a plunger pump from composites increases the efficiency of the device.
Обратная поверхность фотозонта облицована стеклом или прозрачными пластмассами для удержания тепла, излучаемого нагретой поверхностью фотозонта, что повышает КПД устройства.The reverse surface of the photo umbrella is lined with glass or transparent plastics to retain the heat emitted by the heated surface of the photo umbrella, which increases the efficiency of the device.
Датчики давления и температуры, установленные на испарителе и конденсаторе, позволяют отслеживать термодинамические параметры при плавном выходе устройства на режим, а также при стабильной работе.The pressure and temperature sensors installed on the evaporator and condenser allow you to monitor the thermodynamic parameters during a smooth output of the device to the mode, as well as during stable operation.
Для интенсификации процесса охлаждения наружной поверхности конденсатора последний обдувается воздухом с помощью вентилятора, установленного рядом с конденсатором.To intensify the process of cooling the outer surface of the condenser, the latter is blown with air using a fan installed next to the condenser.
Капельно-пленочный ороситель замедляет падение капель воды из трубчатого водораспределителя на поверхность конденсатора, увеличивая площадь орошения и поверхность соприкосновения между водой и воздухом, а также время нахождения капель в воздухе, тем самым создавая благоприятные условия ускорения процесса охлаждения конденсатора.The drip-film sprinkler slows down the drop of water droplets from a tubular water distributor onto the surface of the condenser, increasing the irrigation area and the contact surface between water and air, as well as the time the droplets are in the air, thereby creating favorable conditions for accelerating the condenser cooling process.
Запас воды для орошения конденсатора хранится в баке, расположенном над ним, что обеспечивает поступление воды в трубчатый водораспределитель под действием силы тяжести.The water supply for condenser irrigation is stored in a tank located above it, which ensures the flow of water into the tubular water distributor under the action of gravity.
Бак и трубчатый водораспределитель выполнены из металлопластика для увеличения срока службы и уменьшения массы устройства.The tank and the tubular water distributor are made of metal-plastic to increase the service life and reduce the weight of the device.
Испаритель, конденсатор и регенератор изготавливаются из меди и алюминия с целью уменьшения времени выхода устройства на режим и стабилизации всех процессов при работе, так как коэффициенты теплопроводности меди и алюминия влияют на КПД устройства.The evaporator, condenser and regenerator are made of copper and aluminum in order to reduce the time the device goes into operation and stabilize all processes during operation, since the thermal conductivity of copper and aluminum affect the efficiency of the device.
Для закрепления и фиксации всех составляющих устройства в пространстве используется мобильная платформа, а сами составляющие компактны.To fix and fix all the components of the device in space, a mobile platform is used, and the components themselves are compact.
Так как способ получения электроэнергии из тепла окружающей среды и работы устройства осуществляется круглосуточно, в начале цикла в качестве нагревателя объемного легкокипящего двухфазного рабочего тела в испарителе до состояния интенсивного парообразования используют прямую солнечную радиацию при ясной погоде, или атмосферное излучение при пасмурной, а ночью - непосредственное тепло окружающей среды посредством теплопередачи.Since the method of generating electricity from the heat of the environment and the operation of the device is carried out round-the-clock, at the beginning of the cycle, direct solar radiation in clear weather or atmospheric radiation in cloudy and nightly direct light is used as a heater for the volumetric low-boiling two-phase working fluid in the evaporator to the state of intense vaporization environmental heat through heat transfer.
Суть изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство работает как днем, так и ночью, когда прямая солнечная радиация отсутствует. Испарение воды на поверхности конденсатора может продолжаться круглые сутки независимо от положения солнца. Даже если температура испарителя равна температуре окружающей среды, перепад температур между испарителем и конденсатором будет всегда, благодаря эффекту испарения воды с поверхности последнего.The essence of the invention lies in the fact that the proposed device works both day and night, when there is no direct solar radiation. Evaporation of water on the surface of the condenser can continue around the clock, regardless of the position of the sun. Even if the evaporator temperature is equal to the ambient temperature, the temperature difference between the evaporator and the condenser will always be due to the effect of evaporation of water from the surface of the latter.
Корпус испарителя сухой, следовательно его температура с физической точки зрения измеряется по сухому термометру. Корпус же конденсатора постоянно мокрый, а значит и его температура измеряется по влажному термометру, показания которого всегда ниже, чем у сухого из-за эффекта испарения воды. Таким образом, наличие разности температур между испарителем и конденсатором при полном отсутствии солнца, согласно теореме Карно доказывает функционирование устройства даже ночью. Более того, в зависимости от влажности воздуха окружающей среды разность показаний сухого и влажного термометров может достигать 10°.The body of the evaporator is dry, therefore, its temperature from a physical point of view is measured by a dry thermometer. The case of the condenser is constantly wet, and therefore its temperature is measured by a wet thermometer, the readings of which are always lower than that of a dry one due to the effect of evaporation of water. Thus, the presence of a temperature difference between the evaporator and the condenser in the complete absence of sun, according to the Carnot theorem, proves the operation of the device even at night. Moreover, depending on the humidity of the ambient air, the difference between the readings of dry and wet thermometers can reach 10 °.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства, где:The drawing shows a schematic diagram of a device where:
1 - испаритель; 2 - поршневой двигатель; 3 - вал двигателя; 4 - подпружиненный клапан двигателя; 5 - конденсатор; 6 - плунжерный насос; 7 - электрогенератор; 8 - фотозонт металлический; 9 - тепловые трубки (устройства, обладающие высокой теплопередающей способностью); 10 - передача зубчатая; 11 - вал электрогенератора; 12 - бак с водой; 13 - трубчатый водораспределитель; 14 - капельно-пленочный ороситель; 15 -вентилятор с электроприводом; 16 - жидкостный ресивер; 17 - поддон; 18 - регенератор; 19 - клапан обратный; 20, 21, 22, 23, 24 - шаровые вентили; 25 - прозрачный ящик; 26 - крышка; 27 - прозрачная облицовка обратной стороны фотозонта; 28 - откидная крышка; 29,30 - шаровые вентили; 31, 32 - датчики давления и температуры; 33 - шаровой вентиль. Схема на чертеже читается по часовой стрелке.1 - evaporator; 2 - piston engine; 3 - motor shaft; 4 - spring-loaded valve of the engine; 5 - capacitor; 6 - plunger pump; 7 - electric generator; 8 - metal photo umbrella; 9 - heat pipes (devices with high heat transfer capacity); 10 - gear transmission; 11 - electric generator shaft; 12 - a tank of water; 13 - tubular water distributor; 14 - drip-film sprinkler; 15 - electric fan; 16 - liquid receiver; 17 - a pallet; 18 - regenerator; 19 - check valve; 20, 21, 22, 23, 24 - ball valves; 25 - a transparent box; 26 - cover; 27 - transparent lining of the reverse side of the photo umbrella; 28 - hinged lid; 29.30 - ball valves; 31, 32 - pressure and temperature sensors; 33 - ball valve. The diagram in the drawing is read clockwise.
Устройство для получения электрической энергии из тепла окружающей среды состоит из испарителя 1, который по своей сущности является теплообменным аппаратом, изготовленным из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (медь, алюминий); поршневого двигателя 2, работающего на паре и представляющего собой главный энергетический узел системы; вала 3; подпружиненных клапанов 4 поршневого двигателя, осуществляющих парораспределение при впуске свежего пара в рабочую полость двигателя и выпуске уже отработавшего; конденсатора 5, являющегося теплообменным аппаратом, изготовленного из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (меди, алюминия); плунжерного насоса 6, предназначенного для принудительной циркуляции рабочего тела и впрыска последнего в испаритель; электрогенератора 7, вырабатывающего электроэнергию; металлического фотозонта 8, обладающего сильно развитой поверхностью, необходимой для поглощения тепла из окружающей среды; специальных тепловых трубок 9, передающих тепловую энергию оптимально быстро на заданное расстояние; зубчатой передачи 10; вала электрогенератора 11; бака с водой 12, по уровню расположенного выше конденсатора и выполненного из металлопластика; трубчатого водораспределителя 13, выполненного из металлопластика; капельно-пленочного оросителя 14, предназначенного для увеличения площади поверхности контакта при соприкосновении воды и воздуха, и, следовательно, для ускорения процесса охлаждения конденсатора; вентилятора 15, обдувающего конденсатор и ускоряющего процесс испарения воды с поверхности последнего; ресивера 16, предназначенного для сбора конденсата; поддона 17, необходимого для сбора капель воды, не успевших испариться на поверхности конденсатора; регенератора 18, являющегося теплообменником и восстанавливающего температуру рабочего тела после охлаждения в конденсаторе; обратного клапана 19, установленного перед испарителем и исключающего возможность проникновения свежего пара из испарителя в регенератор; шаровых вентилей 20, 21, 22, 23, 24, позволяющих удобно осуществлять сборку устройства при монтаже, а также включать и выключать установку; теплого ящика 25 либо выполненного из стекла для экранирования теплового излучения нагретой поверхностью испарителя, либо изготовленного из прозрачных пластмасс, с наличием крышек 26 для доступа к испарителю; облицовки обратной стороны фотозонта 27, играющей роль экрана для теплового излучения разогретого фотозонта с наличием откидных крышек 28 для доступа к последнему и естественной вентиляции воздушной прослойки между обратной поверхностью фотозонта и облицовкой; шаровых вентилей 29, 30, необходимых для установки датчиков давления и температуры на испаритель и конденсатор, а также в случае их замены на новые; датчиков давления и температуры 31, 32, по сущности являющихся манометрами и термометрами; шарового вентиля 33, необходимого для подачи воды в трубчатый водораспределитель и одновременно выполняющего функцию запорной арматуры на случай прекращения подачи воды.A device for generating electrical energy from environmental heat consists of an evaporator 1, which in essence is a heat exchanger made of materials with a high coefficient of thermal conductivity (copper, aluminum); a piston engine 2 operating on a pair and representing the main energy node of the system; shaft 3; spring-loaded valves 4 of the piston engine, performing steam distribution when fresh steam is introduced into the working cavity of the engine and the exhaust is already exhausted; a condenser 5, which is a heat exchanger made of materials with a high coefficient of thermal conductivity (copper, aluminum); a plunger pump 6, designed for forced circulation of the working fluid and injection of the latter into the evaporator; an electric generator 7 generating electricity; a metal photo umbrella 8 having a highly developed surface necessary for absorbing heat from the environment; special heat pipes 9 transmitting thermal energy optimally quickly to a given distance; gear transmission 10; generator shaft 11; a water tank 12, at the level of the capacitor located above and made of metal-plastic; a tubular water distributor 13 made of metal plastic; drip-film sprinkler 14, designed to increase the contact surface area upon contact of water and air, and, therefore, to accelerate the cooling process of the condenser; a fan 15, blowing the condenser and accelerating the process of evaporation of water from the surface of the latter; a receiver 16 for collecting condensate; a pan 17, necessary to collect water droplets that did not have time to evaporate on the surface of the condenser; a regenerator 18, which is a heat exchanger and restores the temperature of the working fluid after cooling in a condenser; check valve 19 installed in front of the evaporator and excluding the possibility of penetration of fresh steam from the evaporator into the regenerator; ball valves 20, 21, 22, 23, 24, allowing convenient assembly of the device during installation, as well as turning the unit on and off; a warm box 25, either made of glass to shield the thermal radiation from the heated surface of the evaporator, or made of transparent plastic, with lids 26 for access to the evaporator; facing the back side of the photo umbrella 27, which acts as a screen for the thermal radiation of the heated photo umbrella with hinged covers 28 for access to the last and natural ventilation of the air gap between the back surface of the photo umbrella and the lining; ball valves 29, 30, necessary for installing pressure and temperature sensors on the evaporator and condenser, as well as if they are replaced with new ones; pressure and temperature sensors 31, 32, which in essence are pressure gauges and thermometers; a ball valve 33, necessary for supplying water to a tubular water distributor and at the same time acting as a stop valve in case of a water supply interruption.
Устройство работает следующим образом: в начале цикла в качестве нагревателя объемного легкокипящего двухфазного рабочего тела в испарителе 1 до состояния интенсивного парообразования используют прямую солнечную радиацию или атмосферное излучение, а также непосредственное тепло окружающей среды посредством теплопередачи, в результате чего образуемый насыщенный пар высокого давления направляют в поршневой двигатель 2 для совершения полезной работы на валу 3 последнего, при этом отработанный пар, поступая в конденсатор 5 и соприкасаясь с холодными стенками последнего, переходит в жидкое состояние, отдавая скрытое тепло влаге на внешней поверхности конденсатора 5, которая, испаряясь, охлаждает поверхность последнего, после чего полученный конденсат избыточным давлением подают насосом 6 из жидкостного ресивера 16, расположенного под конденсатором 5, обратно в испаритель 1 через регенератор 18, где подогревают его теплом окружающей среды, так как температура конденсата ниже температуры окружающей среды, после чего замкнутый цикл снова повторяют.The device operates as follows: at the beginning of the cycle, direct solar radiation or atmospheric radiation, as well as direct ambient heat through heat transfer, is used as a heater for the volumetric low-boiling two-phase working fluid in the evaporator 1 to the state of intense vaporization, as a result of which the high-pressure saturated steam is sent to piston engine 2 to perform useful work on the shaft 3 of the latter, while the exhaust steam entering the capacitor 5 and in contact l with the cold walls of the latter, it goes into a liquid state, transferring latent heat to moisture on the outer surface of the condenser 5, which, evaporating, cools the surface of the latter, after which the condensate obtained is pumped from the liquid receiver 16 located under the condenser 5 by excess pressure back to the evaporator 1 through the regenerator 18, where it is heated with ambient heat, since the condensate temperature is lower than the ambient temperature, after which the closed cycle is repeated again.
В качестве рабочего тела применяется любое легкокипящее вещество с минимальной скрытой удельной теплотой парообразования, например фреон R114 (тетрафтордихлорэтан).As the working fluid, any boiling substance with a minimum latent specific heat of vaporization, for example, R114 freon (tetrafluorodichloroethane), is used.
Преимуществом предлагаемого устройства и способа получения электроэнергии из тепла окружающей среды является сохранение работоспособности устройства как днем, так и ночью при условии наличия воды в баке, расположенном над конденсатором.The advantage of the proposed device and method of generating electricity from the heat of the environment is the preservation of the operability of the device both day and night, provided that there is water in the tank located above the condenser.
Использование изобретения обеспечит своевременную окупаемость устройства при его работе на воде.The use of the invention will ensure timely payback of the device when it is working on water.
Как показывают предварительные расчеты, отличием предлагаемого способа от уже известных является потребность в малом количестве воды.As preliminary calculations show, the difference between the proposed method from the already known is the need for a small amount of water.
Кроме того, изобретение может найти применение при разработке энергетического устройства по превращению теплоты атмосферного воздуха в механическую энергию привода электрических генераторов и любых механических устройств.In addition, the invention can find application in the development of an energy device for converting the heat of atmospheric air into mechanical energy of a drive of electric generators and any mechanical devices.
Главным образом, изобретение может быть использовано для зарядки любых аккумуляторов мобильных телефонов, запитки энергосберегающих лампочек малой мощности; помимо этого изобретение позволяет запитывать вентиляторы, насосы, компрессоры малой производительности; кроме того, изобретение способно заряжать аккумуляторные дрели, обеспечивать работу сверлильных инструментов, задвижек малых диаметров с электроприводом, домашних утюгов; изобретение позволяет заряжать автомобильные аккумуляторы, поддерживать работоспособность электронно-цифровых приборов, а именно часов, ПЭВМ (ноутбуков), а также аудиомагнитол.Mainly, the invention can be used to charge any battery of mobile phones, power energy-saving light bulbs of low power; in addition, the invention allows to power fans, pumps, compressors of low productivity; in addition, the invention is able to charge cordless drills, to ensure the operation of drilling tools, gate valves of small diameters with electric drives, household irons; The invention allows to charge car batteries, maintain the operability of electronic-digital devices, namely watches, personal computers (laptops), as well as audio receivers.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110452/06A RU2338893C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Device and method of electric power production from environmental heat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110452/06A RU2338893C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Device and method of electric power production from environmental heat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2338893C1 true RU2338893C1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=40241333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110452/06A RU2338893C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Device and method of electric power production from environmental heat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338893C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012024757A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Zaboronok Andrey | Method and device for converting heat energy into useful work |
| RU2540028C2 (en) * | 2009-03-09 | 2015-01-27 | Равема Каунтертрейд Хандельсгезельшафт Мбх | Heat storage system, as well as building or mobile module with above said system |
| WO2015051424A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Madjarov Svetozar Nikolov | Device and method for converting thermal energy into mechanical energy |
| RU2605864C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-27 | Денис Олегович Фролов | Device for obtaining electric energy from ambient heat |
-
2007
- 2007-03-21 RU RU2007110452/06A patent/RU2338893C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540028C2 (en) * | 2009-03-09 | 2015-01-27 | Равема Каунтертрейд Хандельсгезельшафт Мбх | Heat storage system, as well as building or mobile module with above said system |
| WO2012024757A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Zaboronok Andrey | Method and device for converting heat energy into useful work |
| WO2015051424A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Madjarov Svetozar Nikolov | Device and method for converting thermal energy into mechanical energy |
| RU2605864C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-27 | Денис Олегович Фролов | Device for obtaining electric energy from ambient heat |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Experimental investigation on the low-temperature solar Rankine cycle system using R245fa | |
| US20120011865A1 (en) | Combined Water Extractor and Electricity Generator | |
| KR101579004B1 (en) | The power generation system using solar energy | |
| RU2338893C1 (en) | Device and method of electric power production from environmental heat | |
| KR101533472B1 (en) | Vapor compression and expansion air conditioner | |
| WO2009004439A3 (en) | Ultra-low-temperature power cycle engine | |
| WO2012110987A1 (en) | Environmental energy conversion device | |
| KR20150022311A (en) | Heat pump electricity generation system | |
| GB1593100A (en) | Thermodynamic installation | |
| CN100404800C (en) | Thermodynamic device with low-temperature heat source and working method thereof | |
| CN105042939B (en) | A kind of utilization cryogenic media obtains cold air, the method for electric energy and its device | |
| CN101344078A (en) | Device and method for converting thermal energy of air into kinetic energy and electric energy | |
| CN107255066B (en) | Temperature difference power engine heated by heat pump | |
| Jo et al. | Development of type 2 solution transportation absorption system for utilizing LNG cold energy | |
| CN211116438U (en) | Power generation and refrigeration combined cycle system based on ocean temperature difference energy | |
| KR20130119162A (en) | Direct organic rankine cycle power generation system using solar power | |
| CN207751040U (en) | One kind being based on distributed solar energy heat utilization system | |
| CN202360158U (en) | Novel air energy isothermal engine | |
| AU2017203030B2 (en) | A combined water extractor and electricity generator. | |
| RU2605864C1 (en) | Device for obtaining electric energy from ambient heat | |
| CN109489167A (en) | Solar air-conditioner system and air-conditioning | |
| CN101109300A (en) | Device for converting thermal energy in thermal liquid into kinetic energy | |
| RU2812381C1 (en) | Operating method of steam gas plant | |
| KR101241183B1 (en) | Electric power generation system using fluid circulation | |
| KOVAČ et al. | RENEWABLE ENERGY SOURCES USE OF HEAT PUMPS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090322 |