WO2011053183A1 - Method for producing thermal energy - Google Patents

Method for producing thermal energy Download PDF

Info

Publication number
WO2011053183A1
WO2011053183A1 PCT/RU2010/000078 RU2010000078W WO2011053183A1 WO 2011053183 A1 WO2011053183 A1 WO 2011053183A1 RU 2010000078 W RU2010000078 W RU 2010000078W WO 2011053183 A1 WO2011053183 A1 WO 2011053183A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
thermal energy
zone
coating
producing thermal
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000078
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Юрий Михайлович СТЕПАНЕНКО
Федор Александрович ДЕЦЮРА
Виктор Всеволодович АСТАФЬЕВ
Андрей Александрович ДЕЦЮРА
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Аб"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Аб" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Аб"
Publication of WO2011053183A1 publication Critical patent/WO2011053183A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V99/00Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2240/00Testing
    • H05H2240/10Testing at atmospheric pressure

Definitions

  • a method operating on the indicated discharge form (on the indicated principle of the arc discharge) has a number of disadvantages.
  • a well-known disadvantage of this method is that the formation of an arc discharge in the method requires a significant potential of electricity and high currents.
  • a voltage of the order of tens of kilovolts is needed at atmospheric pressure.
  • a significant disadvantage of the known method is the large volume of radionuclides used in the technical solution, which in this solution are used to create the bulk of the bulk heat-generating element.
  • the objective of the invention is to provide a method for producing thermal energy, in which the characteristics of the technical results are improved due to the new set of actions for the formation of the heat generation zone and the conditions for the implementation of these actions, including the use of substances.
  • the use of radionuclides is significantly reduced, the conditions for heat removal and heat transfer to the consumer are improved, the possibility of heat transfer of heat energy by radiation is improved, the stability of the heat generation process increases, which generally increases the energy efficiency of heat production.
  • the specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing thermal energy, including the formation of electroplasma zones in a heat-generating assembly by passing an electric current through materials,
  • the heat-generating assembly using in the heat-generating assembly to form electric plasma zones of radionuclides and the heat removal from the heat-generating assembly according to the invention create a double capacitor electric layer in the heat-generating assembly.
  • a coating of ground material is formed on the surface of at least one of the electrodes made of an electrically conductive material, which includes radonuclides or particles with electret properties.
  • Provide partial diffusion of the components of the specified coating in the surface of the coated electrode. Create a non-conductive electric current film in the area of application of the formed coating.
  • the zone of the double capacitor electric layer is ionized and the electric discharge is excited by applying voltage, and after the development of the plasma discharge in the zone of the double capacitor electric layer, heat is removed.
  • a coating of crushed material which includes radionuclides, or particles with electronic properties, is formed in the form of separate, not connected to each other spots.
  • the application of the indicated boundaries for the implementation of the coating process causes a sheaf of plasma discharges in the method, which improves and further stabilizes the current transfer process. It also reduces the amount of radionuclides used in the process.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an implementation of a method for producing thermal energy in the form of a diagram of an embodiment of an elementary heat generating assembly
  • FIG. 2 shows a diagram of connecting a power supply to a system of heat-generating assemblies connected in series.
  • the method can be implemented using the device shown in FIG. 1 and FIG. 2.
  • the electrodes (1) and (2) of an elementary (separate) heat-generating assembly (6) or the ends of the electrodes of a series-connected chain of heat-generating assemblies (6) are connected to a power source, in particular, to a transformer (7) (Fig. 2).
  • the temperature in the heat generation zone was measured with a Promin-KX2 pyrometer manufactured by the Lvivpribor plant in a modification for the interval 1500–6000 ° ⁇ .
  • the diffusion depth in the examples was determined by examining the element of the end face of the disk using the ML7500 metallurgical microscope in the areas of marking the coating of crushed material as the arithmetic average of three changes in three areas of the disk cutting. Heat carrier contamination was evaluated using a dose meter IMD-IR (C).
  • a double capacitor electric layer is created using parallel electrodes (1,2) made of metal disks (in examples 1-3 from steel ⁇ 20, in examples 4-9 from steel ⁇ 18), placed at a distance indicated in the table. 12
  • the base coating material used in the examples (3) includes a composite fine powder composed of a mixture of full-crystalline rocks with the inclusion of them in equal proportions, in particular, in the examples 1-3 silicides, carbides, granite and granite, in examples 4-6 diabase, norite, basalt with a fine crystalline structure, and in examples 7-9 quartz, syenite, labradorite, and the radionuclides or electrets indicated in the Table.
  • the layer was applied by sputtering by the detonation method, in examples 4–6 by the method of electroplasma spraying, and in examples 7–9 by the method using an arc discharge.
  • the applied coating methods also provided partial diffusion of the components of the specified coating onto the disk surface (1).
  • the coating (3) in the examples presented was formed as separate spots (Fig. 1).
  • a non-conductive film (4) was created in the coating zone (3) in examples 4-9 by the method of thermal hardening of the electrode (1) with dusting in a muffle furnace, and in examples 1-3 by the flame treatment of a propane-butane burner using acid - kind. Due to this treatment, oxygen combines with the substances included in the coating material and the substrate material, and iron oxide, iron oxide, is formed on the surface. magnesium oxide, titanium dioxide and other non-conductive compounds.
  • the electric capacity is periodically discharged and formed again.
  • the zone of the double capacitor electric layer is ionized.
  • a discharge is created and a gas-discharge plasma arises, and after the development of a plasma discharge in the zones of elements of refractory materials (5), the discharge under the indicated conditions and in the specified zone due to, among other things, heating of elements from refractory materials (5), becomes stable and, accordingly, heat generation in the indicated zone also becomes stable.
  • Heat removal from the heat generation zone is carried out, for example, by blowing air, or by spraying with sprayed water (not shown in the diagram).
  • the plasma discharge that occurs in the method at atmospheric pressure is characterized by its own radiation of a wide range, which makes it possible in principle to carry out various additional technological processes associated with heat irradiation, for example radiolysis, photolysis and exothermy of various compounds.
  • the implementation of the method is associated with a significant reduction in the volume of use of radionuclides, as a result of which the method can also be used to create household appliances.
  • the conditions for heat transfer to the consumer are improving. Due to the possibility of forming a rigid structure without closing the zone of formation of plasma discharges, the possibility of heat transfer by radiation opens up, the combination of the means used improves the stability of the heat generation process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

The claimed method relates to physical chemistry technologies for producing heat which is generated differently than in combustion processes, and can be used for producing domestic heaters. The technical result of increasing the energetic efficiency of producing thermal energy is achieved in that, in the method for producing thermal energy, the method comprising forming electro-plasma zones in a heat-generating assembly by means of the passage of an electric current, a double capacitor electric layer is produced in the heat-generating assembly. A covering (3) made of communited material, which includes radionuclides or particles having electret properties, is formed on the surface of at least one of the electrodes (1, 2) which consist of electrically conductive material. Elements (5) made from heatproof materials are arranged between the electrodes. Components of the above-mentioned covering are partially diffused into the surface of the electrode (1) being covered. A film (4) which does not conduct electric current is produced in the area in which the covering formed is applied. The zone of the double capacitor electric layer is ionized and an electric discharge is excited by means of the supply of a voltage, and, after a plasma discharge is produced in the zone of the double capacitor electric layer, heat is extracted.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  DESCRIPTION OF THE INVENTION
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ METHOD FOR PRODUCING THERMAL ENERGY
Область техники Technical field
Изобретение относится к физико-химическим технологи- ям получения тепла, которое генерируется иначе, чем в процессах горения и может быть использовано в промышленности, а также при создании бытовых нагревателей.  The invention relates to physicochemical technologies for producing heat, which is generated differently than in combustion processes and can be used in industry, as well as when creating household heaters.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известен способ получения теплового излучения (патент СА2124364, МПК F24J 3/00, дата публикации 27.11.1995) в соот- ветствии с которым в центральной части шаровой полости соз- дают электрический разряд, ударная волна от которого концен- трируется на шаровой поверхности и отражается в зону форми- рования разряда, что, при определенной частоте разрядов и свя- занных с ними волн сжатия, создает в центральной части шаро- вой полости зону повышенного давления, формирует плазму и повышает электронную температуру в зоне разряда, позволяю- щую повысить параметры теплового излучения.  A known method of producing thermal radiation (patent CA2124364, IPC F24J 3/00, publication date 11/27/1995) in accordance with which an electric discharge is generated in the central part of the ball cavity, the shock wave from which is concentrated on the ball surface and reflected into the discharge formation zone, which, at a certain frequency of discharges and compression waves associated with them, creates a zone of increased pressure in the central part of the spherical cavity, forms a plasma and increases the electron temperature in the discharge zone, which allows increasing the parameter thermal radiation.
Недостатком такого способа является то, что формирова- ние излучения в способе требует значительного потенциала элек- троэнергии, высоких токов и узкого интервала частот разрядов, что усложняет управление процессом и ограничивает сферу при- менения такого способа. Применение жесткой шаровой поверх- ности вокруг сформированной плазмы для отражения ударных волн, накладывает ограничения на использование полученного в способе теплового излучения. The disadvantage of this method is that the formation of radiation in the method requires a significant electric potential, high currents and a narrow range of discharge frequencies, which complicates the process control and limits the scope of this method. The use of a rigid spherical surface around a formed plasma to reflect shock waves, imposes restrictions on the use of thermal radiation obtained in the method.
Известен способ получения нагретого теплоносителя с применением плазмы (патент RU2165561, МПК F24J 3/00, дата публикации: 20.04.2001) в соответствии с которым формируют дуговой разряд, подают в зону дугового разряда воду и за счет ее нагрева дугой формируют пар, который подают в камеру сгора- ния, где образуется плазменный факел и полученные в два этапа тепловой обработки продукты используют как источник тепловой энергии.  A known method of producing a heated coolant using plasma (patent RU2165561, IPC F24J 3/00, publication date: 04/20/2001) according to which an arc discharge is formed, water is supplied to the arc discharge zone and steam is generated by its heating by the arc, which serves into the combustion chamber, where a plasma torch is formed and the products obtained in two stages of heat treatment are used as a source of thermal energy.
Способ, работающий на указанной форме разряда (на ука- занном принципе дугового разряда) имеет ряд недостатков. Об- щеизвестным недостатком такого способа является то, что фор- мирование дугового разряда в способе требует значительного по- тенциала электроэнергии и высоких токов. При применении обычного способа зажигания дуги для зажигания тлеющего раз- ряда нужно при атмосферном давлении напряжение порядка де- сятков киловольт.  A method operating on the indicated discharge form (on the indicated principle of the arc discharge) has a number of disadvantages. A well-known disadvantage of this method is that the formation of an arc discharge in the method requires a significant potential of electricity and high currents. When applying the usual method of arc ignition, to ignite a glow discharge, a voltage of the order of tens of kilovolts is needed at atmospheric pressure.
В способе сложно управлять дугой. Требуются дополни- тельные специальные (общеизвестные) средства для зажигания дуги и для преодоления проблемы малой устойчивости дугового разряда. Существование дугового разряда в способе связано с ус- коренным разрушением электродов и с переменным расстоянием между электродами. Малый разрядный промежуток (небольшое расстояние между анодом и катодом при атмосферных условиях) создает проблемы с подачей в его зону нагреваемой воды, вслед- ствие чего малая производительность процесса накладывает ог- раничения на единичную мощность устройства реализующего такой способ. The method is difficult to control the arc. Additional special (well-known) means are required to ignite the arc and to overcome the problem of low stability of the arc discharge. The existence of an arc discharge in the method is associated with accelerated destruction of the electrodes and with a variable distance between the electrodes. Small discharge gap (small distance between the anode and cathode under atmospheric conditions) creates problems with the supply of heated water to its zone, as a result of which the low productivity of the process imposes restrictions on the unit power of the device that implements such a method.
Наиболее близким к изобретению является способ получе- ния тепловой энергии (патент UA 30564, МПК F24J 3/00, дата публикации 25.02.2008), предусматривающий создание теплоге- нерирующей сборки с формированием теплогенерирующего эле- мента, в качестве которого используют электреты, которые фор- мируют из смеси минералов, с использованием природных ра- дионуклидов, формирование электроплазменных зон в теплоге- нерирующем элементе (в порах между частицами теплогенери- рующего элемента) путем пропускания через него электрическо- го тока и осуществление теплосъема с наружной поверхности ог- раждения теплогенерирующей сборки.  Closest to the invention is a method of generating thermal energy (patent UA 30564, IPC F24J 3/00, publication date 02/25/2008), which provides for the creation of a heat-generating assembly with the formation of a heat-generating element, which is used as electrets, which - they form from a mixture of minerals, using natural radionuclides, the formation of electroplasma zones in a heat-generating element (in the pores between the particles of a heat-generating element) by passing an electric current through it and performing removal from the outer surface of the enclosure of the heat generating assembly.
Существенным недостатком известного способа является большой объем используемых в техническом решении радионук- лидов, которые в таком решении применяются для создания ос- новной массы насыпного теплогенерирующего элемента.  A significant disadvantage of the known method is the large volume of radionuclides used in the technical solution, which in this solution are used to create the bulk of the bulk heat-generating element.
Усложняет процесс использования решения пористое со- стояние теплогенерирующего элемента, который вследствие это- го характеризуется низкими прочностными свойствами.  The process of using the solution is complicated by the porous state of the heat-generating element, which, due to this, is characterized by low strength properties.
Способ связан с необходимостью длительного периода предварительного выдерживания изготовленного по способу теп- логенерирующего элемента (в муфельной печи при температуре 900-1100°С до трех суток) перед практическим использованием. The method is associated with the need for a long period of preliminary curing made by the method of heat logging element (in a muffle furnace at a temperature of 900-1100 ° C for up to three days) before practical use.
Способ характеризуется существенным загрязнением теп- лоснимающего вещества радионуклидами вследствие их наличия и их высокого содержания в объеме теплогенерирующего эле- мента, что усложняет процесс теплосъема и ограничивает сферу использования теплоснимающего вещества. Применение проме- жуточного (ограждающего) экрана теплогенерирующей сборки, для снижения загрязнения теплоснимающего вещества радионук- лидами, содержащимися в теплогенерирующем элементе допол- нительно ухудшает процесс теплосъема, снижает потенциал сни- маемого тепла.  The method is characterized by significant contamination of the heat-releasing substance with radionuclides due to their presence and their high content in the volume of the heat-generating element, which complicates the heat removal process and limits the scope of use of the heat-removing substance. The use of an intermediate (enclosing) screen of a heat-generating assembly to reduce contamination of a heat-removing substance with radionuclides contained in a heat-generating element additionally worsens the heat removal process and reduces the potential of heat removal.
В таком способе возможно применение только кондукци- онного способа теплосъема с внешних элементов ограждения те- плогенерирующей сборки. Невозможность использования ряда свойств излучения, возникающего во внутреннем объеме тепло- генерирующего элемента между частицами составляющих его материалов в процессе формирования электроплазменных зон, например для проведения технологических процессов на основе этого излучения, например деструкции веществ, вследствие того, что при таком техническом решении в такой теплогенерирующей сборке указанное излучение возможно использовать только опо- средовано для передачи энергии от внутренних зон излучения к соседним частицам, а дальше только кондукционным способом к внешним частицам и далее к промежуточному экрану теплогене- рирующей сборки. In this method, it is possible to use only the conductive method of heat removal from the external fencing elements of the heat generating assembly. The inability to use a number of properties of the radiation arising in the internal volume of the heat-generating element between the particles of its constituent materials during the formation of electroplasma zones, for example, for carrying out technological processes based on this radiation, for example, the destruction of substances, due to the fact that with such a technical solution, such heat-generating the assembly, the specified radiation can only be used mediated to transfer energy from the internal zones of radiation to neighboring particles, and yes T he longer a conduction only way to external particles and then to the intermediate screen of the heat-generating assembly.
Осуществление известного способа связано с частичным выгоранием составляющих теплогенерирующего элемента или изменением положения частиц насыпного материала даже вслед- ствие теплового расширения, что приводит к постепенному уве- личению геометрических размеров пор в нем и соответствующе- му изменению параметров генерации тепловой энергии.  The implementation of the known method is associated with a partial burnout of the components of the heat generating element or a change in the position of the particles of the bulk material even due to thermal expansion, which leads to a gradual increase in the geometric dimensions of the pores in it and a corresponding change in the parameters of the generation of thermal energy.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей изобретения является создание способа получения тепловой энергии, в котором за счет новой совокупности дейст- вий по формированию зоны теплогенерации и условий осуществ- ления указанных действий, в том числе использования веществ, улучшаются характеристики технических результатов. В частно- сти, существенно снижается объем применения радионуклидов, улучшаются условия осуществления теплосъема и передачи теп- ла потребителю, открывается возможность теплопередачи тепло- вой энергии излучением, повышается стабильность процесса теп- логенерации, что в целом повышает энергетическую эффектив- ность получения тепловой энергии.  The objective of the invention is to provide a method for producing thermal energy, in which the characteristics of the technical results are improved due to the new set of actions for the formation of the heat generation zone and the conditions for the implementation of these actions, including the use of substances. In particular, the use of radionuclides is significantly reduced, the conditions for heat removal and heat transfer to the consumer are improved, the possibility of heat transfer of heat energy by radiation is improved, the stability of the heat generation process increases, which generally increases the energy efficiency of heat production.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения тепловой энергии, включающем формирова- ние электроплазменных зон в теплогенерирующей сборке путем пропускания электрического тока, через материалы, составляю- щие теплогенерирующую сборку с использованием в теплогене- рирующей сборке для формирования электроплазменных зон ра- дионуклидов и осуществление теплосъема из теплогенерирую- щей сборки, согласно изобретению, создают в теплогенерирую- щей сборке двойной конденсаторный электрический слой. Фор- мируют на поверхности, по меньшей мере, одного из электродов, выполненных из электропроводящего материала, покрытие из измельченного материала, в который входят радаонуклиды или частицы с электретными свойствами. Обеспечивают частичную диффузию составляющих указанного покрытия в поверхность покрываемого электрода. Создают непроводящую электрический ток пленку в зоне нанесения сформированного покрытия. Иони- зируют зону двойного конденсаторного электрического слоя и, возбуждают электрический разряд путем подачи напряжения, а после развития плазменного разряда в зоне двойного конденса- торного электрического слоя осуществляют теплосъем. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing thermal energy, including the formation of electroplasma zones in a heat-generating assembly by passing an electric current through materials, The heat-generating assembly using in the heat-generating assembly to form electric plasma zones of radionuclides and the heat removal from the heat-generating assembly according to the invention create a double capacitor electric layer in the heat-generating assembly. A coating of ground material is formed on the surface of at least one of the electrodes made of an electrically conductive material, which includes radonuclides or particles with electret properties. Provide partial diffusion of the components of the specified coating in the surface of the coated electrode. Create a non-conductive electric current film in the area of application of the formed coating. The zone of the double capacitor electric layer is ionized and the electric discharge is excited by applying voltage, and after the development of the plasma discharge in the zone of the double capacitor electric layer, heat is removed.
Кроме того, плазменный разряд возбуждают путем подачи переменного напряжения в пределах от 20 до 60 вольт. Использо- вание указанных пределов напряжения является оптимальным для реализации способа с распространенными материалами и ис- точниками электроэнергии.  In addition, a plasma discharge is excited by applying alternating voltage in the range from 20 to 60 volts. The use of the indicated voltage limits is optimal for implementing the method with common materials and electric power sources.
Предусмотрено, что теплосъем осуществляют обливанием зоны формирования плазменного разряда жидкостью или обду- ванием газом. Применение указанных действий расширяет сферу применения такого способа. Наряду с этим, применяют дополнительный элемент, кото- рый формируют из тугоплавких материалов, и размещают в зоне теплогенерации, а теплосъем осуществляют из указанного эле- мента из тугоплавких материалов. Применение указанного до- полнительного элемента из тугоплавких материалов обеспечива- ет стабилизацию процесса теплогенерации и создает дополни- тельные возможности по организации процесса теплосъема. It is envisaged that heat removal is carried out by dousing the zone of formation of a plasma discharge with liquid or by blowing gas. The application of these actions expands the scope of this method. Along with this, an additional element is used, which is formed from refractory materials, and placed in the heat-generating zone, and heat removal is carried out from the specified element from refractory materials. The use of this additional element from refractory materials provides stabilization of the heat generation process and creates additional opportunities for organizing the heat removal process.
Кроме того, покрытие из измельченного материала, в кото- рый входят радионуклиды или частицы с электретными свойст- вами, формируют способом детонационного напыления или с ис- пользованием дугового разряда. Применение указанных действий расширяет диапазон возможных средств для осуществления спо- соба.  In addition, a coating of crushed material, which includes radionuclides or particles with electret properties, is formed by detonation spraying or by using an arc discharge. The application of these actions expands the range of possible means for implementing the method.
Предусмотрено также, что покрытие из измельченного ма- териала, в который входят радионуклиды, или частицы с элек- третными свойствами, формируют в виде отдельных, не соеди- ненных между собой пятен. Применение указанных границ осу- ществления процесса нанесения покрытия вызывает возникнове- ние снопа плазменных разрядов в способе, что улучшает и до- полнительно стабилизирует процесс токопереноса. Это также уменьшает количество применяемых в способе радионуклидов.  It is also envisaged that a coating of crushed material, which includes radionuclides, or particles with electronic properties, is formed in the form of separate, not connected to each other spots. The application of the indicated boundaries for the implementation of the coating process causes a sheaf of plasma discharges in the method, which improves and further stabilizes the current transfer process. It also reduces the amount of radionuclides used in the process.
Рекомендуется, чтобы толщину покрытия из материала, в который входят радионуклиды или частицы с электретными свойствами, формировали в пределах от 10 до 150 мкм. Примене- ние указанных пределов границ нанесения покрытия обеспечива- ет стабильный процесс формирования плазменного разряда на длительный период и не требует применения дополнительных средств для управления газоразрядной плазмой, которая возника- ет в способе. It is recommended that the thickness of the coating of the material, which includes radionuclides or particles with electret properties, be formed in the range from 10 to 150 microns. The application of the specified limits of the boundaries of the coating provides- It has a stable process of formation of a plasma discharge for a long period and does not require the use of additional means for controlling the gas-discharge plasma that occurs in the method.
Таким образом, применение нового способа приводит к из- менению процессов в зоне теплогенерации и появлению новых технических эффектов. В зоне плазменного разогревания проис- ходит интенсивное испарение веществ. Возникают плазмохими- ческие реакции на парах веществ, которые окружают плазменный разряд, и ионизация указанных веществ. Вследствие указанных процессов плазменный разряд увеличивается и стабилизируется.  Thus, the application of the new method leads to a change in the processes in the heat generation zone and the appearance of new technical effects. Intensive evaporation of substances occurs in the plasma heating zone. Plasma-chemical reactions occur on the vapors of substances that surround the plasma discharge, and ionization of these substances. Due to these processes, the plasma discharge increases and stabilizes.
Использование радионуклидов только для формирования покрытия на поверхности конденсаторного электрического слоя резко, на несколько порядков, снижает объем используемых в техническом решении радионуклидов, поскольку масса покрытия на поверхности конденсаторного электрического слоя и масса те- плогенерирующего элемента, который в аналоге содержит ра- дионуклиды, резко отличаются.  The use of radionuclides only for forming a coating on the surface of a capacitor electric layer dramatically reduces by several orders of magnitude the amount of radionuclides used in the technical solution, since the mass of a coating on the surface of a capacitor electric layer and the mass of a heat generating element that contains radionuclides in an analogue are very different .
Замена пористого насыпного теплогенерирующего элемен- та на сформированную по способу сборку жестких элементов, повышает прочностные свойства, используемых в решении мате- риалов, что упрощает процесс использования решения.  Replacing a porous bulk heat-generating element with an assembly of rigid elements formed by the method increases the strength properties used in solving materials, which simplifies the process of using the solution.
Отсутствует необходимость длительного периода предва- рительного выдерживания изготовленной по способу теплогене- рирующей сборки перед практическим использованием, так как механически собранную теплогенерирующую сборку из приме- няемых в способе средств можно использовать сразу. There is no need for a long period of preliminary curing made by the heat-generating assembly before practical use, since a mechanically assembled heat-generating assembly of the means used in the method can be used immediately.
Осуществление способа не связано с существенным изме- нением геометрических размеров применяемых в нем материа- лов, что повышает стабильность процесса, происходящего в нем, и не требует применения дополнительных средств для управле- ния возникшей газоразрядной плазмой.  The implementation of the method is not associated with a significant change in the geometric dimensions of the materials used in it, which increases the stability of the process occurring in it and does not require the use of additional means to control the arising gas-discharge plasma.
Открывается возможность осуществления теплосъема дру- гими технологическими приемами, например излучением, обли- ванием используемых материалов жидким теплоносителем и др. вследствие отсутствия излучения внутри массы насыпного мате- риала.  It opens the possibility of heat removal by other technological methods, for example, radiation, dousing of the materials used with a liquid coolant, etc., due to the absence of radiation inside the bulk of the bulk material.
В новом способе состав и концентрация радионуклидов в теплоснимающем веществе не имеют ярко выраженных превы- шений и находятся на природных уровнях, обусловленных гло- бальными выпадениями радионуклидов в природных системах.  In the new method, the composition and concentration of radionuclides in the heat-removing substance do not have pronounced excesses and are at natural levels due to global precipitation of radionuclides in natural systems.
Практическое отсутствие загрязнения теплоснимающего вещества радионуклидами (в пределах предельно допустимого содержания) обусловлено тем, что масса покрытия, в котором применяются радионуклиды, и масса теплогенерирующего эле- мента в аналоге резко, на несколько порядков отличаются, а теп- логенерирующая сборка в заявляемом способе не содержит до- полнительных радионуклидов (только естественное их содержа- ние присущее применяемому минералу). Так же появляется воз- можность прямого использования свойств возникающего излуче- ния в процессе формирования электроплазменных зон, например, для проведения связанных с теплогенерацией новых технологи- ческих процессов, которые невозможно было осуществить в про- тотипе, например, для деструкции веществ указанным излучени- ем вследствие того, что при таком техническом решении его воз- можно использовать непосредственно. The practical absence of contamination of the heat-removing substance with radionuclides (within the maximum permissible content) is due to the fact that the mass of the coating in which the radionuclides are used and the mass of the heat-generating element in the analogue differ sharply by several orders of magnitude, and the heat-generating assembly in the present method does not contain additional radionuclides (only their natural content is inherent in the used mineral). There is also the possibility of direct use of the properties of the arising radiation during the formation of electroplasma zones, for example, for carrying out new technological processes associated with heat generation that could not be carried out in a prototype, for example, for the destruction of substances by the indicated radiation due to the fact that it is possible with such a technical solution use directly.
Поскольку в способе применяются материалы устойчивой формы, отсутствует необходимость крепежных ограждений для сыпучих веществ.  Since the method uses materials of a stable form, there is no need for fixing barriers for bulk solids.
Краткое описание фигур чертежей Brief Description of the Drawings
Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изобра- жена структурная схема реализации способа получения тепловой энергии в виде схемы варианта выполнения элементарной тепло- генерирующей сборки, а на фиг. 2 показана схема подключения источника электропитания к системе последовательно соединен- ных теплогенерирующих сборок.  The method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of an implementation of a method for producing thermal energy in the form of a diagram of an embodiment of an elementary heat generating assembly, and in FIG. 2 shows a diagram of connecting a power supply to a system of heat-generating assemblies connected in series.
Лучший вариант осуществления изобретения The best embodiment of the invention
Способ может быть реализован с помощью устройства, по- казанного на фиг.1 и фиг.2.  The method can be implemented using the device shown in FIG. 1 and FIG. 2.
Устройство (фиг.1) состоит из электрода (1) и электрода (2), выполненных из электропроводящего материала. Электроды могут быть выполнены в форме дисков. На поверхность электро- да (1) нанесено покрытие (3) из измельченного материала, в ко- торое входят радионуклиды или частицы с электретными свойст- вами, и сформирована непроводящая электрический ток пленкаThe device (figure 1) consists of an electrode (1) and an electrode (2) made of an electrically conductive material. The electrodes can be made in the form of disks. The surface of the electrode (1) is coated (3) with crushed material, in which which includes radionuclides or particles with electret properties, and a non-conductive current film is formed
(4) . Между электродом (1) и электродом (2) размещены элементы(four) . Between the electrode (1) and the electrode (2) there are elements
(5) из тугоплавких материалов. Электроды (1) и (2) элементарной (отдельной) теплогенерирующей сборки (6) или концы электро- дов последовательно соединенной цепочки теплогенерирующих сборок (6) подключены к источнику электропитания, в частности, к трансформатору (7) (фиг.2). (5) made of refractory materials. The electrodes (1) and (2) of an elementary (separate) heat-generating assembly (6) or the ends of the electrodes of a series-connected chain of heat-generating assemblies (6) are connected to a power source, in particular, to a transformer (7) (Fig. 2).
В процессе испытаний устройства, реализующего способ, температуру в зоне теплогенерации измеряли пирометром «Про- минь-КХ2», изготовляемым заводом «Львовприбор» в модифи- кации для интервала 1500— 6000 °С. Глубину диффузии в приме- рах определяли исследованием элемента торцевого среза диска с помощью Металлургического микроскопа ML7500 в зонах раз- метения покрытия из измельченного материала как среднеариф- метическое трех изменений в трех зонах среза диска. Загрязнение теплоносителя оценивали с помощью Измерителя мощности до- зы ИМД-ИР(С).  In the process of testing a device that implements the method, the temperature in the heat generation zone was measured with a Promin-KX2 pyrometer manufactured by the Lvivpribor plant in a modification for the interval 1500–6000 ° С. The diffusion depth in the examples was determined by examining the element of the end face of the disk using the ML7500 metallurgical microscope in the areas of marking the coating of crushed material as the arithmetic average of three changes in three areas of the disk cutting. Heat carrier contamination was evaluated using a dose meter IMD-IR (C).
В таблице приведены условия осуществления способа в примерах.  The table below shows the conditions for implementing the method in the examples.
Для формирования зоны теплогенерации создают двойной конденсаторный электрический слой с помощью параллельно расположенных электродов (1,2), выполненных из металлических дисков (в примерах 1-3 из стали НХС 20, в примерах 4-9 из стали НХС 18), размещенных на расстоянии, указанном в Таблице. 12 To form a heat generation zone, a double capacitor electric layer is created using parallel electrodes (1,2) made of metal disks (in examples 1-3 from steel НХС 20, in examples 4-9 from steel НХС 18), placed at a distance indicated in the table. 12
Предварительно на поверхность диска (1), обращенного к диску (2), наносят покрытие (3) из измельченного материала, в который входят природные радионуклиды или природные части- цы с электретными свойствами (полевой шпат), указанные в Таб- лице. Preliminarily, a coating (3) of crushed material, which includes natural radionuclides or natural particles with electret properties (feldspar), indicated in the Table is applied to the surface of the disk (1) facing the disk (2).
ТАБЛИ А TABLES A
Figure imgf000014_0001
Для упрощения нанесения радионуклидов или природных частиц с электретными свойствами на поверхность диска, приме- ненный в примерах базовый материал покрытия (3) включает композитный тонкодисперсный порошок, составленный смесью полнокристаллических горных пород с включением в них в рав- ных долях, в частности, в примерах 1-3 силицидов, карбидов, гранита и гранитойда, в примерах 4-6 диабаза, норита, базальта с мелкокристаллической структурой, а в примерах 7-9 кварца, сие- нита, лабрадорита, и указанные в Таблице радионуклиды или электреты.
Figure imgf000014_0001
To simplify the deposition of radionuclides or natural particles with electret properties on the surface of the disk, the base coating material used in the examples (3) includes a composite fine powder composed of a mixture of full-crystalline rocks with the inclusion of them in equal proportions, in particular, in the examples 1-3 silicides, carbides, granite and granite, in examples 4-6 diabase, norite, basalt with a fine crystalline structure, and in examples 7-9 quartz, syenite, labradorite, and the radionuclides or electrets indicated in the Table.
В примерах 1-3 слой наносили напылением детонационным способом, в примерах 4-6 способом электроплазменного напыле- ния, а в примерах 7-9 способом с использованием дугового раз- ряда. Примененные методы нанесения покрытия обеспечивали также и частичную диффузию составляющих указанного покры- тия в поверхность диска (1). Покрытие (3) в представленных примерах формировали в виде отдельных пятен (фиг. 1).  In examples 1–3, the layer was applied by sputtering by the detonation method, in examples 4–6 by the method of electroplasma spraying, and in examples 7–9 by the method using an arc discharge. The applied coating methods also provided partial diffusion of the components of the specified coating onto the disk surface (1). The coating (3) in the examples presented was formed as separate spots (Fig. 1).
Создавали непроводящую пленку (4) в зоне покрытия (3) в примерах 4-9 методом термической закалки электрода (1) с на- пылением в муфельной печи, а в примерах 1-3 методом обработ- ки пламенем пропан-бутановой горелки с использованием кисло- рода. Вследствие указанной обработки кислород соединяется с веществами входящими в материал покрытия и материал под- ложки, а на поверхности образуется закись железа, окись железа, окись магния, двуокись титана и другие непроводящие соедине- ния. A non-conductive film (4) was created in the coating zone (3) in examples 4-9 by the method of thermal hardening of the electrode (1) with dusting in a muffle furnace, and in examples 1-3 by the flame treatment of a propane-butane burner using acid - kind. Due to this treatment, oxygen combines with the substances included in the coating material and the substrate material, and iron oxide, iron oxide, is formed on the surface. magnesium oxide, titanium dioxide and other non-conductive compounds.
Элементы из тугоплавких материалов (5) формируют из указанных в таблице веществ (в том числе природных минера- лов), размещают их между сформированными ранее электрода- ми-дисками (1) и (2), и закрепляют общеизвестными способами с применением традиционных крепежных резьбовых элементов (на схеме не показано).  Elements from refractory materials (5) are formed from the substances indicated in the table (including natural minerals), placed between previously formed disk electrodes (1) and (2), and secured by well-known methods using traditional threaded fasteners elements (not shown in the diagram).
При подаче напряжения от трансформатора (7) на металли- ческие диски электродов (1) и (2) электроемкость периодически разряжается и формируется вновь. Ионизируется зона двойного конденсаторного электрического слоя. Создается разряд и возни- кает газоразрядная плазма, а после развития плазменного разряда в зонах элементов из тугоплавких материалов (5) разряд в ука- занных условиях и в указанной зоне благодаря, в том числе и ра- зогреву элементов из тугоплавких материалов (5), становится стабильным и соответственно теплогенерация в указанной зоне становится также стабильной. Теплосъем из зоны теплогенерации осуществляют, например, обдуванием воздухом, или обливанием распыленной водой (на схеме не показано). Плазменный разряд, возникающий в способе при атмосферном давлении, характери- зуется собственным излучением широкого диапазона, которое открывает принципиальную возможность осуществлять различ- ные дополнительные технологические процессы, связанные с ге- нерацией тепла, например радиолиз, фотолиз и экзотермию раз- личных соединений. When voltage is applied from the transformer (7) to the metal disks of the electrodes (1) and (2), the electric capacity is periodically discharged and formed again. The zone of the double capacitor electric layer is ionized. A discharge is created and a gas-discharge plasma arises, and after the development of a plasma discharge in the zones of elements of refractory materials (5), the discharge under the indicated conditions and in the specified zone due to, among other things, heating of elements from refractory materials (5), becomes stable and, accordingly, heat generation in the indicated zone also becomes stable. Heat removal from the heat generation zone is carried out, for example, by blowing air, or by spraying with sprayed water (not shown in the diagram). The plasma discharge that occurs in the method at atmospheric pressure is characterized by its own radiation of a wide range, which makes it possible in principle to carry out various additional technological processes associated with heat irradiation, for example radiolysis, photolysis and exothermy of various compounds.
В указанных примерах плазменный разряд в зонах элемен- тов из тугоплавких материалов (5) является стабильным и на его стабильность не влияет, например, обливание зоны теплогенера- ции водой.  In these examples, a plasma discharge in the zones of elements of refractory materials (5) is stable and is not affected by its stability, for example, dousing water with a heat-generating zone.
Как видно из примеров и из параметров способа осуществ- ление способа связано с существенным снижением объема при- менения радионуклидов, вследствие чего способ возможно при- менять и при создании бытовых приборов. Улучшаются условия передачи тепла потребителю. Вследствие наличия возможности формирования жесткой конструкции без закрытия зоны форми- рования плазменных разрядов открывается возможность тепло- передачи излучением, совокупностью применяемых средств по- вышается стабильность процесса теплогенерации.  As can be seen from the examples and from the parameters of the method, the implementation of the method is associated with a significant reduction in the volume of use of radionuclides, as a result of which the method can also be used to create household appliances. The conditions for heat transfer to the consumer are improving. Due to the possibility of forming a rigid structure without closing the zone of formation of plasma discharges, the possibility of heat transfer by radiation opens up, the combination of the means used improves the stability of the heat generation process.
Промышленная применимость  Industrial applicability
Предлагаемое изобретение может найти применение в ус- тановках и приборах, потребляющих и производящих тепловую энергию, в частности, в двигателях, работающих по циклу Стир- линга.  The present invention can find application in plants and appliances that consume and produce thermal energy, in particular, in engines operating on the Stirling cycle.
Способ получения тепловой энергии прошел научно- исследовательские испытания, в ходе проведения которых под- тверждена высокая эффективность выработки тепловой энергии и работоспособность устройств, осуществляющих предлагаемый способ.  The method of generating thermal energy passed scientific research tests, during which the high efficiency of generating thermal energy and the operability of devices implementing the proposed method were confirmed.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ получения тепловой энергии, включающий фор- мирование электроплазменных зон в теплогенерирующей сборке путем пропускания электрического тока, через материалы, со- ставляющие теплогенерирующую сборку с использованием в те- плогенерирующей сборке для формирования электроплазменных зон радионуклидов и осуществление теплосъема из теплогенери- рующей сборки, отличающийся тем, что создают в теплогенери- рующей сборке двойной конденсаторный электрический слой, формируют на поверхности, по меньшей мере, одного из элек- тродов, выполненных из электропроводящего материала, покры- тие из измельченного материала, в который входят радионуклиды или частицы с электретными свойствами, обеспечивают частич- ную диффузию составляющих указанного покрытия в поверх- ность покрываемого электрода, создают непроводящую электри- ческий ток пленку в зоне нанесения сформированного покрытия, ионизируют зону двойного конденсаторного электрического слоя и возбуждают электрический разряд путем подачи напряжения, а после развития плазменного разряда в зоне двойного конденса- торного электрического слоя осуществляют теплосъем. 1. A method of generating thermal energy, including forming electric plasma zones in a heat-generating assembly by passing electric current through materials constituting a heat-generating assembly using radionuclides in the heat-generating assembly and performing heat removal from the heat-generating assembly, characterized in that they create a double capacitor electric layer in the heat-generating assembly, form on the surface of at least one of the electrodes, made of an electrically conductive material, a coating of crushed material, which includes radionuclides or particles with electret properties, provides partial diffusion of the components of the specified coating onto the surface of the electrode to be coated, creates a non-conductive electric current film in the area of deposition of the formed coating, ionize the zone of the double capacitor electric layer and excite the electric discharge by applying voltage, and after the development of the plasma discharge in the zone of the double capacitor The electrical heat removal layer is performed.
2. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что плазменный разряд возбуждают путем подачи пе- ременного напряжения в пределах от 20 до 60 вольт. 2. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that the plasma discharge is excited by applying alternating voltage in the range from 20 to 60 volts.
3. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что теплосъем осуществляют обливанием зоны фор- мирования плазменного разряда жидкостью. 3. A method for producing thermal energy according to claim 1, characterized in that the heat removal is carried out by pouring liquid over the formation zone of the plasma discharge.
4. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что теплосъем осуществляют обдуванием зоны фор- мирования плазменного разряда газом. 4. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that the heat is removed by blowing around the zone of formation of the plasma discharge by gas.
5. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что применяют дополнительный элемент, который формируют из тугоплавких материалов, и размещают в зоне теп- логенерации, а теплосъем осуществляют из указанного элемента из тугоплавких материалов. 5. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that an additional element is used, which is formed from refractory materials, and placed in a heat generation zone, and heat removal is carried out from said element from refractory materials.
6. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что покрытие из измельченного материала, в кото- рый входят радионуклиды или частицы с электретными свойст- вами, формируют способом детонационного напыления. 6. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that a coating of crushed material, which includes radionuclides or particles with electret properties, is formed by detonation spraying.
7. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что покрытие из измельченного материала, в который входят радионуклиды или частицы с электретными свойствами, формируют с использованием дугового разряда. 7. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that a coating of crushed material, which includes radionuclides or particles with electret properties, is formed using an arc discharge.
8. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что покрытие из измельченного материала, в который входят радионуклиды, или частицы с электретными свойствами, формируют в виде отдельных, не соединенных между собой пя- тен. 8. A method of producing thermal energy according to claim 1, characterized in that a coating of crushed material, which includes radionuclides, or particles with electret properties, is formed in the form of separate spots not connected to each other.
9. Способ получения тепловой энергии по п. 1, отличаю- щийся тем, что толщину покрытия из материала, в который вхо- дят радионуклиды или частицы с электретными свойствами, формируют в пределах от 10 до 150 мкм. 9. A method for producing thermal energy according to claim 1, characterized in that the coating thickness of the material, which includes radionuclides or particles with electret properties, is formed in the range from 10 to 150 microns.
PCT/RU2010/000078 2009-10-27 2010-02-19 Method for producing thermal energy WO2011053183A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009139414/06A RU2407959C1 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Method of producing heat energy
RU2009139414 2009-10-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011053183A1 true WO2011053183A1 (en) 2011-05-05

Family

ID=43922312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000078 WO2011053183A1 (en) 2009-10-27 2010-02-19 Method for producing thermal energy

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2407959C1 (en)
WO (1) WO2011053183A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557141C1 (en) * 2014-07-10 2015-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО АГАУ) Method and device for heat energy generation from electric energy

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5685997A (en) * 1994-11-14 1997-11-11 Lopresti; Daniel R. Plasma oscillator water heater/steam boiler
RU2165561C2 (en) * 1999-07-08 2001-04-20 Пономарев Сергей Николаевич Method for use of plasma for production oh heat-transfer agent
RU2006111328A (en) * 2006-04-06 2007-10-20 Владимир Яковлевич Шафоростов (RU) METHOD FOR INCREASING DEVICE EFFICIENCY
UA30564U (en) * 2007-12-20 2008-02-25 Виктор Всеволодович Астафьев Method for production of thermal energy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5685997A (en) * 1994-11-14 1997-11-11 Lopresti; Daniel R. Plasma oscillator water heater/steam boiler
RU2165561C2 (en) * 1999-07-08 2001-04-20 Пономарев Сергей Николаевич Method for use of plasma for production oh heat-transfer agent
RU2006111328A (en) * 2006-04-06 2007-10-20 Владимир Яковлевич Шафоростов (RU) METHOD FOR INCREASING DEVICE EFFICIENCY
UA30564U (en) * 2007-12-20 2008-02-25 Виктор Всеволодович Астафьев Method for production of thermal energy

Also Published As

Publication number Publication date
RU2407959C1 (en) 2010-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3255960B1 (en) Anions generator comprising a plasma source comprising porous dielectric
JP5672564B2 (en) Composite plasma generator
WO2007035182A2 (en) Field enhanced electrodes for additive-injection non-thermal plasma (ntp) processor
Subedi et al. Dielectric barrier discharge (DBD) plasmas and their applications
US5256854A (en) Tunable plasma method and apparatus using radio frequency heating and electron beam irradiation
Blajan et al. Surface treatment of glass by microplasma
IL189815A (en) Method for producing thermal energy
Boulos et al. Basic concepts of plasma generation
RU2407959C1 (en) Method of producing heat energy
Sun et al. Discharge dynamics of pin-to-plate dielectric barrier discharge at atmospheric pressure
JP2015088218A (en) Ion beam processing apparatus and neutralizer
RU112678U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING CARBON NANOSTRUCTURES (OPTIONS)
Li et al. Discharge features of radio-frequency, atmospheric-pressure cold plasmas under an intensified local electric field
RU2597447C2 (en) Laser method for production of functional coatings
Liu et al. Plasma jets with needle–ring electrodes: The insulated sealing of the needle and its effect on the plasma characteristics
Fitria et al. The Effects of Different Electrode Holes on Ozone Generation
Saeed et al. Comparative study of different susceptor material in order to increase the efficiency of metal melting furnace
Tang et al. Nonequilibrium plasmas generated by dielectric barrier discharges at atmospheric pressure
KR20090112360A (en) Apparatus for generating a plasma
CN214675823U (en) Microwave-induced metal discharge combustion-supporting device
EP2859131B1 (en) Plasma-assisted chemical vapor deposition method having increased plasma density and device for implementing the method
JP2009280875A (en) Film deposition system
RU2477935C1 (en) Neutron generator
KR100460601B1 (en) Electrode and its manufacturing method of semi-dielectric composit for glow plasma generation
RU103230U1 (en) CAPACITOR

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10827212

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10827212

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1