УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована в различных отраслях техники.
Известно устройство для получения тепловой и электрической энергии (Иванов Н.И., Вачаев А.В., Павлова Г.А., Скворцов Л.А. Основные положения дейтонной горно-металлургической технологии. Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1998, №4, с. 54-59), представляющее собой трубчатую двухэлектродную конструкцию, содержащую два стабилизирующих электрода, соединенных корпусом из прочного диэлектрического материала, внутри которого между торцами электродов создается рабочее пространство для размещения в потоке воды реагирующего плазменного объема. При подаче на электроды пускового импульсного электрического разряда в реакционном объеме возникает интенсивная ионизация воды с образованными дейтонной плазмы. При этом в электрической цепи резко увеличивается величина электрического тока. Недостатком устройства является нестабильность его работы вследствие неоптимальной конструкции электродов.
Известно устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода (RU 2157861, C25B 1/02, C25B 9/00, опубл. 20.10.2000) содержащее корпус, выполненный из диэлектрического материала и с осевым отверстием, электроды, размещенные в корпусе, и источник постоянного магнитного поля цилиндрической формы, расположенный вокруг части корпуса. Корпус образует с верхней и нижней крышками верхнюю и нижнюю межэлектродные камеры, при этом в нижней камере размещены плоский кольцевой анод с отверстиями и катод в виде стержня из тугоплавкого материала, вставленного в диэлектрический стержень, а верхняя межэлектродная камера имеет цилиндрический анод и игольчатый катод. Недостатком этого устройства является низкая энергетическая эффективность вследствие неоптимальной формы электродов, а также сложность конструкции, обусловленная наличием двух межэлектродных камер.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода (RU 2157427, C25B 1/06, C02F 1/46, опубл. 10.10.2000), содержащее корпус с осевым отверстием, патрубок ввода рабочего раствора, межэлектродную камеру, анод, катод, постоянный магнит. Постоянный магнит цилиндрической формы надет на верхний цилиндрический прилив межэлектродной камеры так, что магнитное поле охватывает катод и прикатодную полость.
Недостатком этого устройства является его низкая энергетическая эффективность вследствие того, что магнитное поле постоянного магнита не охватывает полностью объем рабочего раствора, а состояние рабочей поверхности электродов для создания плазмы в межэлектродном пространстве не является оптимальным.
Полезная модель решает задачу повышения эффективности и управляемости устройства при одновременном упрощении конструкции.
Это достигается тем, что в устройстве для получения тепловой и электрической энергии, содержащем корпус, выполненный из диэлектрического материала и с осевым отверстием, электроды, размещенные в корпусе, и источник постоянного магнитного поля цилиндрической формы, расположенный вокруг части корпуса, согласно полезной модели, электроды представляют собой цилиндры со сквозными отверстиями, размещены в корпусе встречно с зазором между их торцами, имеющими модифицированные поверхности, при этом источник постоянного магнитного поля выполнен в виде цилиндрической катушки и расположен вокруг корпуса с охватом создаваемым им магнитным полем всего объема реакционной части корпуса.
Выполнение электродов из электропроводящего материала в виде цилиндров со сквозными отверстиями и их расположение в корпусе встречно с зазором между торцами электродов способствует созданию наиболее оптимальных условий для получения плазменного разряда.
Влияние увеличения развитости удельной поверхности на повышение энергоэффективности устройства для получения тепловой и электрической энергии объясняется процессами, происходящими в растворе вблизи рабочих поверхностей электродов.
Импульсный электрический разряд в жидкости (водно-солевой раствор или вода) создает высокотемпературную плазму, находящуюся в регулирующем магнитном поле, источником которого является как источник магнитного поля, так и электрический ток между электродами. Увеличение развитости рабочей поверхности электродов эквивалентно увеличению эффективной площади поперечного сечения электродов, что в конечном счете приводит к увеличению плотности потока электронов, выделяющихся в рабочей поверхности электродов и создающих электрический ток.
Для этого рабочие поверхности электродов, представляющих собой полые токопроводящие цилиндры, перед установкой в корпус подвергнуты мощному лазерному излучению миллисекундной длительности с энергией импульса 10…15 Дж. Такое воздействие приводит к образованию в материале электрода глубоких и средних кратеров, в результате чего за счет испарения части атомов с рабочей поверхности электродов они становятся пористыми, что приводит к увеличению значения удельной поверхности.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показана схема устройства.
Устройство содержит корпус 1, размещенные в нем электроды 2 и магнитную катушку 3, в которую помещены корпус с электродами.
Корпус 1 имеет форму полого цилиндра и выполнен из диэлектрического материала. Электроды 2 так же выполнены цилиндрическими со сквозными отверстиями и расположены в корпусе встречно с зазором между торцами.
Устройство работает следующим образом.
Поток жидкости, например, воды или водно-солевого раствора, подается в корпус и попадает под воздействие магнитного поля катушки 3 и постоянного напряжения порядка 500 В между электродами 2. При этом в полой части корпуса 1, заключенной между торцами электродов, возникают плазменные разряды, которые приводят к возникновению режима кавитации и выделению значительного объема тепловой и электрической энергии. Действие кавитации усиливается регулируемым постоянным магнитным полем катушки 3, которое стабилизирует конфигурацию плазменного потока, а наличие модифицированных поверхностей электродов увеличивает интенсивность потока плазмы.
Оба фактора приводят к повышению эффективности и управляемости устройства, а также к упрощению его конструкции.
Высокочастотная электрическая энергия, активированная процессами, протекающими в плазме, отводится в потребительскую электрическую цепь, например, с помощью индуктивной связи, а тепловая энергия отводится, например, системой теплообменников.