ПАРОСИЛОВОЙ МОДУЛЬ СУХАНОВА

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к паросиловым установкам. Заявляемый модуль Суханова может быть использован для преобразования потенциальной энергии горячей воды в механическую и электрическую энергию.
Наиболее близким устройством к заявляемой полезной модели является паросиловая установка («Большая советская энциклопедия», издательство «Советская энциклопедия», 1969-1978 гг. в 30 томах, статья «Паросиловая установка», [1]), состоящая из паровых котлов и паровых машин с конденсационными установками.
Недостатком указанного аналога является невозможность работы установки при температурах в паровых котлах ниже 100°С.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является обеспечение работы модуля в широком диапазоне температур водяного пара.
Сущность полезной модели состоит в том, что модуль содержит герметичный первый объем, снабженный выходом пара, паровую машину и третий объем. При этом третий объем герметичный и внутри него размещен радиатор охлаждения. При этом выход пара первого объема гидравлически соединен с входным коллектором паровой машины, выходной коллектор паровой машины гидравлически соединен со входом радиатора охлаждения, а выход радиатора охлаждения соединен с внутренним пространством, третьего объема. При этом модуль дополнительно содержит средство создания разряжения, гидравлически соединенное с третьим объемом.
Первый объем или паровая машина могут быть размещены внутри третьего объема. Желательно и первый объем, и паровую машину размещать внутри третьего объема. Паровая машина может быть механически связана с электрогенератором. Целесообразно заполнять первый объем горячей водой, а третий объем - холодной водой.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами. На фигуре 1 показана схема модуля Суханова, на фиг.2 - схема модуля по примеру 2, на фиг.3 - схема модуля по примеру 3, на фиг.4 - схема модуля по примеру 4, на фиг.5 - схема модуля по примеру 5.
Модуль Суханова содержит (фиг.1) герметичный первый объем 1, снабженный выходом пара 5, паровую машину 4 с входным 7 и выходным 8 коллекторами, герметичный третий объем 3 с размещенным в нем радиатором охлаждения 6, средство создания разряжения 11.
Первый объем 1 является источником пара. Перед началом работы первый объем 1 заполняется водой. Выход пара 5 первого объема 1 гидравлически соединен с входным коллектором 7 паровой машины 4.
Паровая машина 4 предназначена для преобразования энергии нагретого пара в механическую работу. Выходной коллектор 8 паровой машины 4 гидравлически соединен со входом 9 радиатора охлаждения 6.
Радиатор охлаждения 6 размещен внутри третьего объема 3. Перед началом работы третий объем 3 заполняется водой. Выход 10 радиатора охлаждения 6 соединен с внутренним пространством третьего объема 3. Третий объем 3 с радиатором охлаждения 6 предназначен для конденсации отработанного в паровой машине 4 пара.
Средство создания разряжения 11 гидравлически связано с третьим объемом 3 и предназначено для создания в нем начального разряжения.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Средство создания разряжения 11 выполнено в виде вакуумного насоса.
Пример 2. С целью повышения технологичности использования модуля первый объем 1 размещен внутри третьего объема 3. При этом третий объем 3 содержит перегородку 12 из теплоизоляционного материала, отделяющую место размещения первого объема 1 от области, заполняемой водой (фиг.2).
Пример 3. Паровая машина 4 размещена в третьем объеме 3 (фиг.3). При этом третий объем 3 содержит перегородку 12, отделяющую место размещения паровой машины 4 от области, заполняемой водой.
Пример 4. Первый объем 1 и паровая машина 4 размещены внутри третьего объема 3 (фиг.4). Такое исполнение является преимущественным. При этом третий объем 3 содержит перегородку 12, отделяющую место размещения паровой машины 4 и первого объема 1 от области, заполняемой водой.
Пример 5. Для получения на выходе из модуля электрической энергии он снабжен электрогенератором 14, который механически связан с паровой машиной 4 (фиг.5).
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Заявляемый модуль Суханова работает следующим образом.
1
1
2
1
2
1
1
Первый объем 1 заполняют горячей водой, имеющей температуру T, или заполняют водой, а затем доводят ее до температуры T. Третий объем 3 заполняют холодной водой, имеющей температуру Т меньше T, или заполняют водой, а затем доводят ее до температуры Т. Затем понижают давление в третьем объеме 3 до значения p. Значение p выбирается таким, чтобы выполнялось соотношение:
, где
кип
1.
Т - температура кипения воды при давлении p
Разность давлений в первом 1 и третьем 3 объемах приводит в движение паровую машину 4. Давления в первом 1 и третьем 3 объемах начинают выравниваться.
При снижении давления в первом объеме 1 вода в нем переходит в нестабильное состояние перегретой жидкости и вскипает. Вода в третьем объеме 3 находится в равновесном состоянии.
Кипение воды в первом объеме 1 сопровождается снижением ее температуры и повышением давления в этом объеме. Разность давлений между первым 1 и третьим 3 объемами приводит к тому, что образовавшийся в первом объеме 1 пар поступает во входной коллектор 7 паровой машины 4 и приводит ее в движение. В паровой машине 4 происходит преобразование энергии нагретого пара в механическую работу. Отработанный пар поступает с выходного коллектора 8 паровой машины 4 на вход 9 радиатора охлаждения 6 третьего объема 3. В радиаторе охлаждения 6 происходит конденсация пара. При этом температура воды в третьем объеме 3 повышается.
1
2
1
Паровая машина 4 работает до тех пор пока температура воды в первом объеме 1 не снизится ниже температуры кипения воды. При оптимальном выборе параметров модуля (температур T, Т, давления p и размеров первого 1 и третьего 3 объемов) паровая машина работает до выравнивания температур жидкости первого объема 1 и третьего объема 3.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом модуле Суханова заявляемый технический результат: «обеспечение работы модуля в широком, диапазоне температур водяного пара» достигается за счет того что модуль содержит герметичный первый объем, снабженный выходом пара, паровую машину, герметичный третий объем с радиатором охлаждения, средство создания разряжения, гидравлически соединенное с третьим объемом. При этом выход пара первого объема гидравлически соединен с входным коллектором паровой машины. Выходной коллектор паровой машины гидравлически соединен со входом радиатора охлаждения. Выход радиатора охлаждения соединен с внутренним пространством третьего объема.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленной полезной модели, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый модуль Суханова реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собран на машиностроительном предприятии, и найдет широкое применение в энергетике.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. «Большая советская энциклопедия», издательство «Советская энциклопедия», третье издание 1969-1978 гг. в 30 томах, статья «Паросиловая установка».