ГРАВИТАЦИОННАЯ ПАРОСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Гравитационная паросиловая электростанция
Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к системам получения электроэнергии и может быть использовано повсеместно в качестве индивидуальных и промышленных электростанций.
Современная стационарная теплоэнергетика базируется в основном на паросиловых установках. Известна паросиловая установка, которая работает по циклу Карно для насыщенного пара (см. Теплотехника под редакцией А.П.Баскакова, М., Энергоатомиздат, 1982, с.65). Эта электростанция содержит паровой агрегат в виде котла с топкой, где вода превращается в пар, пар расщиряется в турбине, соверщая работу. Затем пар поступает в конденсатор и сжимается в компрессоре, превращаясь в воду с температурой кипения. Для питания установки требуется топливо, причем его требуется тем больше, чем холоднее становится воздух.
Педостатком этой электростанции является то, что затраты энергии на привод компрессора чрезвычайно велики и сравнимы с количеством полезной работы, полученной от турбины.
Известны паротурбинные электростанции, в которых в котле используется не вода, а легкокипящая жидкость типа фреона, аммиака и др. Для испарения такой жидкости не требуется топлива. Достаточно подогреть ее водой из любого водоема. В частности, известна паротурбинная электростанция, которая содержит электрогенератор, паровой котел- испаритель с теплообменником, циркуляционный насос для подачи воды из водоема, конденсаторную установку с воздуходувкой для ее охлаждения окружающим воздухом и питательный насос для подачи сконденсированной рабочей жидкости в испаритель (Патент Англии № 1509040, опублик. 26.04.78, ПРОТОТИП).
Недостатком прототипа является низкий коэффициент преобразования тепла в работу. Данная полезная модель устраняет недостатки аналога и прототипа.
О 6 2
Техническим результатом полезной модели является повышение КПД теплового цикла электростанции за счет использования вертикальных перепадов температуры в паротурбинной электростанции.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в гравитационной паросиловой электростанции, содержащей электрогенератор, испаритель с теплообменником, циркуляционный насос для подачи воды в теплообменник, конденсаторную установку и питательный насос для подачи сконденсированной жидкости в испаритель, испаритель выполнен в виде двух эластичных одинаковых камер, помещенных в естественный водоем с проточной водой, каждая из которых снабжена резервуаром для содержания рабочей жидкости и эластичным подвижным каркасом, и обе камеры закреплены на разных концах троса, который намотан на размещенный на дне водоема барабан, приводимый в движение от троса и соединен при помощи муфты с приводом электрогенератора, а конденсаторная установка размещена на поверхности водоема и снабжена устройством контроля уровня давления пара, причем барабан муфта и электрогенератор выполнены герметичными.
Сущность полезной модели состоит в том, что поочередный нагрев и испарение рабочей жидкости в первой и второй камерах приводит к периодическому изменению объема каждой из камер. Возникающая подъемная сила, равная весу вытесненной воды , приводит в движение ротор электрогенератора. Работа, произведенная подъемной силой при поочередном подъеме камер из нижнего в верхнее краевые положения, служит для производства электроэнергии, часть которой отдается потребителю, а другая часть используется для покрытия затрат на конденсацию пара и других потерь, и, тем самым, обеспечить поддержание рабочего цикла, который замыкается путем конденсации пара в конденсаторном устройстве. Испарение осуществляется с помощью теплообменника, отбирающего теплоту от водоема, а конденсация пара производится при помощи холодильного аппарата.
Схема фавитационной паротурбинной электростанции приведена на чертеже. Часть устройства расположена в водоеме 1. Электростанция содержит испаритель, выполненный в виде двух эластичных герметичных одинаковых камер 2 и 3, каждая из которых помещена в водоем с проточной водой и снабжена резервуаром для содержания рабочей жидкости 4 и эластичным подвижным каркасом 5, теплообменник 6, циркуляционный насос 7 для подачи в теплообменник 6 воды из водоема 1, барабан 8, размещенный на дне водоема 1, с наматываемым на него тросом 9, концы которого закреплены на камерах 2 и 3, привод 10, соединенный через муфту 11 с электрогенератором 12, снабженного аккумулятором 16, конденсаторную установку 13, размещенную на поверхности водоема и снабженную устройством контроля давления пара 14, и питательный насос 15 для подачи сконденсированной жидкости в камеры 2 и 3 испарителя. Возможен вариант исполнения большинства элементов над поверхностью водоема. Электростанция работает следующим образом: На чертеже приведено одно из состояний рабочего цикла, когда в камере 2 рабочее вещество находится в резервуаре в жидком состоянии, и сама камера 2 располагается на глубине Н водоема 1. Камера 3 в этот момент находится у поверхности водоема и подключена к конденсаторной установке 13. В этом состоянии в камере 2 жидкость испаряется, получая теплоту от воды, отбираемой циркуляционным насосом 7 от водоема и поступающей в теплообменник 6. Когда давление насыщенных паров в камере 2 становится больще гидростатического давления, объем камеры 2 увеличивается до максимального значения Умакс- В это время пар из камеры 3 будет пропущен через конденсаторную установку 13. Объем газа в камере 3 уменьшится от максимального значения Умакс ДО минимального значения , а подъемная сила камеры 3 снизится практически до нуля. После сжижения пара рабочая жидкость при помощи питательного насоса 15 подается в резервуар для содержания рабочей жидкости 4 камеры 3. В этот момент срабатывает устройство контроля давления пара 14, и камера 3 отсоединяется от конденсаторной установки 13 и опускается на дно, а камера 2 устpoJJJG(
ремляется к поверхности водоема, увлекая за собой конец троса 9,который вращает барабан 8, и это вращение от привода 10 через муфту 11 передается на электрогенератор 12, где преобразуется в электроэнергию. В результате камера 2 поднимется к поверхности водоема и подключится к конденсаторной установке 13, а устройство контроля давления пара 14 зафиксирует это положение. Камера 3 опустится в нижнее положение и вступит в контакт с теплообменником 6 для отбора тепла от водоема при помощи циркуляционного насоса 7. После испарения жидкости в камере 3 и конденсации пара в камере 2 срабатывает устройство контроля давления пара 14, и цикл повторяется. Пульсирующая работа электрогенератора 12 сглаживается аккумулятором 16.
Проведем оценку мощности электростанции. Пусть камера 2 испарителя находится в своем нижнем положении на дне водоема 1 на глубине Н. Первоначальный объем камеры 2 равен объему рабочей жидкости (эта величины составляет около У л на 7 кг жидкости). После испарения рабочей жидкости объем камеры 2 испарителя возрастает в сотни раз, и по порядку величины достигнет I м на I кг насыщенного пара. В результате возникает выталкивающая сила F, которая связана с плотностью воды (f кг/м и ускорением свободного падения ,8 м/с соотнощением: F-Vpg
Эта сила достигает величины порядка 10000 Н, поэтому на пути из глубины, например, 100 м с учетом изменения объема под действием сил гидростатического давления она способна соверщить работу 400 кдж и более. Если принять время подъема камеры  Ос и не учитывать время на испарение и конденсацию рабочей жидкости, то мощность электростанции N составит: Л  A/t 40 кВт.