|
С каждым годом сокращаются запасы углеводородного сырья, растёт энергопотребление, ухудшается экология, а известные технологии использования возобновляемых и экологически чистых источников энергии, в т. ч. атмосферы, не эффективны.
Неравномерный нагрев газов, сжатых под действием гравитации, вызывает изменения давления в атмосфере, нарушающие её равновесное состояние, при восстановлении которого потенциальная и тепловая энергия воздуха преобразуются в кинетическую энергию воздушных потоков, доступную для использования. Например, в ветродвигателях, выполняющих механическую работу без потребления кислорода и выработки продуктов сгорания. Недостатки этих двигателей - низкая плотность энергии на единицу рабочей площади и неуправляемость процесса.
Однако нарушать равновесное состояние атмосферы для преобразования потенциальной энергии воздушных масс в кинетическую можно и за счёт управляемых воздействий, например, в эжекторных устройствах. При воздействии пульсирующей активной струёй в эжекторном насадке такого устройства периодически создаётся разрежение, при котором за счёт неуравновешенной силы атмосферного давления, вслед за каждым импульсом активной струи ускоряется воздух. Присоединение происходит за счёт последовательного втекания (при котором практически отсутствует смешение разделённых газовых масс) только при оптимальном значении и соотношениях основных параметров процесса: частоты, формы, длительности и скорости газовой массы импульсов активной струи в насадке, а также конструктивных параметров эжекторного устройства.
О. И. Кудриным, одним из авторов открытия "Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струей", зарегистрированного в 1951г., проведены экспериментальные исследования, показавшие эффективность этого процесса. К сожалению, открытие не получило широкого применения. Вероятно потому, что изначально исследования были направлены на получение реактивной тяги (дополнительной к тяге винтовых движителей поршневых авиационных двигателей). Следует отметить, что если процесс присоединения дополнительных масс применяется для увеличения тяги реактивного движителя, то большая часть дополнительно полученной энергии не может быть использована для выполнения полезной работы и неизбежно рассеивается в атмосфере, создавая при этом иллюзию низкой эффективности и самого процесса присоединения. Это, наряду с недостатком информации об экспериментальных исследованиях, стало препятствием для его внедрения в других отраслях, где кинетическую энергию воздушной массы, получаемую в результате управляемого преобразования энергии атмосферы, можно использовать не для образования реактивной тяги, а более эффективно. Кроме того, открытие было сделано в тот период, когда проблема уменьшения запасов традиционных энергоносителей и ухудшения экологической ситуации, обусловленного их применением, не были столь актуальны, как сейчас. Однако и сегодня в энергетических и транспортных системах оно "не работает", вероятно, ещё и потому, что использование энергии атмосферы традиционно ограничено ветроэнергетикой.
Рассмотрим четыре основных способа преобразования низкопотенциальной энергии внешней среды с использованием процесса последовательно присоединения.
Первый способ. Низкопотенциальная энергия атмосферы преобразуется в струйном двигателе с эжекторным сопловым аппаратом и рабочим телом, получаемым при сгорании топлива в камере периодического сгорания. В данном случае процесс присоединения состоит из повторяющихся с заданной периодичностью двух последовательных термодинамических циклов. В каждом цикле имеется свой источник энергии и рабочее тело. В первом цикле (при сгорании топлива в постоянном объёме камеры) энергия продуктов сгорания, истекающих из реактивного сопла, преобразуется в кинетическую энергию первой части реактивной массы, которая движется в эжекторном насадке как газовый поршень и создаёт вслед за собой разрежение, а при истечении воздействует на лопатки турбины, создавая момент на валу. За счёт полученного в насадке разрежения, источником энергии во втором цикле становится потенциальная и тепловая энергия сжатого силой гравитации атмосферного воздуха, который под действием разности давлений втекает в насадок, расширяясь, охлаждаясь и ускоряясь как в природном атмосферном процессе, но в заданном направлении, образуя при истечении из эжекторного насадка вторую часть реактивной массы с расчётными термодинамическими параметрами, также воздействующую на лопатки. При этом за счёт ускорения присоединяемого воздуха в насадке понижается давление, увеличивая разность потенциалов давлений перед истечением в насадок импульса активной струи следующего периода и, соответственно, его кинетическую энергию. Как следствие повышается степень разрежения в насадке во втором цикле этого периода и скорость присоединяемого в нём воздуха. Тем самым, в результате преобразования энергии низкопотенциального источника в предыдущем периоде создаются условия для повышения эффективности преобразования энергии высокопотенциального источника в следующем периоде.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 |