16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/102/7830.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (102) май 2008 года

Электрогидроударная турбина

Наука и новые технологии Владимир ДУДЫШЕВ

Автором предлагается суперэкономичная энергетическая установка на основе оригинальной центробежной водяной турбины с использованием электрогидроударного эффекта Юткина для выработки дешевой механической и электрической энергии путем ее извлечения и преобразования из внутренней химической энергии воды или иной жидкости.

Конструктивные исполнения такого агрегата могут быть разными. Однако непременное условие реализации состоит в том, что гидротурбина должна быть выполнена в замкнутом рабочем объеме и она должна содержать электрогидродинамический нагнетатель давления в ней (путем электрических разрядов в воде), присоединенный тангенциально к внутренней полости этой турбины. Это может быть, например, обычный модернизированный центробежный водяной насос, дополненный электрогидроразрядной камерой с тангенциальным вводом в рабочую полость насоса и вторым заглушенным осевым входом.

Этот простой оригинальный автономный обратимый центробежный насос, содержащий улиточный статор, лопаточный ротор и гонный электродвигатель, дополненный электрогидроразрядной камерой, позволяет осуществлять прямое преобразование химической энергии воды и водных растворов в иные виды полезной энергии и вырабатывать раздельно или одновременно механическую, электрическую и тепловую энергию из воды посредством эффекта электрогидроудара в воде, залитой в рабочую камеру устройства.

Положительный эффект достигается благодаря введению в классическую конструкцию центробежного насоса дополнительной электрогидроразрядной камеры, соединенной гидравлически с одним из его рабочих отверстий, например – с тангенциальным выходным отверстием в спиральной улитке корпуса насоса при полностью заглушенном входном осевом отверстии корпуса насоса. Через ввернутую свечу зажигания камера электрически присоединена к дополнительному импульсно частотному преобразователю напряжения, который, в свою очередь, присоединен к аккумуляторной батарее и к статорным обмоткам гонного электродвигателя.

Электродвигатель, входящий в состав центробежного насоса, превращается в данной энергоустановке в автономный электрогенератор и вырабатывает электроэнергию при самопроизвольном вращении данной электрогидротурбины.

Автором была подана заявка на изобретение № 2005117036 / 22 (018518), которая получила положительное решение ФИПС.



Автономный обратимый центробежный насос

Эта полезная модель относится к машиностроению, моторо-строению, электроэнергетике, теплоэнергетике, электрохимии и может быть полезно использовано как в полном объеме, так и в частичном, для получения отдельных видов полезной энергии (механической, электрической и тепловой) из химической энергии воды посредством центробежных насосов и с использованием электрогидроударного эффекта Юткина.

Известны различные способы и устройства преобразования энергии воды в иные виды энергии, например ее кинетической энергии в механическую энергию вращения различных гидротурбин путем использования энергии потока воды, например, в гидроэлектростанциях.

Однако эти устройства в реализации ограничены, потому что требуют наличия потока жидкости, воды и весьма энерго- и материалозатратны в осуществлении.

Известны способы и устройства преобразования в тепловую энергию путем химического электролиза воды с получением и последующим сжиганием Н2 и О2, одновременно в тепловую и электрическую энергию путем перевода ее в парообразное состояние – посредством подводимой к воде теплоты от сжигания топлива, и другие. Однако эти известные технические решения не позволяют осуществить прямое преобразование химической энергии воды в механическую энергию, и малоэффективны по энергетическим показателям, по затратам, материалоемкости и срокам окупаемости.

Известны способ и устройства прямого преобразования химической энергии воды в тепловую энергию путем ее принудительного вращения (эффект Ранке), однако этот способ и устройства малоэффективны по выходным показателям и требуют внешнего подвода значительного количества электроэнергии для электропривода насоса на создание эффекта вращения воды.

Известен также способ прямого преобразования химической энергии воды в механическую энергию поступательного движения тела. Химическую энергию воды здесь высвобождают путем электрического разряда и последующего образования электрогидравлического удара и волны давления жидкости. Эта волна давления воды движет поршень водяного мотора. Однако последнее изобретение, несмотря на все его достоинства, не позволяет осуществить непосредственное преобразование волны давления жидкости во вращение гидротурбины.

И – соответственно – не позволяет произвести прямое преобразование химической энергии воды в замкнутом и постоянном объеме рабочей камеры в кинетическую энергию вращения механического рабочего органа – ротора турбины, что снижает его эффективность и существенно сужает его сферу применения.

Цель нашего изобретения состоит в разработке полезной модели устройства – электрогидравлической гидротурбины для прямого преобразования химической энергии воды в кинетическую энергию вращения гидротурбины (например, лопаточного ротора модернизированного центробежного насоса) для выработки из внутренней энергии воды кинетической, электрической и тепловой энергии.

Наиболее близким устройством по конструкции и назначению по совокупности признаков является типовая гидравлическая турбина, выполненная в виде стандартного центробежного гидронасоса. Стандартный центробежный насос содержит полый корпус с двумя рабочими отверстиями (одно из которых является тангенциальным выходным отверстием в виде спиральной улитки) и входное осевое отверстие во всасывающем патрубке крышки корпуса, гидравлически соединенное по оси вращения с полостью в роторе для прохождения через него к лопаткам ротора перекачиваемой жидкости. Ротор выполнен в виде лопаточного рабочего колеса, жестко закрепленного на общем валу с гонным электродвигателем.

Сущность работы центробежного насоса состоит в том, что при принудительном вращении ротора гонным электродвигателем лопатки ротора перекачивают жидкость, которая перемещается с ускорением из входного осевого отверстия к тангенциальному выходу насоса.

Кинетическая энергия рабочего колеса передается за счет динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью, которая захватывается лопатками ротора и отбрасывается центробежными, силами к периферии корпуса насоса и далее попадает в улитку корпуса насоса, а затем выбрасывается тангенциально наружу с образованием проходящего потока жидкости.

Производительность центробежного насоса регулируют изменением скорости вращения ротора. Причем для уменьшения утечек и повышения прочности лопатки с боков закрыты дисками корпуса насоса.

При всех достоинствах этого прототипа сфера его применения достаточно узка, и он предназначен только для перекачки жидкостей, причем для работы требуется гонный электродвигатель, необходимый для принудительного вращения лопаточного ротора.

Поэтому без использования энергозатратного гонного электродвигателя известный центробежный насос не может работать в обратимом режиме турбогидроэлектрогенератора и не может производить механическую, электрическую и тепловую энергию без подвода извне электроэнергии внешнего.

Целью авторского изобретения является модернизация известного устройства центробежного насоса для получения посредством него из воды механической, тепловой и электрической энергии.

Технический результат состоит в усовершенствовании известного устройства.

Он достигается тем, что устройство центробежного насоса для перекачки жидкостей (содержащее статор и лопаточный ротор, размещенный на общем валу с гонным электродвигателем, а также коаксиальное впускное отверстие в корпусе и роторе для ввода жидкости внутрь насоса и выпускное тангенциальное отверстие в статоре) –дополнительно снабжено электроразрядной камерой – заглушено с внешней стороны, а с другой стороны гидравлически соединено с одним из рабочих отверстий насоса, причем второе рабочее отверстие насоса надежно загерметизировано, а вся рабочая полость статора и электроразрядной камеры заполнена жидкостью (например, водой). Причем электроразрядная камера снабжена электрической свечой зажигания, ввернутой на ее заглушенной торцевой поверхности, а центральный электрод свечи электрически присоединен через повышающий импульсно-частотный преобразователь напряжения к аккумуляторной батарее и через реле к выходу обмоток статора гонного двигателя.

Предлагаемое устройство на базе стандартного, но доработанного центробежного насоса позволяет извлекать и полезно использовать химическую энергию из воды посредством электрических разрядов в воде с последующим образованием в ней электрогидроударного эффекта (эффект Юткина). Устройство, реализующее этот способ, – обратимая электрогидравлическая турбина (ЭГТ) состоит по существу из трех узлов:
1. Стандартной гидротурбины – например, центробежного насоса с тангенциальным патрубком его корпуса, врезанного в рабочую полость гидротурбины;
2. Полой электрогидроразрядной камеры, вынесенной за пределы гидротурбины (корпуса центробежного насоса);
3. Электрической части, содержащей аккумуляторную батарею, гонный электродвигатель, используемый в обратимом режиме в качестве электрического генератора, и высоковольтный импульсно-частотный преобразователь напряжения, присоединенный по выходу к центральному электроду электрической свечи зажигания.



Сущность работы устройства

Вращение ротора, а вместе с ним – и гонного двигателя в обратимом режиме работы этого центробежного насоса достигается передачей волны давления воды от электрогидравлического удара из вынесенной отдельной электрогидроразрядной камеры (ЭРК) непосредственно на лопатки ротора гидротурбины. Например – путем передачи этой волны давления через тангенциальный ввод в улиточном корпусе центробежного насоса, при заглушенном осевом отверстии в корпусе этого насоса или через центральный осевой вход центробежного модернизированного насоса, при заглушенном его втором отверстии в тангенциальном патрубке корпуса.

Выделение и полезное использование внутренней химической энергии воды в виде энергии давления в воде и тепла в ней при реализации в ней эффекта Юткина осуществляется по замкнутому электрохимическому циклу по формуле 2Н2О + электроразряд = 2Н2 + О2– электрогидроудар = 2Н2О + 484 кДж в полностью замкнутом объеме воды рабочей камеры, которая и преобразуется непосредственно в кинетическую энергию вращения ротора центробежного насоса, и далее посредством электромеханического преобразования энергии с общего вала электродвигателем, работающим в режиме электрического генератора – в электроэнергию, часть из которой возвращается на создание электрических разрядов в воде, а иная часть выработанной электроэнергии полезно используется в иных электрических потребителях. Причем вода в таком устройстве является источником механической энергии и одновременно рабочим телом, обеспечивающим вращения ротора центробежного насоса в замкнутом объеме воды, и источником.

От редакции

Будет ли в реальности работать такая электрогидроударная турбина? К обсуждению этого вопроса мы вернемся в следующем выпуске раздела «Новые технологии». Высказывайте ваши мнения. Пишите на tibul@list.ru

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (102) май 2008 года:

  • «Севкабель-Холдинг» инвестирует в развитие

    Петербургский холдинг стал лидером российской кабельной промышленности, но не собирается останавливаться на достигнутом, а планирует реализацию новых крупных проектов и наращивание производственных мощностей. В сентябре 2008 года управляющая компания «Севкабель-Холдинг» отмечает свое пятилетие. О том, что удалось в прошлом году и о планах на 2008 год, мы попросили рассказать президента ОАО «Севкабель-Холдинг» Геннадия Макарова. –Q...

  • Новые мощности и сохранение памятника

    Российская компания «Норд-Гидро» в мае приступила к восстановлению старинной гидроэлектростанции в карельском поселке Ляскеля, построенной еще в конце XIX века. Как сообщил председатель совета директоров компании Михаил Заворовский, в ходе ремонтных работ на Ляскельской ГЭС предполагается полностью заменить оборудование станции, при этом сам памятник будет сохранен в историческом виде. Мощность ГЭС увеличится почти вдвое и достигнет 4,...

  • Даты

    16 мая. 65 лет Красноярской ТЭЦ-1 Красноярская ТЭЦ-1 – филиал ОАО «Енисейская ТГК (ТГК-13)». Установленная электрическая мощность станции – 506 МВт, установленная тепловая мощность – 1785 Гкал - ч. Дата основания – 16 мая 1943 года. Это старейшая ТЭЦ Сибири. Сегодня Красноярская ТЭЦ-1 – крупнейшая среди станций Енисейской ТГК. Она дает тепло и горячую воду более чем 400 тысячам жителей право...

  • Блиц

    В Камчатском крае разработана стратегия развития энергетики региона с максимальным использованием возобновляемых энергоресурсов. Стратегия согласована в администрации Камчатского края и направлена на согласование в министерства и РАО «ЕЭС России». Рассматриваются два основных этапа развития. Первый этап (2008‑2010 годы) заключается в газификации Камчатских ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 и строительстве высоковольтной линии от поселка Мильково д...

  • Суета вокруг надежности

    Уже около 10 лет, практически с начала реформирования российской энергетики, в печати, на семинарах и конференциях активно обсуждаются проблемы режимной надежности электростанций в увязке с экономическими показателями их функционирования. В своих выступлениях авторы настойчиво пропагандируют различные новые (или хорошо забытые старые) идеи, привлекая многочисленные примеры из смежных отраслей народного хозяйства. ...