способ одновременного получения тепла и холода
Классы МПК: | F28D7/00 Теплообменные аппараты с неподвижными трубчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала F24J2/50 прозрачные покрытия |
Автор(ы): | Куликов Е.И. |
Патентообладатель(и): | Куликов Евгений Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-02-20 публикация патента:
10.10.1998 |
Способ предназначен для получения тепла и холода и заключается в том, что газовую смесь циркулируют вентилятором по замкнутой системе, в ее первой, горячей зоне молекулы озона и кислорода обрабатывают электрическими разрядами и квантами ультрафиолетового излучения (УФИ). Превращают в три иона оксона (одноатомный кислород) в три электрона, этим выделяют тепло. Затем ионы оксона и электроны транспортируют во вторую, холодную зону, где происходят обратные эндотермические реакции с образованием озона и холода. Выделившееся во второй зоне ультрафиолетовое излучение направляют через прозрачную стенку в смежную горячую зону. Способ позволяет получить в наземных условиях порции тепла и холода, используя ультрафиолетовое излучение.
Формула изобретения
Способ одновременного получения тепла и холода, заключающийся в том, что воздушную смесь циркулируют вентилятором по двум зонам замкнутой системы, в ее первой, горячей зоне, молекулы кислорода и озона ионизируют и диссоциируют электрическими разрядами и(или) ультрафиолетовым излучением (УФИ), превращают в конечном свете в ионы оксона (одноатомного кислорода) и электроны с выделением тепла, затем ионы оксона вдувают во вторую, холодную зону, где осуществляют обратные радиохимические реакции ассоциации и рекомбинации с образованием молекул кислорода и озона, образующееся ультрафиолетовое излучение направляют через прозрачную для ультрафиолетового излучения стенку в горячую зону, во второй зоне в ходе эндотермических реакций получают холод и непрерывно отводят холод и тепло для утилизации, отличающийся тем, что образовавшиеся в горячей зоне электроны отсасывают положительным электродом высоковольтного источника постоянного тока и затем электроны впрыскивают отрицательным электродом того же источника в холодную зону, где они соединяются с ионами.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к теплоэнергетике. Общеизвестен способ одновременного получения тепла в конденсаторе и холода в испарителе тепловых насосов и холодильных машин в результате выделения внутреннего тепла при конденсации и поглощения тепла рабочим теплом при испарении. Известен способ поглощения солнечного ультрафиолетового излучения (УФИ) кислородом в коллекторе солнечной энергии [1], помещенном в разреженных слоях атмосферы, где солнечное УФИ еще не поглощено, то есть над стратопаузой на высоте более 50000 м, ибо ниже стратопаузы УФИ не обнаруживают, либо в тропопаузе на высоте около 9 км, где обнаружен высокий уровень УФИ. Главным недостатком известного способа является необходимость размещения коллектора на больших высотах, где произведенное тепло мало кому нужно. Известно [2] , что в стратопаузе в дневное время под действием квантов солнечного ультрафиолетового излучения (УФИ) протекает цепочка радиохимических реакций, в ходе которых молекула озона распадается на три иона оксона (одноатомного кислорода) и три электрона. В [2] сообщается также об обратных радиохимических реакциях в тропопаузе, в ходе которых три иона оксона соединяются с электронами, поступающими в ходе тихого разряда от Земли, и в конечном счете в тропопаузе образуется молекула озона. В дополнение к сказанному следует отметить, что в ходе радиохимических реакций в стратопаузе выделяется тепло в количестве 1440 ккал/моль, а в тропопаузе поглощается тепло в том же количестве. Вследствие этого стратопауза нагревается до 0oC, в то время как сверху в мезопаузе температура -90oC, а снизу в тропопаузе поддерживается мороз на уровне -50 - -70oC. Последовательность радиохимических реакций по одному из возможных вариантов в стратопаузе следующая. Кванты УФИ (hv) солнечного излучения с длинами волн в диапазоне 190 - 290 нм поглощаются молекулами озона, которые ионизируются hv+O3___ O+3+ e +141 ккал/моль - выделение внутримолекулярной теплоты ионизации. При поглощении следующих квантов УФИ ион озона диссоциируется на ион кислорода и молекулу оксона hv+O+3___ O+2+ O +141 ккал/моль- внутримолекулярная теплота диссоциации. Далее ионы кислорода поглощают кванты УФИ с длинами волн в диапазоне 100 - 200 нм и распадаются на ионы и молекулы оксона hv+O+2___ O++ O +118 ккал/моль.Наконец молекулы оксона поглощают кванты УФИ с длинами волн в диапазоне 50 - 120 нм, ионизируются с выделением электронов и самой большой порции тепла 2 (hv+O) ___2( O++ e +520 ккал/моль). В итоге молекула озона распадается на три пары частиц 3(0+ + e) с выделением суммарного тепла 1440 ккал/моль. Электроны обусловливают отрицательный заряд стратопаузы и в процессе тихого разряда уходят в положительно заряженную мезопаузу, а ионы оксона диффундируют в тропопаузу под действием 700000 кратной разницы в концентрациях. Поступив в тропопаузу, ионы оксона создают ее положительный заряд, который по индукции наводит отрицательный заряд на поверхности Земли. Это порождает тихий разряд между Землей и тропопаузой с поступлением в нее электронов, которые соединяются с ионами оксона. Происходят радиохимические реакции, обратные стратопаузным 3 (O+e) ___ O3+hv -1440 ккал/моль.
Для большей наглядности раскроем цепочку реакций в тропопаузе:
2 (O++ e) ___2(O +hv -520 ккал/моль)
O++O ___ O+2+hv-118 ккал/моль
O+2+O ___ O+3+hv-141 ккал/моль
O+3+ e ___ O+3+hv-141 ккал/моль. Образовавшийся озон захватывается стратосферной циркуляцией и переносится в озонопаузу на высоту 18 - 20 км, из которой озон диффундирует в стратопаузу, затем выше описанный цикл радиохимических реакций повторяется. Как видим, в тропопаузе появляются те же кванты УФИ, которые были поглощены в стратопаузе. Это УФИ обнаруживается в тропопаузе непрерывно, даже ночью. Выходит, что в итоге солнечное УФИ не пропадает: сколько УФИ поглощается в стратопаузе, столько же его излучается в тропопаузе. Таким образом в стратопаузе рождается порция тепловой энергии, а в тропопаузе поглощается точно такая же порция тепла или рождается холод (тепло со знаком минус). Количественно эта порция тепла совпадает с тепловым потоком, излучаемым Землей и поглощаемым тропопаузой. Это подтверждается тем, что восходящий тепловой поток обнаруживается на всем пути от Земли до тропопаузы, но после нее исчезает, будучи поглощен молекулами и ионами кислорода и озона. Мощность теплового потока от Земли и хладопроизводительность тропопаузы одинаковы, поскольку температура в ней не изменяется в результате поглощения тепла, излученного Землей, которое равно примерно 20 триллионам кВт. Для сравнения мощность всех электростанций мира составляет примерно 1 млрд. кВт, то есть в 20 тысяч раз меньше. Вот так в атмосфере Земли рождаются две грандиозные порции тепловой энергии, равные по величине и противоположные по знаку. Описанный способ принят в качестве прототипа для предлагаемого изобретения. Предлагается способ получения тепла и холода в наземных установках, заключающийся в том, что воздушную смесь циркулируют вентилятором по замкнутой системе, состоящей из двух реакторных зон, горячей и холодной. В первой зоне воздушный поток облучают УФИ и подвергают электрическим разрядам, замещающим коротковолновые солнечные кванты УФИ, не воспроизводимые ртутным разрядом, в результате чего молекулы озона и кислорода в горячей зоне ионизируют и диссоциируют, а в холодной зоне рекомбинируют и ассоциируют ионы оксона до получения молекул кислорода и озона. Вследствие этого в первой получают тепло и электроны, а во второй зоне холод и кванты УФИ. Из-за невозможности смоделировать стратосферное разделение электронов от ионов оксона и подачу электронов подобно тихому разряду в тропопаузу, предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что образовавшиеся в первой зоне в ходе реакций ионизации электроны "отсасывают" положительным электродом высоковольтного источника постоянного тока и "впрыскивают" посредством отрицательного электрода того же источника в холодную зону. Образовавшиеся в горячей зоне ионы оксона транспортируют в холодную зону с газовым потоком, соединяют их с "вспрыснутыми" туда же электронами и осуществляют обратные реакции рекомбинации и ассоциации с образованием молекул кислорода и озона, в ходе которых излучают кванты УФИ, которые направляют в горячую зону через прозрачные для УФИ кварцевые стенки, разделяющие обе зоны. Наружные стенки первой зоны изнутри покрывают слоем, отражающим УФИ, например пленкой фтористого магния или лития, а снаружи теплоизолируют. В результате этого минимизируют потери УФИ и тепла. Тепло, выделяющееся от источника УФИ и генератора электрических разрядов используют, вместе с теплом, выделяющимся в ходе реакций ионизации и диссоциации. Полученные порции тепла и холода непрерывно отводят для утилизации. Таким способом в наземных установках получают порции тепла и холода, примерно равные по величине. Тот факт, что эти процессы реализуются на протяжении сотен миллионов лет в атмосфере Земли, доказывает их реальность и техническую осуществимость в земных условиях. Патентуемый способ достаточно понятен из описания и не требует графического пояснения. Величины тепловыделения и теплопоглощения в ходе радиохимических реакций показаны ориентировочно, не претендуют на высокую точность и приведены лишь для иллюстрации сравнительной их значимости в тех или иных реакциях.
Класс F28D7/00 Теплообменные аппараты с неподвижными трубчатыми каналами для двух теплоносителей, причем оба теплоносителя контактируют с разделяющими стенками канала
теплообменный аппарат - патент 2527772 (10.09.2014) | |
газожидкостный кожухотрубный теплообменник с автоматической системой управления процессом теплообмена - патент 2523454 (20.07.2014) | |
теплообменный элемент - патент 2522759 (20.07.2014) | |
кожухотрубный теплообменник - патент 2516998 (27.05.2014) | |
устройство для компримирования и осушки газа - патент 2516675 (20.05.2014) | |
трубчатый теплообменник - патент 2511840 (10.04.2014) | |
теплообменник-реактор - патент 2511815 (10.04.2014) | |
теплообменная система для дезодоратора - патент 2506513 (10.02.2014) | |
теплообменник типа "труба в трубе" - патент 2504723 (20.01.2014) | |
теплообменник - патент 2504717 (20.01.2014) |
Класс F24J2/50 прозрачные покрытия
перфорированное прозрачное остекление для извлечения тепла и нагрева воздуха за счет солнечного излучения - патент 2473848 (27.01.2013) | |
солнечный коллектор - патент 2407957 (27.12.2010) | |
солнечный коллектор - патент 2393390 (27.06.2010) | |
солнечный коллектор - патент 2177119 (20.12.2001) | |
солнечная панель - патент 2113661 (20.06.1998) | |
коллектор солнечного излучения - патент 2044231 (20.09.1995) |