Независимый охладитель

Номер патента: 30051

Опубликовано: 15.06.2015

Автор: Масленников Николай Николаевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ ступенях,каждая ступень нагревается от нижерасположенной ступени, и передат тепло к вышерасположенной ступени. Независимый охладитель отличается тем, что состоит из множества ступеней с жидкостными и газовыми слоями. Верхняя ступень закрыта и жидкость не имеет возможности испарения в атмосферу. Задачей изобретения является разделение, накопление и концентрация холодного и горячего состояния вещества,использование тепловой энергии окружающей среды. Независимый охладитель используется в качестве холодильника или нагревателя. Для работы независимого охладителя не требуется постороннее топливо.(57) Изобретение относится к энергетике. При работе устройства путм испарения в жидкостном веществе, происходит разделение температуры вещества на холодное и горячее состояние. При односторонней передаче тепловой энергии в Изобретение относится к энергетике, и может быть использовано для получения низкой температуры с одной стороны и высокой температуры с другой стороны, непосредственно путм преобразования тепловой энергии среды,окружающей устройство. Независимый охладитель устройство, разделяющее тепловую энергию в веществе на низкую и высокую, без привлечения посторонней энергии. Известно устройство разделения тепловой энергии - мкость с жидкостью, накрытая сверху влажной материей. (Книга о вкусной и здоровой пище,с.189,Министерство Пищевой Промышленности СССР, Пищепромиздат Москва 1952 год, редакция проф. О.П. Молчанова, проф. Д.И. Лобанов, М.О. Лифшиц, Н.П. Цыпленков). Описание устройства, взятое из книги Чтобы в жаркие дни предохранить молоко от скисания, надо стеклянный кувшин с молоком поместить в широкую чашку с водой, а затем этот кувшин накрыть чистой салфеткой, края которой погрузить в воду чашки. Получится постоянное испарение воды с салфетки, и это поддержит в кувшине настолько низкую температуру, что молоко не скиснет и будет свежим даже в самый жаркий день. Подобные устройства описаны в интернете,которые можно найти по адресам.//./-52/-101. Прототип изобретения содержит два элемента. Первый элемент это закрытый сосуд с жидкостью,предназначенный для охлаждения, при температуре жидкости в нем равной температуре окружающей среды. Это может быть стеклянная банка,наполненная наполовину водой. Второй элемент содержит жидкость, которая имеет свойство испарения молекул в атмосферу. Второй элемент ставят над первым элементом таким образом, чтобы молекулы газа первого элемента контактировали с молекулами жидкости второго элемента. Вторым элементом может быть влажная материя,положенная на банку. Результат работы этого устройства такой температура воды в первом элементе, в банке снизится и станет немного ниже температуры окружающей среды. А влага с поверхности материи испаряется, и тем самым охлаждается, и она будет испарятся быстрее, по сравнению с другой влажной материей, положенной не на банку, а рядом. В таком устройстве происходит разделение температур на высокую и низкую. Прототип изобретения работает таким образом. Между двумя элементами происходит односторонняя передача тепловой энергии. При испарении влаги с материи, она охлаждается, но в то же время она нагревается от тепла испарившихся молекул, находящихся внутри первого элемента и тем самым отбирает тепло у жидкости. С жидкости первого элемента испаряются молекулы,забирающие из него дополнительную энергию. Эти молекулы контактируют, сталкиваются со вторым элементом и передают ему дополнительную 2 энергию, то есть нагревают его. При этом в первом элементе происходит круговорот молекул, при котором эти молекулы, которые отдали энергию второму элементу, возвращаются назад в жидкость первого элемента, уже без дополнительной энергии,чтобы повторить испарение с поверхности первого элемента с дополнительной энергией. Испарение - это процесс, при котором с поверхности жидкости или тврдого тела вылетают молекулы,кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию взаимодействия молекул. Испарение сопровождается охлаждением жидкости. Конденсация - это явление обратное испарению. Если какая либо молекула вещества, будучи в газообразном состоянии, попадт в массу вещества находящегося в жидком состоянии, то средняя скорость всех молекул этой жидкости станет выше. Так как эта молекула принест с собой дополнительную энергию. При конденсации средняя температура вещества становится выше и вещество нагревается. В этом устройстве-прототипе есть недостатки. Первый недостаток прототипа в том, что температура воды в устройстве изменяется немного. Второй недостаток в том, что нет возможности накапливать и концентрировать высокую температуру. В основу изобретения положены задачи осуществить большую разницу между низкой и высокой температурами вещества, накапливать и концентрировать высокую температуру. Для решения поставленной задачи в известном устройстве, основанный на том, что односторонняя передача энергии происходит в двух ступенях,предлагается применить множество подобных ступеней. В двух ступенях разделение температур происходит незначительно. Но если этих ступеней множество - больше двух, то разделение температур происходит более заметно. Концентрация высокой температуры происходит в верхней ступени из-за того, верхняя ступень закрыта и жидкость не имеет возможности испарения. Именно по этой причине возможна большая разница между низкой и высокой температурами вещества и концентрация высокой температуры вещества. Устройство изобретения поясняется чертежами. На чертежах фиг.1-4. На фиг.1 показан прототип, разделение тепловой энергии в с двумя ступенями. На фиг.2 показан независимый охладитель со многими ступенями. На фиг.3 показаны независимый охладитель со многими ступенями, теплоизоляционные стенки,перегородки, разделители потоков, восходящие и вниз идущие потоки движущихся молекул газа и жидкости. На фиг.4 показаны независимый охладитель,который имеет форму расширенную внизу и ссуженную верху,нижний и верхний теплообменник. Независимый охладитель предполагает наличие механизма, состоящего из двух или более ступеней разделения тепла. Ступень состоит из двух слоев. Первый слой 1(фиг.1, 2, 3, 4) - жидкостный. В нем находится жидкость. Второй слой 2 (фиг.1, 2, 3, 4) - газовый. В нм находится газ и он расположен над жидкостным слоем 1. В газовом слое 2 (фиг.1, 2, 3, 4) происходят движения потоков молекул газа - испаряющихся и конденсирующихся. В фиг.1, 2 показано - движение испаряющейся молекулы 3 (фиг.1, 2), направление е движения показано стрелкой верх, и обратное движение конденсирующейся молекулы 4 (фиг.1, 2),направление е движения показано стрелкой вниз. Если к одной ступени 5 (фиг.1, 2, 3, 4) присоединить другую ступень 6 (фиг.1, 2), таким образом, чтобы жидкостный слой 1 (фиг.1, 2, 3, 4) одной ступени 6 находился бы над газовым слоем 2 другой ступени 5, то получится механизм с двумя ступенями. Также можно создать механизм со многими ступенями. В нижней ступени 5 (фиг.1, 2,3, 4) находится холодная жидкость, в верхней ступени 6 находится жидкость с более высокой температурой, и между ними газовый слой 2, в котором находится газ. Молекул газового слоя 2 должно быть большое количество, достаточное для того, чтобы передать энергию от нижней ступени 5 к более верхней 6. Все эти молекулы должны достичь верхней ступени 6. Обратно в жидкостный слой 1 они возвращаются уже охлажднные. У прототипа изобретения всего две ступени нижняя 5 и верхняя 6 (фиг.1). Верхняя ступень 6 прототипа открыта и из жидкостного слоя 1 молекулы 7 испаряются (фиг.1) и тепло уходит в атмосферу. В прототипе в верхней ступени 6 (фиг.1) в качестве газового слоя является атмосфера. В том случае, если устройство имеет множество ступеней, разделение тепла произойдт более значительно. На фиг.2 и 3 показано множество соединнных ступеней. Если у ступени в жидкости есть какая-то определнная температура, то после того как к этой ступени подключили другую ступень, то у этих двух ступеней должна изменится температура. Температура нижней ступени понизится, а температура высшей ступени повысится, так как е энергия дополнится энергией из нижней ступени. Кроме того, что ступень приняла энергию, то также и дальше произойдт очередная передача энергии к другой ступени, выше стоящей. Таким образом в ступени, расположенной выше остальных накапливается тепловая энергия не только от одной, ниже е расположенной, но и от всех других ступеней. В независимом охладителе есть две крайние ступени. Одна самая крайняя ступень 8 (фиг.2, 4) предназначена для концентрации низкой температуры. Она расположена внизу. Другая самая крайняя ступень 9 (фиг.2, 4) предназначена для концентрации высокой температуры. Она расположена вверху. Независимый охладитель содержит корпус 10(фиг.3, 4), который должен быть теплоизолирован, и внутри которого находится множество ступеней. Ступени расположены одна над другой. Нижние ступени передают тепловую энергию верхним. Почему тепло будет передаваться от нижней ступени к верхней Между ступенями есть перегородки 11 (фиг.3, 4), которые разделяют газовый слой 2 нижней ступени и жидкостный слой 1 верхней ступени. Молекулы газа в газовом слое 2 имеют энергию движения, превышающие энергию движения молекулы жидкости в жидкостном слое 1 верхней ступени. Газ контактирует с перегородкой 11 и через не передат свою энергию жидкости. По этой причине жидкость в жидкостном слое 1 верхней ступени нагревается, а газ в газовом слое 2 нижней ступени остывает. Здесь между газовым слоем 2 и жидкостным слоем 1 обратного процесса передачи энергии от верхней ступени к нижней,происходить не должно. То есть передача тепловой энергии происходит только в одностороннем направлении. Перегородка 11 должна быть изготовлена из тврдого кристаллического материала. На поверхности жидкости 12 (фиг.3, 4) молекулы имеют свободное движение, и их скорость движения может намного отличатся от среднестатистического значения всех молекул в жидкости. Но в отличие от жидкости, в тврдом материале перегородки 11 молекулы имеют скорость движения мало отличающиеся от среднестатистического значения скорости всех молекул перегородки 11. Поэтому молекулы перегородки 11 не могут придать высокую скорость движения молекулам газа,контактирующим с ними. Между молекулами газа и перегородкой 11 должен быть контакт, но так же важно, чтобы на поверхности перегородки 11 не осаждались молекулы газа. Процесс столкновения молекул газа с перегородкой 11 - это не конденсация, так как при этом на поверхности перегородки 11 не должно происходить образования жидкости, и газ должен оставаться газом, а не переходить в жидкое состояние. Перегородка 11 может быть выполнена из материала, отталкивающего молекулы газа, то есть должна быть гидрофобной. Сколько молекул испарилось из жидкости,столько же должно и конденсироваться в жидкость. Процесс испарения происходит на поверхности жидкости 12 (фиг.3, 4), находящейся в жидкостном слое 1. На поверхности жидкости 12, находящейся в жидкостном слое 1 ступени происходит процесс конденсации,при котором в жидкость возвращаются испарившиеся молекулы. Но в отличие от испаряющейся молекулы 3,конденсирующая молекула 4 имеет более низкую энергию, так как эта молекула отдала часть своей энергии верхней ступени 6, и возвращается назад,чтобы соединится с жидкостным слоем 1. Внутри слоев происходит движение испаряющихся 3 и конденсирующихся 4 молекул. Молекулы могут перемешиваться и мешать друг другу. Из-за этого передача энергии может быть снижена. Движение молекул в жидкости и газе создают потоки,которые должны быть направленными и разделнными друг от друга. 3 Чтобы эти потоки не перемешивались, внутри ступеней есть разделители потоков 13 (фиг.3, 4). Эти разделители потоков 13 теплоизолированы. Их функция - разделять восходящие 14 (фиг.3, 4) и вниз идущие 15 (фиг.3, 4) потоки. Разделители потоков 13 стоят как газовых слоях 2, так и в слоях с жидкостью 1. Восходящие 14 и вниз идущие 15 потоки могут быть как в газовых слоях 2, так и в слоях с жидкостью 1. Разделители потоков 13 имеют форму конусообразного цилиндра с узкими и широкими отверстиями и вертикальное расположение оси вращения. Верхняя часть разделителя потоков 13 более узкая, чем нижняя часть. Широкие и узкие отверстия разделителя потоков 13 располагается параллельно поверхности жидкости. Разделитель потоков 13 для газового слоя находится полностью в газовом слое, а разделитель потоков 13 для жидкостного слоя находится полностью в жидкостном слое. Более широкая часть разделителя потоков 13 нужна для того, чтобы собирать газ, если он стоит в газовом слое, или соответственно жидкость, если стоит в жидкостном слое, чтобы затем образовался восходящий поток 14 газа или жидкости, устремлнный вверх, так как в этом потоке газ или жидкость является более тплой, по сравнению с другим вниз идущем потоком 15,находящемся в том же слое. Другой вниз идущий поток 15, если он находится в газовом слое, образуется после того, как молекулы газа отдали свою энергию через перегородку 11, и является более холодным и тяжелым, чем другой восходящий поток 14, находящийся в этом же слое. В жидкостном слое вниз идущий поток 15 образуется после того, как на поверхности жидкости 12 испаряются молекулы жидкости, и в следствие этого, оставшиеся молекулы жидкости теряют энергию, остывают и соответственно устремляются вниз. Разделители потоков 13 не дают перемешиваться двум потокам. И каждый поток идт по своему направлению. Чтобы тепло больше концентрировалось в крайней верхней ступени 9 (фиг.4), е нужно делать по размерам меньше, чем нижние. То есть независимый охладитель имеет форму которая ссужается к верху. Самая нижняя его часть является самой широкой и таким образом, тепло, которое будет передано в самую верхнюю ступень 9 будет сконцентрировано, так как объм верхней ступени 9(фиг.4) намного меньше объма самой нижней ступени 8 (фиг.4). Так как нижние ступени широкие по своим размерам, в таких ступенях можно ставить по несколько разделителей потоков 13 (фиг.4). В этом случае разделители потоков 13 одной ступени располагаются рядом друг с другом, при этом широкие отверстия должны быть в одной плоскости с такими же широкими отверстиями, а узкие отверстия в одной плоскости с узкими отверстиями. Эффективность работы независимого охладителя зависит от применяемых жидкостей. Независимый охладитель содержит множество ступеней,температура которых отличается друг от друга. 4 Предполагается, что каждая ступень будет иметь температуру более высокую, чем другая соседняя ступень, но расположенная ниже. Таким образом температура самых нижних ступеней будет намного отличаться от температуры самых высоких ступеней. Для обеспечения нормальной работы независимого охладителя, жидкость в каждой ступени не должна замерзать, и не должна кипеть. Но так как температура в разных ступенях различается, то и жидкость в разных ступенях должна быть соответствующей температуре ступени. То есть такая жидкость, как вода может применятся в ступени, температура которой,находится в пределах от 10 до 80. Если температура ступени от 10 и ниже, то вода в этой ступени не применяется. В этих ступенях применяется другие жидкости, которые не замерзают при минусовой температуре, например такие как спирт. Таким же образом в более высоких ступенях температура может быть выше 100 градусов по Цельсию, и вода будет кипеть при этом. В таких ступенях вода не применяется, но должны применятся другие жидкости, например скипидар,глицерин. Между двумя соседними ступенями передача тепла происходит до определнного момента, при котором наступает предел разделения температур. В этом случае при наступлении предела разделения температур, разница температур между ступенями самая максимальная и больше изменится не может. Крайняя нижняя ступень 8 (фиг.2, 4) является самой холодной, а крайняя верхняя ступень 9 (фиг.2,4) самой горячей. Их можно использовать в быту и промышленности соответственно в качестве холодильника и нагревателя. Для того, чтобы в этих ступенях соответственно низкая температура была как можно ниже, а высокая как можно выше, внутри этих крайних ступеней находятся теплообменники 16 и 17 (фиг.4). Для того, чтобы в крайней ступени для нагревания 9 (фиг.4) создать наиболее высокую температуру, необходимо дополнять энергию в самой крайней нижней ступени 8. Для этого в этой ступени расположен теплообменник 16. Его функция подогревать от тепла атмосферы крайнюю нижнюю ступень 8. Одна часть теплообменника 16 находится внутри крайней нижней ступени 8, другая его часть снаружи. Теплообменник 16 нагревается от температуры внешней окружающей среды и переносит тепло в крайнюю нижнюю ступень 8. Дальше тепло переходит от крайней нижней ступени 8 к более высоким ступеням и к самой крайней верхней ступени для нагревания 9, которая должна быть теплоизолированна. Таким образом повышается энергия внутри самой крайней верхней ступени 9, и в ней ещ больше увеличивается концентрация тепловой энергии. Для того, чтобы в крайней ступени для охлаждения 8 (фиг.4) создать наиболее низкую температуру, необходимо отбирать энергию в самой крайней верхней ступени 9. Для отбора тепла в этой ступени расположен теплообменник 17. Его функция отбирать тепло крайней ступени для нагревания 9. При помощи теплообменника 17 в верхней ступени 9 отбирается тепло и она охлаждается, и тепловая энергия из нижних, более холодных ступеней переместится в более высокие горячие ступени. При этом крайняя ступень 8 для охлаждения должна быть теплоизолирована. Таким образом понижается температура внутри самой нижней ступени и в ней увеличивается концентрация низкой температуры. Применение теплообменников 16 и 17 (фиг.4) возможно только по одному. Если используется теплообменник 16 для увеличения тепла в ступени 9, то не используется теплообменник 17. И наоборот, при использовании теплообменника 17 не используется теплообменник 16. Изобретение может быть использовано в быту и в промышленности в качестве холодильного устройства, и концентратора тепловой энергии. Важной особенностью изобретения является то обстоятельство, что для его работы не требуется посторонняя энергия. Работа независимого охладителя происходит сама по привлечения посторонней энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Независимый охладитель, содержащий корпус,внутри которого находятся ступени, состоящие из жидкостного и газового слов, расположенные одна над другой, с контактом газового слоя одной ступени с жидкостным слоем другой ступени,отличающийся тем, что содержит множество ступеней, в количестве более двух. 2. Независимый охладитель по п.1,отличающийся тем, что крайняя верхняя ступень закрыта. 3. Независимый охладитель по п.1,отличающийся тем, что жидкостные и газовые слои содержат разделители потоков. 4. Независимый охладитель по п.1,отличающийся тем, что в крайней нижней ступени и крайней верхней ступени расположены теплообменники.

МПК / Метки

МПК: F25B 29/00

Метки: независимый, охладитель

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/6-30051-nezavisimyjj-ohladitel.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Независимый охладитель</a>

Похожие патенты