Техника - молодёжи 2006-12, страница 17
www.tm-magazin ,ru 15 Обратный осмос, высокая температура, выделение ведомого вещества, отдача тепла циклу генерации Полость ведомого Полость раствора с растворителем Полость с растворителем Магистраль подачи ведомого раствора Магистраль подачи ведомого растворимого вещества Полость ведомого раствора Прямой осмос, растворение ведомого вещества, отбор тепла от цикла генерации и (возможно) от выделяющегося ведущего вещества Магистраль растворителя Теплообменник на встречных потоках Магистраль подачи ведущего раствора Теплообменник на встречных потоках Полость ведущего раствора Прямой осмос, наивысшие температура и осмотическое давление, подвод тепла от внешнего источника или локального теплового насоса Полость с растворителем Насос прокачки Магистраль подачи ведущего растворимого вещества Обратный осмос, низкая температура, выделение ведущего вещества, сброс тепла наружу или его передача (перекачка локальным тепловым насосом) к растворяющемуся ведомому веществу обменник, где вода будет нагреваться, а раствор остывать во встречном движении. Обращаем внимание читателей и на тот факт, что для работы такого цикла преобразования энергии не используется пар, а следовательно, не нужна дорогая и сложная в изготовлении паровая турбина, достаточно гидромотора и/или гидротурбины. Однако существует серьезная возможность существенно улучшить и эту схему. Всё дело в том, что разные вещества растворяются с разными тепловыми эффектами, причём зачастую создаваемые ими осмотические давления существенно отличаются от теоретически предсказанных законом Вант-Гоффа. Существуют вещества, требующие для своего растворения довольно больших затрат тепловой энергии и при этом создающие меньшее осмотическое давление, и вещества, растворяющиеся при малой теплоте, но создающие большее осмотическое давление. Связано это с особенностями диссоциации веществ в конкретном растворителе. Либо при одном и том же тепловом эффекте растворения растворы могут создавать разные осмотические давления. Таким образом, если использовать пару таких веществ на одном растворителе и свести их в общий контур, то можно получить систе му, преобразующую тепловую энергию в электрическую с коэффициентом полезного действия, превышающим 85%. Хотя ничто не мешает создать установку и на раздельных контурах с разными растворителями, связанных между собой теплообменниками и передачей механической энергии. Кратко поясним работу такой схемы. Итак, имеем два вещества с разными тепловыми эффектами и близкими осмотическими давлениями. Если соединить два таких раствора селективной мембраной, пропускающей только растворитель, то растворитель не будет перемещаться между этими растворами. Теперь соединим две такие ёмкости с мембранами трубками так, что ёмкости с раствором одного типа будут связаны трубкой, а сами ёмкости будут находиться при разных температурах. Никакого движения растворителя не будет, и нам придется задействовать насос. Но обратим внимание на то, что энергия, потребляемая насосом крайне мала по сравнению с тепловой энергией, которую сможет поднять такой насос на высокий уровень. Дело в том, что насосу придет-ся просто преодолеть сопротивление мембран, для чего нужен перепад давления в несколько атмосфер. Т.е. отопительный коэффициент будет очень велик, а температурный перепад может составить до 100— 150 С или больше. Такой перепад позволит организовать термодинамический цикл с применением генерирующего осмотического контура, как это было сказано выше. Но ёмкости с растворами не обязательно должны соединяться друг с другом через одну мембрану. Их можно соединить и через две мембраны и трубки, проводящие растворитель, а это позволит разнести ёмкости по температуре, как на верхнем температурном уровне, так и на нижнем, чем компенсировать небольшие разницы в осмотических давлениях либо избавиться от дополнительного генерирующего контура, включив гидромотор непосредственно в контур. Совершенно очевидно, что возможно большое разнообразие реализации такого рода термодинамических циклов. Все выгоды применения этих циклов преобразования энергии на основе растворов также достаточно очевидны. Например, Франция, 80% энергетики которой обеспечивается ядерными электростанциями, сможет практически удвоить свой энергетический потенциал без строительства новых электростанций просто за счёт увеличения КПД термодинамических циклов. Ой |
