Техника - молодёжи 2008-01, страница 40
ДЕИ НАШИХ ЧИТАТЕЛЕЙ 2008 №01 ТМ постоянном давлении, постоянной температуре и практически неизменной энтропии рабочего тела, но с подводом внешнего тепла, которое полностью преобразуется в работу. Соответственно, при низкой температуре и обратном процессе тепло, равное внешней работе (а здесь оно меньше), выделяется уже при низкой температуре. Именно это уникальное сочетание термодинамических режимов ведёт к высокой эффективности предлагаемой машины. Сохраняется ли тепловая энергия в процессе охлаждения цилиндра? Вообще говоря, можно представить себе некий закольцованный конвеер из микроцилиндров, обменивающихся теплом на встречных потоках. Пусть в процессе нагрева -охлаждения мембраны в микроцилиндрах некоторым образом перестают двигаться и отпускаются только в крайних температурных точках, где и совершается работа силами осмотического давления или против этих сил. Поскольку теплота растворения и теплоёмкость содержимого каждого из цилиндров равны, а работа в процессе нагрева или охлаждения не совершается, то в теплообмене на встречных потоках, состоящих из микроцилиндров, потери тепла отсутствуют, и цикл замыкается. Но можно предложить более реалистичные варианты, один из них -на рис. 3. Справа вверху находится ёмкость с мембраной, в которой растворяется соль1. Сюда слева приходит вода из полости с чистой водой, где её давление минимально. Вода поступает сквозь полупроницаемую мембрану (на схеме это перемещение воды обозначено прозрачной стрелкой). Во всей системе раствор соли1 создаёт максимальное осмотическое и гидравлическое давление. К этой ёмкости подводится как тепло извне, так и от ёмкости, где осаждается соль2 (обозначено стрелками и значком Q). Далее насыщенный раствор соли1 подаётся в теплообменник. Здесь он остывает, и часть соли выделяется из раствора по причине температурного нарушения равновесия раствора. Холодный насыщенный раствор соли1 вместе с её же кристаллами попадает в правую часть блока с единой мембраной. Это холодный блок, здесь температура цикла минимальна. Поскольку гидравлическое давление в этой ёмкости равно давлению в горячем блоке, а осмотическое -намного ниже, вода переходит в левую часть холодного блока с единой мембраной, как это показано прозрачной стрелкой. Соль1 при этом выделяется из раствора, а тепло кристаллизации передаётся в левую половину блока с единой мембраной и частично сбрасывается наружу. Затем соль1 через теплообменник, где она нагревается, подаётся в горячий блок с мембраной. Поскольку оба идущих через теплообменник потока перемещаются между ёмкостями с одинаковым гидравлическим давлением, то работой на это перемещение мы в рассматриваемом идеальном случае пренебрегаем из-за её очевидной малости. Итак, вода перемещается из правой в левую часть холодного блока с единой мембраной. Гидравлическое давление здесь меньше, чем в правой части, но некоторое повышение гидравлического давления создается за счёт осмотического давления растворяющейся в режиме насыщения соли2. Растворение соли2 требует некоторого количества тепла, которое подаётся справа выделяющейся из раствора солью"!. Далее насыщенный раствор с необходимым количеством кристаллов со-ли2 подаётся в теплообменник, где он нагревается, и растворяются все кристаллы. Тепловые эффекты растворения соли2 и выделения соли1 из раствора в теплообменнике равны,равны теплоёмкости и массы солей и растворов, поэтому тепловой баланс в теплообменнике соблюдается (равен нулю). Далее в горячем блоке с мембраной из-за перепада гидравлических давлений происходит перетекание воды в часть ёмкости с чистой водой. Это перетекание происходит против сил осмотического давления, поэтому давление воды в ёмкости с чистой водой меньше, чем давление раствора, но всё ещё достаточно велико. Нарушение равновесия раствора приводит к выделению соли2, что сопровождается выделением тепла, которое утилизируется растворяющейся солью1. Полученная при некотором, достаточно большом, давлении чистая вода подаётся на вход гидротурбины, приводящей в действие генератор. Далее вода при минимальном давлении поступает в предмембранную полость блока, где растворяется соль1. Так образуется замкнутый термодинамический цикл. Таким образом, работа представленной тепловой машины сопровождается уменьшением энтропии. Это означает, что с помощью этой машины может быть построен двигатель, не нуждающийся в высокотемпературном источнике тепла. Источником тепла для такой машины может стать тепловой насос. Поскольку КПД этой машины выше КПД идеального цикла Карно, то машина в состоянии приводить в действие тепловой насос, не только полностью возвращая сбрасываемую при низкой температуре тепловую энергию, но и изымая из окружающей среды ещё некоторое количество тепловой энергии. Оставшаяся часть тепловой энергии преобразуется в полезную работу. Так тандем из двухкомпонентной машины и теплового насоса способен создать двигатель с КПД=100%. Вообще говоря, подобного рода машина может быть создана и для солей, линии растворимости которых не обязательно совпадают точно. Ш Андрей Пелипенко, инженер, Николай Колисниченко, инженер а Продажа копировальной техники RICOH ^В frS^k. Техническое обслуживание и ремонт копировальной, на войковской^ множительной и факсимильной техники RICOH , Обеспечение расходными материалами для офисной техники ведущих производителей CANON, KYOCERA, HP, SHARP, EPSON, PANASONIC, XEROX ,'j 125171, Москва, Ленинградское шоссе, д. 16 Тел.: 156-1638,156-4174,156-4034 ^--Jt'» http: www.ivk-ricoh.ru e-mail: ivk@ivk-ricoh.ru 38 |
