Суперэжектор или способ безударного сложения потоков жидкости или газа.

Суперэжектор
или способ безударного сложения потоков жидкости или газа.
Открыт способ безударного сложения потоков жидкости или газа и
изготовлено устройство, в котором он реализуется. В устройстве нет камеры
смешения потоков, поэтому потерь на смешивания в нем нет. В
суперэжекторе складывается эксэргия потоков, поэтому назовем его
эксэрготрансформатором. Коэффициент инжекции может быть от 1 до 8.
Устройство заменит низкоэффективные эжектора, элеваторы и инжекторы.
Применение эксэрготрансформатора в энергетике, создает множество новых
энергосберегающих технологий.
Проблема.
Существующие эжекторы, инжекторы, гидроэлеваторы широко применяются
в различных отраслях промышленности, что подтверждает незаменимость их
свойств. Основной недостаток эжекторов – это необратимые потери на так
называемый «удар» в камере смешения, которые пропорциональные
коэффициенту инжекции. В камере смешения возникают противоточные
турбулентные вихре, поглощающие кинетическую энергию рабочего потока.
При малых коэффициентах инжекции эжектор эффективный, но при
коэффициенте инжекции более трех он превращается в дроссель, в камере
смешения которого основная часть кинетической энергии рабочего потока
превращается в тепло. Расчет струйного эжектора основан на эмпирических
формулах. Процесс превращения кинетической энергии в тепло подобен
столкновению абсолютно не упругих шаров, поэтому и называется потери на
«удар». Низкий КПД эжектора не устраним, так как максимальная скорость в
эжекторе на выходе из сопла, поэтому возле сопла максимальное разряжение,
из - за которого образуется вихрь, поглощающий кинетическую энергию.
Решение проблемы.
Открыт способ безударного сложения потоков газа и изготовлено
устройство, в котором он реализуется. В устройстве нет камеры смешения
потоков, поэтому противоточные турбулентные вихре в нем возникнуть не
могут. Устройство и способ представляют собой Ноу - Хау. Суперэжектор
(эксэрготрансформатор) это принципиально новое устройство, которое не
только заменит существующие эжектора, но и создаст сотни новых
энергоэффективные технологий в энергетики.
Планируемый выход на рынок.
Необходимо, не раскрывая Ноу-хау как можно дольше.
Разработать и освоить производство максимально большое количество
различных энергосберегающих и энергоэффективных
эксэрготрансформаторных технологий. Смысл в том, что эффект от
внедрения эксэрготрансформатора будет огромный, поэтому будут
попытки дальнейшего усовершенствования технологий на его
применении, поэтому необходимо быть всегда впереди.
Финансовые вопросы.
Заключается договор с инвестором, по которому управление проектом
передается инвестору. Совместно участвуем в проектировании,
изготовлении и испытании рабочих вариантов образцы продукции. По
результатам испытания, образцы направляются в серийное производство.
Расчет
обратимых процессов в эксэрготрансформаторе.
Примем начальные условия.
Параметры наружного воздуха: Тн. = 288°К. Рн. =100000Па. V=0,8352м2/кг.
Параметры рабочего воздуха: Тр.=859,6°К. Рр. =189300Па.
Удельную теплоемкость примем постоянную: Ср. = 1КД/кг. град.
Теоретически обратимые процессы могут быть при неизменной массе,
участвующего в процессе изменения состояния рабочего тела или равенстве
масс пассивного и активного тела, поэтому примем, что на один килограмм
рабочего воздуха всасывается в эксэрготрансформатор один килограмм
наружного воздуха.
Иллюстрация расчета и происходящих процессов изменения состояния газа,
показана в T-S диаграмме.
Рабочий воздух в процессе 1-2 адиабатном расширении достигает звуковой
скорости и входит в канал эксэрготрансформатора с температурой
Та.=716,2°К. и давлением Ра. =100000Па. Двигаясь в канале, рабочий газ
создает в нем критическое разряжение «потенциальную яму» процесс 2-4.
Наружный воздух, реализуя разряжение «потенциальной ямы» процесс 5-6,
со звуковой скоростью входит в канал эксэрготрансформатора, где
встречается с рабочим газом.
Свойство потенциальной ямы таково, что рабочее тело, проходя
потенциальную яму, не изменяет свои параметры. Сумма свойств,
проходящих «потенциальную яму» двух тел, также остается неизменной.
Процесс энергообмена состоит в следующем: Рабочий газ, выходя из
потенциальной ямы, изотермически сжимается процесс - линия 4-4, отдавая
тепло холодному воздуху в процессе 6-5. Холодный воздух, получив тепло,
возвращается в исходное состояние, т.е. его давление, температура и
удельный объём соответствуют первоначальному состоянию точки 5.
Одновременно дублируется изотермический процесс – линия 1-1.
Результат этих процессов:
Возросла кинетическая энергия рабочего газа процесс 1- 12, за счет
преобразования тепла в эксэргию. (Обратный процесс в холодильнике).
А = 1,015×(859,6 – 620) = 1.015×239.6 = 243.2 КДж.
Точка 9 является центром сложения, относительно которого изобары равны:
7-9 = 9-11= 199.4.
Точка 9 является центром сложения, относительно которого изохоры равны:
5-9 = 9-10 = 257.
Избыточная кинетическая энергия 1-3 складывается с энергией точки 9, и
получаем полную кинетическую энергию точка 10.
(859.6 – 802): 2 + 545 = 28.8 +545 = 573,8.
Проверим баланс на входе и выходе из канала эксэрготрансформатора.
На входе:
G =1кг. рабочего воздуха с кинетической энергией
Ак. = Ср(859.6 – 716.2) = 1,015× 143,4 = 145,6КДж.
G =1кг. наружного воздуха с кинетической энергией, полученной за счет
энергии рабочего воздуха. Ак = Ср(288 – 240) = Ср× 48 = 48,7КДж.
Итого: Ат. об. = 145,6 +48,7 = 194,3КДж.
На выходе:
G = 2кг. Тв.= 573,8°К. Ак. = Ср(573.8 – 454.2) × 2 = 243.2КДж.
Увеличения эксэргии произошло за счет разности температур рабочего
воздуха и наружного воздуха. Аэ = Ср(716 -620) =97,4КДж.
Часть кинетической энергии остаётся неизменной процессе изменения
состояния: А.неизменная =(859,6 - 802) × 1,015 = 58,5КДж.
Расчет
необратимых процессов в эксэрготрансформаторе.
Примем начальные условия.
Параметры наружного воздуха: Тн. = 288°К. Рн. =100000Па. V=0,8352м2/кг.
Параметры рабочего воздуха: Тр.=1059°К. Рр. =393000Па.
Удельную теплоемкость примем постоянную: Ср. = 1КД/кг. град.
Необратимость процесса вызвана тем, что масса всасываемого воздуха может
превосходить массу рабочего тела, а на оборот, физически невозможно.
Примем, что на один килограмм рабочего воздуха всасывается в
эксэрготрансформатор два килограмма наружного воздуха.
Иллюстрация расчета происходящих процессов изменения состояния газа,
показана в T-S диаграмме.
Рабочий воздух в процессе 1-2 адиабатном расширении достигает
сверхзвуковой скорости и входит в канал эксэрготрансформатора с
температурой Та=716,2°К и давлением Ра. =100000Па. Двигаясь в канале,
рабочий газ создает в нем критическое разряжение «потенциальную яму»
процесс 2- 3.
Наружный воздух, реализуя разряжение «потенциальной ямы», процесс 5-6,
со звуковой скоростью входит в канал эксэрготрансформатора, в котором
начинается его энергообмен с рабочим газом.
Процесс энергообмена состоит в следующем: Рабочий газ, выходя из
потенциальной ямы, изотермически сжимается, процесс - линия 3-4, отдавая
тепло холодному воздуху, процесс 6-5. Холодный воздух, получив тепло,
возвращается в исходное состояние, т.е. его давление, температура и
удельный объём соответствуют первоначальному состоянию точки 5.
Одновременно дублируется изотермический процесс – линия 1-1и 4-4.
В движущемся потоке рассмотрим характерную точку 10, в которой
заканчивается процесс изотермического сжатия рабочего газа, параметры
точки следующие: Р.=189300Па, Т=744,4 °К. и кинетическая энергия потоков
1- 3. Ак.=(1059-620) × 1,015 = 439×1,015 =445,6КДж.
Аналогично обратимому процессу, происходит сложения потоков в точке 9,
с параметрами Р=189300Па, V=0,8352кг/м2, Т=545°К. и кинетическую
энергию Ак. = (1059-802) × 1,015 = 260,8КДж.
Учитывая, что масса холодного воздуха 2кг, а горячего 1кг, то второй
килограмм холодного воздуха нагревается за счет изотермического сжатия
кинетической энергии Ак. Процесс по линии 9. Определяем выделившуюся
теплоту изотермического сжатия и найдем на изобаре Р. = 189300 Па. точку 8
с температурой Т.=416,5°К, по которой найдем точку 11 адиабатного
расширения общего потока, параметры которой Р.= 100000Па, Т=347°К.
Результат этих процессов:
Затраченная кинетическая энергия рабочего газа процесс 1- 2, равная
(1059 – 716,2) × 1 × 1,015 = 342,8× 1,015 = 347,9КДж. возросла
за счет преобразования тепла в эксэргию.
Аоб. = (545-347) ×3× 1,015 = 594 КДж.
Увеличение эксэргии в процессах равно 594 – 347,9 = 246КДж.
Ждем вопросов и предложений.