Устройство для преобразования солнечной энергии в механическую работу

Изобретение относится к гелиоэнергетике. Устройство для преобразования солнечной энергии в механическую работу представляет собой герметичный парник, работающий от изохорного процесса при помощи жалюзи и поршня. Оно имеет второй аналогичный парник, соединенный поршнем, и углекислый газ внутри находится под начальным давлением не более 60-65 атм. Техническим результатом является повышение мощности устройства. 4 ил.

 

Область техники

Солнечная энергетика.

Уровень техники

Известны аналоги - изобретение RU №20130658, МПК F03G 7/06, 30.05.94 г. - где нагревают газ от солнца в герметичном парнике, работающем по изохорному процессу при помощи жалюзи.

Заявленное устройство, фиг.1-4, также работает по изохорному принципу, также имеет двухпарниковую систему - левую и правую секции - поз. 1, 2. Но жалюзи выполняют другую функцию - работая как экран, затеняя устройство от луча солнца. У аналога они служат для открытия и закрытия протока газа в охладительную камеру.

Известен и прямой аналог - RU №2232949 С2, 7 F24J 2/16, 2/42 - имеющий похожий принцип работы, но не может работать при большом начальном давлении газа внутри устройства - парника.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для преобразования солнечной энергии в механическую работу, представляющем собой герметичный парник, работающий от изохорного процесса, при помощи жалюзи и поршня, согласно изобретению имеется второй аналогичный парник, соединенный поршнем, и углекислый газ внутри находится под начальным давлением не более 60-65 атм.

Техническим результатом является повышение мощности устройства - фиг.1-4 - за счет повышения начального давления газа внутри устройства, вплоть до критического, закачав заранее его через клапаны 15 равномерно в секции парников 1, 2.

К примеру, критическое давление по углекислому газу около 73 атм при температуре 31°С. Естественно стенки устройства и т.п. должны быть выполнены из прочного материала, но по возможности не толстого.

Из формулы изохорного процесса видно, что давление Р - конечное прямо зависит от давления Р - начального

Р₁ - давление конечное;

Р₀ - начальное;

t - разница температур.

Она подтверждает частично технический результат, говоря о произведенной лишь работе (А), но не говоря о времени, а мощность, как известно, зависит от времени. Т.е. газ в устройстве должен нагреться за одно время - как при 1 атм, так и при 10 атм и более начального давления.

Закон Каломметрии (теплоемкости) газов - (как бы) против, говоря, что нельзя нагреть к примеру - газ углекислый - 1 атм 1 куб.м - массой 2 кг и 1 куб.м - массой почти 400 кг при 70 атм за один промежуток времени.

Автор предположил, что это в принципе возможно, т.к. основная часть тепла (энергии) идет на нагрев пустоты - (вакуума) - промежутка между молекулами газа. Вакуум очень теплоизоляционен. Это свойство используется в промышленности (термосах и т.п.). Скорость (время) прогрева нетрудно проверить практически.

Взять две одинаковые емкости (баллоны и т.п. с датчиками температур) один под давлением - 1 атм газа другой 10 или более. Поместить в холодное помещение временно (холодильник и т.п.), потом резко перенести обратно в теплое - убедимся в синхронности подъема и падения температур.

Заявленное устройство - фиг.4, имеет две секции в виде герметичных парников - левую 1 и правую 2 - одинаковых и прикрепленных (приварены и т.п.) к платформе 4.

Технологический чертеж парника секции - фиг.3. Он состоит из 4-х стенок (боковых) - 7, 8, 9, 10 - вид плоскостей из металла внутри имеют строительную поверхность одинаковых размеров: угол В 70°, Е и К по 55°. Имеется входное “стекло” 3 - крепится герметично, вид плоского квадрата САЕК - фиг.4, из любого прозрачного материала - твердого, способного удержать давление газа.

Фиг.3 парника известна из аналога. Обе секции 1 и 2 соединены поршнем 5, складывающимся в вид “гармони”, полым внутри, как и место соединения с секциями - для протока газа. Поршень посередине разделен перегородкой 6. Все соединения герметичны. Перегородка из металла 6. Сам поршень - плотная резина, кожа и т.п., способный выдержать большую нагрузку. Поршень 5 ходит внутри не менее 3-х прутов 14, которые прикреплены к стенкам секций для правильного движения его (поршня). Пруты - из прочного металла, имеют круглое сечение, диаметр не менее 1 см при 1 куб.м устройства.

Имеются жалюзи 12 из сплошного и твердого материала - вид плоского квадрата. Двигаясь по роликам 11 (которые прикреплены сверху и снизу вдоль устройства - фиг.4) от одной секции к другой, жалюзи затеняют их поочередно от луча (света). Чем меньше света попадает при этом, тем лучше для работы устройства. Движение жалюзи проводится через определенный промежуток времени - в будущем автоматически.

Размер устройства к поршню 1 к 1000 раз, т.е. если 2-е секции - 2 куб.м, то размер поршня около 2-3 дм³. Ролики 11 прикреплены к платформе 4 крепежем (уголки из металла и т.п.) - фиг.1, 4.

Мощность устройства нетрудно просчитать по теплоемкости газа, зная среднюю скорость подъема и падения температуры в секциях парника (фиг.3).

При эксперименте или работе устройства надо учитывать рабочее давление (газа), возникающее при подъеме температуры.

Т.е. при критическом давлении 73 атм по углекислому газу - начальное давление должно быть не более 60-65 атм.

Краткое описание чертежей.

Фиг.1 - вид устройства сзади.

Фиг.2 - вид устройства сбоку.

Фиг.3 - технологический чертеж парника (секции).

Фиг.4 - вид устройства спереди (от солнца). Цифры 1 - левая и 2 - правая - секции парников, 3 - входное “стекло”, 4 - платформа с крепежем, 5 - поршень, 6 - перегородка поршня, 7, 8, 9, 10 - стенки секций парников, 11 - ролики, 12 - жалюзи (у фиг.4 - пунктиром), 14 - удерживающие пруты вдоль движения поршня, 15 - клапаны для закачки газа.

Осуществление изобретения

Заявленное устройство может работать в статическом состоянии, направленным строго на сторону движения солнца, но с большим эффектом при помощи механизма, вращающего платформу 4 по вертикали и горизонтали - под углом 90° луча к входному “стеклу” 3.

Описание средств наведения, слежения и т.п. (за солнцем) не входит в рамки этого описания.

Динамика.

Когда жалюзи 12 закрывают левую секцию 1 от солнца (света) - внутри парника произойдет резкое падение температуры газа и давления. Газ, сжимаясь, будет втягивать поршень 5 внутрь секции. парника (1).

В то же время в правой секции 2 нагретый газ в парнике от солнца будет производить давление на поршень 5 и перегородку 6, двигая ее (6) в сторону секции 1, т.е. в том же направлении.

Обратное движение поршня 5 произойдет после перемещения жалюзи 12 от левой секции 1 к правой 2 по роликам 11. К перегородке 6 можно прикрепить любой механизм (с помощью рычага и т.п.).

Устройство для преобразования солнечной энергии в механическую работу, представляющее собой герметичный парник, работающий от изохорного процесса при помощи жалюзи и поршня, отличающееся тем, что имеет второй аналогичный парник, соединенный поршнем, и углекислый газ внутри находится под начальным давлением не более 60-65 атм.