Модель гейзера


 


Владельцы патента RU 2572147:

Культин Юрий Владимирович (RU)

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при моделировании, проектировании и сооружении установок использования геотермальной энергии. Модель гейзера состоит из нижней камеры - камеры выброса жидкости, вышерасположенной камеры приема выброшенной из нижней камеры жидкости, соединенной с нижней камерой камеры накопления упругой энергии газа, под действием которого происходит выброс жидкости, источника упругой энергии газа, двух трубопроводов, соединяющих верхнюю и нижнюю камеры. Один трубопровод служит для подачи жидкости из верхней камеры в нижнюю, а второй - для выброса из нижней камеры жидкости и газа в верхнюю. При этом нижний конец первого трубопровода располагается ниже нижнего конца второго трубопровода, а верхний конец второго трубопровода находится выше верхнего конца первого трубопровода. Нижняя камера объединена с камерой накопления упругой энергии газа, верхняя камера герметично изолирована, кроме теплообмена, от окружающей среды, в качестве жидкости выброса используются легкокипящие жидкости, а в качестве газа - насыщенный пар жидкости выброса, источником упругой энергии является источник тепла, располагаемый рядом с камерой выброса жидкости. Использование изобретения позволяет создать модель со всеми основными элементами природного гейзера, такими как подводящий канал, выбрасывающий канал, полость накопления упругой энергии пара и другие. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при моделировании, проектировании и сооружении установок использования геотермальной энергии.

Известны различные модели природных гейзеров, например, такие как приведенные в описании изобретений к патентам РФ №2015574 и №2331815. Модели по этим изобретениям нельзя считать близким отражением природных гейзеров в основном из-за наличия в них большого количества движущихся механических частей в виде обратных клапанов, запирающих устройств и других конструктивных элементов, не присущих природным гейзерам, что и является их главным недостатком.

Известно также устройство модели гейзера по патенту на изобретение РФ №2020288, которое по технической сущности наиболее близко к заявленному и поэтому принимается за прототип. В этом устройстве, состоящем из таких основных конструктивных элементов, как камера для выбрасываемой жидкости, камера для ее приема, камера накопления упругой энергии газа, под действием которого происходит выброс, трубопроводы для подачи жидкости в камеру выброса и выброса из нее жидкости и газа, реализована чисто гидравлическая схема гейзера. Каких-либо движущихся частей в ней нет, что и приближает работу этой модели в наибольшей степени к режиму работы природного гейзера, т.е. к режиму, в котором равномерно чередуются периоды выброса жидкости и газа с периодами их остановок.

Однако и в этой модели остались ряд недостатков. К ним относятся следующие. Использование энергии сжатого воздуха вместо тепловой энергии, как в природном гейзере, не позволяет в достаточной мере оценить влияние этой энергии на высоту, частоту и объем выбрасываемой жидкости. В устройство также необходимо подавать постоянно сжатый воздух, который затем выносит с собой в виде аэрозолей жидкость, что затрудняет его долговременное использование. Недостатком является также его достаточно сложная техническая и технологическая схема, что не позволяет изготавливать небольшие, миниатюрные модели.

Задачей изобретения является создание простой и надежной модели природного гейзера, позволяющей наглядно вести оценку и результаты действующих в ней сил и без подпитки извне какими-либо веществами.

Для решения этой задачи разработано устройство модели гейзера, состоящее из нижней камеры - камеры выброса жидкости, вышерасположенной камеры приема выброшенной из нижней камеры жидкости, соединенной с нижней камерой камеры накопления упругой энергии газа, под действием которого происходит выброс жидкости, источника упругой энергии газа, двух трубопроводов, соединяющих верхнюю и нижнюю камеры, один из которых служит для подачи жидкости из верхней камеры в нижнюю, а второй - для выброса из нижней камеры жидкости и газа в верхнюю, при этом нижний конец первого трубопровода располагается ниже нижнего конца второго трубопровода, а верхний конец второго трубопровода находится выше верхнего конца первого трубопровода, и отличающееся тем, что нижняя камера объединена с камерой накопления упругой энергии газа, верхняя камера герметично изолирована, кроме теплообмена, от окружающей среды, в качестве жидкости выброса используются легкокипящие жидкости, а в качестве газа - насыщенный пар жидкости выброса, источником упругой энергии является источник тепла, располагаемый рядом с камерой выброса жидкости. В качестве жидкости выброса может быть использован этиловый спирт.

При таком составе и пространственном расположении конструктивных элементов устройства, не известных из литературных источников, обеспечивается проявление его следующих основных положительных свойств (технических результатов) относительно прототипа и аналогов.

Объединение камеры выброса жидкости и газа с камерой накопления упругой энергии газа позволяет вместе с другими элементами осуществить миниатюризацию устройства с сохранением всех свойств и признаков природного гейзера. При этом размеры модели могут быть уменьшены до размеров средней пробирки. Малые размеры модели упрощают ее применение для решения практических задач/ например, для моделирования и проектирования устройств использования геотермальной энергии.

Герметизация камеры приема выброшенных из нижней камеры жидкости и газа от внешней среды, кроме теплообмена с ней, позволяет сохранить действующие флюиды внутри модели и обеспечить тем самым долговременную работу в режиме гейзера.

Использование легкокипящих жидкостей в качестве жидкости выброса обеспечивает возможность работы модели вблизи комнатных температур. Это существенно упрощает техническую схему модели и возможность создания внутри нее газовой атмосферы с преобладанием в ней насыщенного пара жидкости выброса. Работа же модели в атмосфере насыщенного пара обеспечивает ее непрерывную работу в режиме природного гейзера.

Использование этилового спирта в качестве жидкости выброса обеспечивает, в связи с его хорошей смачиваемостью прозрачных частей модели, надежное наблюдение и управление работой модели. В этом отношении использование воды в качестве жидкости выброса является непригодным, главным образом, из-за образования на прозрачных частях модели не стекающих конденсационных капель. Кроме того, этиловый спирт является наиболее безопасным и безвредным из известных легкокипящих жидкостей, например, таких как этиловый эфир, ацетон, метиловый спирт и др.

Устройство модели иллюстрируется рис. 1, на котором видно: 1 - герметизирующая заглушка; 2 - верхняя камера - камера для выброшенных жидкости и газа; 3 - перегородка между верхней и нижней камерами; 4 - трубопровод для подачи жидкости из верхней камеры в нижнюю; 5 - жидкость выброса; 6 - нижняя камера - камера для жидкости и накопления упругой энергии газа; 7 - трубопровод для выбрасываемых жидкости и газа; 8 - наконечник для формирования выбрасываемой струи жидкости. На этом рисунке не показан располагаемый рядом с нижней камерой какой-либо источник тепла (горячая вода, струя теплого воздуха и др.), но необходимый для работы модели. Отметим, что верхняя и нижняя камеры могут быть разнесены друг от друга и соединены только трубопроводами 4 и 7.

Пример реализации изобретения представлен в виде модели малого размера. По этому примеру модель состоит из стеклянной пробирки среднего размера, которая (см. рис. 1) разделена резиновой перегородкой 3 на верхнюю 2 и нижнюю 6 камеры. Сверху пробирка оборудована герметичной пробкой 1. Через перегородку 3 проходят пластиковые трубки 4 и 7. После заполнения нижней части нижней камеры этиловым спиртом 5 и вакуумирования пробирки до давления насыщенных паров этилового спирта пробирка закрывается пробкой 1, после этого модель готова к работе.

Для этого помещают нижнюю камеру модели в нагретую воду. Под действием повышенной температуры давление пара в нижней камере растет и он начинает вытеснять спирт в трубку 7. После достижения пара нижнего конца трубки 7 происходит прорыв его в эту трубку и соответственно выброс из нее жидкости в виде фонтана и затем пара. После выброса давление паров в обеих камерах становится одинаковым, в результате чего происходит стекание по трубке 4 выброшенной жидкости и сконденсировавшегося пара из верхней камеры в нижнюю. Затем происходит новый цикл вытеснения, выброса и стекания жидкости и так далее, пока существует разность температур в верхней и нижней камерах, т.е. происходит работа модели в режиме природного гейзера. При этом чем выше скорость подвода тепла и разность температур, тем больше частота выбросов жидкости и высота их фонтанных струй.

Таким образом, использование изобретения позволяет создать модель со всеми основными элементами природного гейзера, такими как подводящий канал (трубопровод 4), выбрасывающий канал (трубопровод 7), полость накопления упругой энергии пара (камера 6) и др. При этом появляется возможность провести оценку взаимосвязей между ними, источником тепла и основными показателями работы гейзера.

Следует отметить, что модель, выполненная по приведенному выше примеру может также найти бытовое применение. При погружении модели, например, в стакан с излишне нагретой жидкостью она может сыграть роль охладителя и показать по высоте фонтанчика как степень излишнего нагрева, так и величину охлаждения.

1. Устройство модели гейзера, состоящее из нижерасположенной камеры выброса жидкости и газа, вышерасположенной камеры приема выброшенных жидкости и газа, камеры накопления упругой энергии газа, под действием которого происходит выброс жидкости и газа, источника упругой энергии газа, двух трубопроводов, соединяющих камеры выброса и приема жидкости и газа, один из которых служит для подачи жидкости из верхней камеры в нижнюю камеру, а второй - для выброса из нижней камеры жидкости и газа в верхнюю камеру, при этом нижний конец первого трубопровода располагается ниже нижнего конца второго трубопровода, а верхний конец второго трубопровода находится выше верхнего конца первого трубопровода, отличающееся тем, что нижняя камера объединена с камерой накопления упругой энергии газа, верхняя камера герметично, кроме теплообмена, изолирована от окружающей среды, в качестве жидкости выброса используются легкокипящие жидкости, а в качестве газа - насыщенный пар жидкости выброса, источником упругой энергии является источник тепла, располагаемый рядом с камерой выброса жидкости.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве жидкости выброса используют этиловый спирт.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяных залежей. Технический результат - повышение эффективности эрлифта и обеспечение возможности контроля давления и температур.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к установкам типа эрлифт, в частности к эрлифтам с малыми заглублениями и низконапорными системами подачи газа с подъемом жидкости и пульпы на большую высоту.

Изобретение относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для более полного освобождения емкостей-хранилищ от радиоактивных осадков, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности. Устройство для теплового воздействия на нефтяной пласт состоит из источника питания, помещенных в скважину электрических нагревателей и трех идентичных напорных труб, причем каждая труба состоит из двух частей.

Эрлифт // 2497026
Изобретение может быть использовано в технологических процессах грануляции металлургического шлака с получением мелкого граншлака в виде песка, который необходимо откачать из глубокого грануляционного бассейна для его последующего обезвоживания.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к нагнетателям двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности вентиляции картера двигателя.

Изобретение относится к атомной промышленности в части переработки радиоактивных отходов, а именно к устройствам для растворения и размыва струями осадка. В пульсационном клапанном погружном насосе, включающем корпус, пульсопровод, впускной шаровой клапан с ограничителем подъема шара, нагнетательный трубопровод с выпускным шаровым клапаном, камеру нижних сопел, внутри которой размещен вал, соединяющий нижние сопла с приводом поворота и систему управления, камера нижних сопел расположена в корпусе за перегородкой, разделяющей корпус на камеру нижних сопел и камеру выдачи.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к способам подъема воды из скважин и колодцев, и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем в промышленности и строительстве, изыскательских работах, в сельском хозяйстве, а также в водоснабжении.

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей большое количество попутного газа.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для добычи магматической лавы из магматических озер, расположенных в кратерах действующих вулканов, или в полостях спящих вулканов, или вблизи от них, как имеющих выход на поверхность земли, так и находящихся на глубине. Технический результат - повышение эффективности способа за счет увеличения глубины подъема магматической лавы, обеспечения безопасности, бесперебойности и управляемости процесса подъема. Способ характеризуется тем, что используют рабочую трубу для подъема лавы и трубу меньшего диаметра для нагнетания негорючего газа, соединенную с рабочей трубой на заданной глубине диспергатором. Диспергатор применяют протяженностью от 5 до 75% от длины рабочей трубы со множеством отверстий различного диаметра. При подъеме лавы осуществляют следующие шаги: а) рабочую трубу спускают в источник лавы таким образом, что ее верхняя часть на 1-2 м превышает уровень лавы; б) в диспергатор нагнетают газ до насыщения им лавы внутри рабочей трубы; в) рабочую трубу опускают в источник лавы с переливом лавы в источник лавы и так выдерживают до равномерного насыщения газом лавы внутри рабочей трубы; г) приемы а) - в) повторяют до запуска устойчивого процесса движения лавы внутри всей рабочей трубы; д) по мере стабилизации скорости потока излияния насыщенной газом лавы из рабочей трубы переходят на стационарный режим подъема лавы. Для этого рабочую трубу устанавливают на заданной глубине, предварительно герметично обвязав ее с приемной системой на поверхности земли и системой улавливания фумарольных газов. Эти газы используют в составе негорючего газа для нагнетания в диспергатор. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Группа изобретений относится к области подъема твердого материала со дна глубоководного бассейна, такого как море, озеро или река, выше поверхности воды. В пузырьковой газлифтной системе (10) у верхнего концевого участка подъемного трубопровода (11) размещена находящаяся под давлением камера (21). Камера создает давление в верхнем участке трубопровода (11), чтобы подавить возрастание объемного отношения пузырьков к смешанной текучей среде, поднимающейся внутри трубопровода (11), в мелководном районе. Верхний конец трубопровода (11) не открыт в атмосферу, но введен в находящуюся под давлением камеру (21), чтобы тем самым предотвращать расширение пузырьков газа. Деаэратор (14) для выведения пузырьков, отделенных действием центробежной силы, также предусмотрен на срединном участке трубопровода (11) в мелководном районе, чтобы тем самым обеспечивать более равномерное распределение пузырьков внутри всего трубопровода (11). Изобретения направлены на обеспечение подъема газлифтной системой целевого материала в форме суспензии, имеющей более высокий удельный вес, чем окружающая вода, что делает систему и способ эффективными и работоспособными даже в глубоководном районе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть испьзовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Устройство содержит накопительную камеру (НК), выполненную из двух электромагнитных клапанов (ЭМК), из двух механических клапанов (МК), из двух датчиков уровня (ДУ) и из электронного блока управления (ЭБУ). Блок управления работой накопительной камеры (БУРНК) размещен на дневной поверхности и выполнен из электрического шкафа (ЭФ), из двух насосов, из ресивера (Р). Первый выход ЭФ соединен с ЭБУ, а второй и третий его выходы подсоединены к насосам. Вход БУРНК связан с одним из ЭМК трубопроводом через свободное от накопительной камеры пространство скважины через отрезок трубопровода, подсоединенного к ЭМК. В БУРНК введены два промежуточных ресивера (ПР), снабженных своими ДУ. В качестве насосов БУРНК использованы два гидронасоса (ГН), вход каждого из которых подсоединен к днищу соответствующего ПР. Выход первого ГН первого ПР подсоединен ко второму ПР, а выход второго ГН второго ПР - к первому ПР. Каждый из ПР снабжен впускным клапаном (ВпК) и выпускным клапаном (ВК), установленными над ПР и подсоединенными к ним. ВпК соединены между собой и подсоединены к трубопроводу на входе БУРНК. ВК соединены между собой и подсоединены трубопроводом сверху к упомянутому Р. Устройство позволяет повысить производительность и надежность, обеспечить возможность добычи нефти с высокой вязкостью и с повышенным содержанием механических примесей. 1 ил.
Наверх