Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Энергетика и промышленность России" - избранные материалы

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 1.155 RSS
←   Апрель 2013   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://www.eprussia.ru
Открыта: 02-03-2002

Автор
Энергетика и промышленность России

Статистика

1.155 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Паровой аэростат для солнечной энергетики


 

Паровой аэростат для солнечной энергетики

 

 

Для подъема на большую высоту солнечных энергетических конструкций и любительского воздухоплавания целесообразно использовать тепловые аэростаты с оболочкой, изнутри покрытой супергидрофобным покрытием, наполненные вместо теплого воздуха водяным паром. Это позволяет в три раза увеличить подъемную силу агрегатов.

 

Для наиболее эффективного использования солнечного излучения и независимости от облачности фотоэлектрические панели целесообразно поднять на высоту более 2‑3 километров. Для этого экономично применять аэростаты, наполненные легким газом (водородом, гелием). Однако эти газы ввиду малости молекул проникают через все современные оболочковые материалы, что вызывает со временем снижение подъемной силы. К тому же водород еще и взрывоопасен, а гелий весьма дорог.

Та же проблема возникает в транспортных средствах легче воздуха (дирижаблях). Объем и масса широко распространенных тепловых воздушных шаров значительно больше, чем гелиевых, так как плотность теплого воздуха существенно больше плотности гелия. Поэтому воздухоплаватели с завистью смотрят на проплывающие облака, состоящие из парообразной воды, более легкой, чем теплый воздух.

Последние достижения в области супергидрофобных покрытий позволяют использовать в аппаратах легче воздуха природное вещество – водяной пар. При контакте с такими материалами капли воды принимают форму, близкую к шарообразной, отрываются или скатываются вниз при незначительном наклоне поверхности. Это может быть реализовано, например, в нижеприведенной конструкции теплового аэростата. (Решение «Роспатента» о выдаче патента на изобретение А. С. Байбикова «Тепловой аэростат» от 07.04.2011.)

Для нагрева газа около нижнего входного отверстия оболочки аэростата (помимо газовой форсунки для сжигания газа и подогрева воздуха, поступающего в оболочку) в области пламени устанавливается водяная форсунка, в которую через кран поступает вода из нижней части емкости, установленной в гондоле. Сжатый горючий газ из баллона через понижающий редуктор поступает в газовую форсунку и одновременно вытесняет воду из емкости. Смесь подогретого воздуха и испарившейся воды наполняет оболочку аэростата, создавая подъемную силу. Оболочка изнутри покрыта слоем супергидрофобного материала, препятствующего ее утяжелению из‑за прилипания воды. Конденсирующийся при охлаждении внутри нее пар в виде капель на внутренней поверхности скатывается к нижнему входному отверстию. Оно ограничено водосборником, имеющим форму, близкую к полому тору, разрезанному диаметральной плоскостью, с удаленной верхней частью. Из водосборника вода периодически стекает через обратный клапан в водяную емкость.

Таким образом, осуществляется циркуляция ограниченного количества воды практически без потерь: пар, как более легкий, чем воздух, скапливается в верхней части оболочки. Вода при испарении снижает температуру смеси до допустимой для материала оболочки.

Вместо подогрева горючим газом можно воспользоваться сконцентрированной зеркалами в районе водяной форсунки солнечной энергией или частью энергии, генерируемой фотоэлектрическими панелями. В этом случае для наполнения оболочки можно использовать исключительно водяной пар. Вообще, незначительный унос пара можно пополнять, используя вынесенные губчатые панели, покрытые гидрофильным веществом и адсорбирующие влагу из окружающей атмосферы. Затем влага из этих панелей отжимается в водяную емкость. Последние операции могут неограниченно увеличить время поддержания аэростата в воздухе.

По закону Архимеда подъемная сила пропорциональна разности плотностей наружного воздуха и нагретого газа внутри оболочки. Хотя современные полиэфирные (лавсановые) аэроткани основной части оболочки допускают температуры до 150 ºС, во избежание их быстрого старения реально средняя температура газа внутри оболочки не превышает 60 ºС.

При такой температуре плотность воздуха равна 1,029 кг/м3, а плотность смеси из 20% воздуха и 80% водяного пара – около 0,679 кг/м3. Если учесть, что плотность наружного воздуха при температуре 20 ºС равна 1,204 кг/м3, то подъемная сила парового аэростата при равном объеме примерно в три раза больше теплового воздушного. Соответственно, при равной грузоподъемности может быть уменьшен объем его и запас горючего для нагрева газа. Исключен также перегрев оболочки солнечной радиацией, что увеличивает ресурс оболочки. С созданием аэротканей, надежно выдерживающих более высокую температуру, и повышением температуры газа внутри оболочки выгода от использования парового аэростата существенно увеличивается.

Преимуществами парового аэростата являются: увеличение времени полета за счет более экономного использования горючего газа; применение более легкого, чем теплый воздух, водяного пара при равной температуре; обратимого использования воды; уменьшения необходимого объема оболочки – и, следовательно, габаритов и стоимости теплового аэростата; возможности без существенных энергетических затрат неограниченного времени поддержания в воздухе тяжелых энергетических конструкций.

 

С вопросами и предложениями обращайтесь по адресу ep@eprussia.ru



Информационный портал Энергетика и промышленность России - это:

Ежедневная новостная лента Новости энергетики.

Уникальная бесплатная электронная библиотека для специалистов.

Электронная версия и архив газеты Энергетика и промышленность России.

Новинки нормативно-технической литературы от издательств в разделе Книжный магазин.

Доска объявлений для предприятий, работающих в промышленно-энергетических отраслях.

Информация об отраслевых выставках, конференциях и семинарах в разделе Выставки.

Каталог сайтов компаний ТЭК и промышленности.

Наш портал может предложить рекламодателям следующие Услуги:
Участие в "Каталоге ЭПР" (в том числе регулярное самостоятельное размещение ваших новостей в ленте Новости компаний);
Размещение рекламных баннеров различных форматов на всех страницах портала;
Размещение рекламных статей.
В избранное