RS54697B1 - Eko generator - Google Patents

Abstract

Eko generator naznačen time što se sastoji od dve Toričelijeve cevi (1, 2) u kojima je vakuum različitih dužina koje su zaronjene u dva otvorena rezervoara (3,4) čije su slobodne površine na različitim visinama, pri čemu su dužine obe cevi (1,2) veće od visine (Hsv) koju tečnost dostiže u Toričelijevoj cevi kada je u njoj vakuum, dok su prostori iznad stubova tečnosti u cevima (1,2) medjusobno povezani, pri čemu se duža cev (1) koja je zaronjena u niže postavljeni rezervoar (3) zagreva spoljnim izvorom toplote ili je u nju ugradjen grejač (7), dok se zid prostora iznad stuba tečnosti u kraćoj cevi (2), zaronjene u više postavljeni rezervoar (4) hladi ili je u taj prostor ugradjen hladnjak (8), zatim što je na više postavljenom rezervoaru (4) postavljena prelivna cev (5).Prijava sadrži još 3zavisna patentna zahteva.

Description

Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi

Eko generator ima višestruku primenu medju kojima su dobijanje električne energije čistim postupkom (bez zagadjenja), prečišćavanje otpadnih voda, dobijanje pitke vode iz morske ili druge vode koja nije za piće, kao i za odstranjenje tečnosti, odnosno za povećanje koncentracije rastvora u raznim industrijskim ili proizvodnim procesima.

Sa takvim osobinama patent, prema Medjunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) ima oznaku F99Z 99/00.

Tehnički problem

Pronalazak pripada grupi čistih izvora energije, jer omogućuje dobijanje električne energije

bez zagadjenja okoline. Dodatna ekološka vrednost je u tome što se električna energija dobija na račun smanjenja toplote okoline čime se smanjuju efekti globalnog zagrevanja planete, kao i u tome što se tokom procesa (u kome se voda koristi kao medijum) obavlja prečišćavanje otpadnih voda ili se dobija pitka vode iz vode koja nije za piće.

Svaka od tih osobina pronalaska može da bude primarna u njegovoj upotrebi.

Stanje tehnike

Trenutno je poznato i uvedeno u primenu više načina dobijanja električne energije iz čistih izvora (sunce, vetar,...) ali je malo onih koji koriste razliku u temperaturi okoline (na primer izmedju vode u moru i vazduha ili vode na površini i u dubini mora, izduvnih gasova u dimnjaku i okolnog vazduha,...), kao i onih koji imaju mogućnost prečišćavanja vode ili drugih tečnosti tokom procesa zasnovanom na razlici u temperaturi okruženja.

Sadašnji uredjaji koji postupkom vakuumske destilacije (WD) od morske vode prave vodu za piće odlikuju se izuzetno visokom potrošnjom energije za odvijanje procesa sa potrošnjom

od 23 do 27 kVVh za jedan kubni metar slatke vode.

Izlaganjesuštinepronalaska

Eko generator, kao stoje prikazano naSlici 1,sastavljen je od dve Toričelijeve cevi različite dužine, zaronjene u dva otvorena razervoara koji se nalaze na različitim visinama i koje su su sastavljene u delu do kojih tečnost potisnuta atmosferskim pritiskom ne može da dopre, što praktično predstavlja prevrnutu „U" cev (cevovod) čiji kraci (cevi) nisu jednake dužine. Dužina kraćeg kraka veća je od visine koju tečnost dostiže u Toričelijevoj cevi kada je u njoj vakuum. NaSlici 1ta visina označena je saHvs,Za vodu, pa primer, ona iznosi oko 10 metara, a za živu 760 milimetara.

Suština pronalaska sastoji se u tome da se, radi uštede energije, pri veoma malom pritisku, bliskom vakuumu, u tako postavljenom cevovodu pomoću spoljnog izvora toplote i/ili ugradjenoggrejača tečnost u kraku zaronjenom u niži rezervoar zagreva i izaziva njeno isparavanje, pa se dobijena para Braunovskim kretanjem molekula rasporedjuje po ćelom „vakuumskom" prostoru cevovoda, pa dolazi i iznad stuba tečnosti u kraku zaronjenom u viši rezervoar, gde se hladi u kontaktu sa zidom hladjenim spoljnih toplotnim ponorom i/ili u kontaktu sa ugradjenim hladnjakom usled čega kondenzuje, stvarajući rosu koja se sa zida i/ili hladnjaka sliva u kraći krak, odnosno u viši rezervoar odakle preko prelivne cevi odlazi na turbinu i izazva njeno okretanje.

Na tom putu tečnosti postiže se nekoliko osnovnih efekata koji podjednako konkurišu za osnovnu namenu uredjaja i to: 1) Isparavanje u jednoj, a kondenzacija u drugoj cevi na većoj visini, koje se dogadja usled protoka toplote kroz sistem, dovodi do povećanja potencijalne energije tečnosti, što može da se koristi za dobijanje električne energije. 2) Isparavanjem i kondenzacijom se postiže izdvajanje čistog destilata iz polazne tečnosti {koja može da bude mešavina ili rastvor) i njegovo skladištenje u poseban rezervoar. Time ujedno povećavamo koncentraciju rastvora u polaznom rezervoaru što će nam biti od koristi, ako želimo da se oslobodimo viška tečnosti. 3) Ako je polazna tečnost mešavina ili rastvor više tečnosti, svaka od njih će se, usled atmosferskog pritiska, u nižem kraku popeti do odredjene visine, u zavisnosti od toga kolika joj je specifična težina (Isto kao u Toričelojevoj cevi). Zbog toga će na površini tečnog stuba biti najlakša tečnost i samo će ona da isparava (grejač će biti smešten iznad visine do koje se penje sledeća tečnost) i samo će ona da prelazi u drugi krak. Postavljanjem grana na nižem kraku (ulaznoj cevi), kao na Slici 3, na različitim

visinama možemo da kontrolišemo separaciju tečnosti i obavljamo frakcionu destilaciju polazne mešavine/rastvora.

S obzirom na to da se isparavanje obavlja na veoma niskom pritisku ostvarujemo ogromnu uštedu, jer se pri isparavanju tečnosti pri veoma niskom pritisku temperatura ključanja svodi na temperaturu okoline (intenzivno isparavanje) i potrebno je daleko manje toplote od one koju bismo upotrebili u normalnim uslovima, pri čemu se postizanje tako niskog pritiska, pomoću efekta Toričelijevih cevi, ostvaruje bez ulaganja dodatne energije.

Bez dovodjenja i odvodjenja toplote sistem je u dinamičkoj ravnoteži i broj molekula koji isparavaju jednak je broju molekula koji kondenzuju (u oba kraka). Da bi se ta dinamička i fazna ravnoteža poremetila i pokrenuo jednosmerni proces (isparavanje u nižem kraku i kondenzacijau višem, iznad nivoa tečnosti u njemu) potrebno je veoma malo odstupanje temperature, zbog čega se otvara široka lepeza mogućnosti primene prirodnih toplotnih izvora i ponora za zagrevanje u nižem kraku i hladjenje u višem. U tu svrhu mogu da se koriste kombinacije toplo more i hladan vazduh ili, recimo, da se niži krak oboji u crno,

smesti u zavetrinu i izloži sunčevoj svetlosti, a da viši krak bude obojen u belo, izložen vetru i smešten u senku i tako dalje.

Radne temperature i pritisak prikazani su na PT dijagramu (za vodu) na Slici 2.

Kratak opis slika nacrta

Slika 1 predstavlja osnovnu šemu Eko generatora

Slika 2predstavlja PT dijagram za vodu i prikaz radne temperature i pritiska na kome radi

Eko generator

Slika 3prikazuješematsku primenu uređaja za razdvajanje dve najlakše tečnosti iz mešavine ilirastvora uz pomoć dva grejača, dva hladnjaka, dve komore za isparavanje-kondenzaciju i dva prihvatna rezervoara, svaki za po jednu tečnost. Mehaničke primese i preostale tečnosti većih specifičnih težina ostaju u početnom rezervoaru.

Detaljan opis pronalaska

Eko generator, kao što je prikazano naSlici1, sastavljen je od jedne prevrnute ,,U" cevi (cevovoda) čiji kraci predstavljaju cevi 1 i 2 koje nisu jednake dužine, a koje su zaronjene u dva medjusobno nepovezana otvorena rezervoara 3 i 4 sa nivoima tečnosti na različitim visinama. Unutar „U" cevi je vakuum, tako da ona praktično predstavlja dve Toričelijeve cevi koje su medjusobno spojene u delu do kog tečnost, potisnuta atmosferskim pritiskom, ne može da dopre.

Dužina kraće cevi 2 veća je od visine koju tečnost dostiže u Toričelijevoj cevi kada je u njoj vakuum (za vodu, na primer, ta visina je oko 10 metara, a za živu 760 milimetara). Ta visina naSlici 1označena je saHvs.

Nivoi slobodne tečnosti u rezervoarima 3 i 4 nalaze se na različitim visinama i njihovo medjusobno rastojanje je na slici označeno saHi.Visina Hjničim ne uslovljava rad celog sistema i u potpunosti zavisi od konstrukcionih zahteva, ali je izuzetno važan parametar kada se Eko generator koristi za proizvodnju električne energije, posebno ako se tečnost posle turbine 6 vraća u početni rezervoar 3.

U stacionarnom stanju, kada se toplota ne dovodi i ne odvodi iz sistema, bezvazdušni (uslovno vakuumski) prostor iznad tečnosti je ravnomerno popunjen molekulima pare tečnosti. Izmedju tečnosti u obe cevi i njene pare vlada dinamička i fazna ravnoteža tako da se ista količina tečnosti pretvara u paru i vraća nazad kao kondenzat, pa temperatura i pritisak pare u sistemu, kao i nivoi tečnosti u cevima 1 i 2 i u rezervoarima 3 i 4, pri konstantnoj temperaturi okoline i konstantnom atmosferskom pritisku, ostaju nepromenjeni.

Uvodjenjem toplote u nižu cev 1, ili postavljanjem grejača 7 u njoj, isparavanje na površini tečnosti u njoj će se povećati što će izazvati povećanje pritiska pare u ćelom bezvazdušnom prostoru, time i pritiska iznad tečnosti u višoj cevi 2. Odvodjenjem toplote spoljnim toplotnim ponorom preko zida više cevi 2 ili postavljanjem hladnjaka 8 u tom delu bezvazdušnog prostora, para će u kontaktu sa hladnim zidom cevi 2 ili rebrima hladnjaka 8 početi da kondenzuje i da stvara kapljice rose koje će se pod dejstvom zemljine teže slivati u tečnost u višoj cevi 2, a potom dalje u viši rezervoar 4, odakle će preko prelivne cevi 5 odlaziti na turbinu 6.

Hladjenje i kondenzacija dovode do smanjenja pritiska pare u ćelom sistemu, što uz dalje dovodjenje toplote u nižoj cevi 1 izaziva novo isparavanje i dopremanje nove količine pare do hladnog zida ili hladnjaka 8 i time se održava kontinuitet u prenošenju tečnosti iz nižeg stuba u viši zahvaljujući protoku toplote kroz sistem.

Da ne bi dolazilo do zastoja u radu generatora i eventualnog dolaska tečnosti do mesta spajanja cevi 1 i 2, što bi izazvalo prelivanje tečnosti iz više cevi u nižu, visinska razlika od nivoa tečnosti u višoj cevi do mesta spajanja cevi, ali i do hladnjaka kad ga ima, treba da bude prilagodjena mogućim oscilacijama atmosferskog pritiska.

Nivo tečnosti u nižoj cevi 1 trebalo bi da opada usled odlaska tečnosti u paru, ali se on zadržava na istoj visini usled atmosferskog pritiska i dotoka nove tečnosti u rezervoar 3.

Nivo tečnosti u višoj cevi 2 trebalo bi da se povećava usled dotoka kondenzata, ali i on ostaje na istoj visini, jer se sav priliv odvodi dalje do rezervoara 4, a odatle izlazi preko prelivne cevi 5 i odlazi na turbinu 6 stvarajući električnu energiju.

Koliko će tečnosti preći iz nižeg 3 u viši rezervoar 4 zavisi prvenstveno od količine toplote koju dovodimo i odvodimo iz sistema, a onda i od gabarita celog sistema.

Koliko će se struje dobiti u strujnom generatoru, pored količine tečnosti, zavisi i od razlike u visini rezervoara i posebno od specifične težine tečnosti koja se koristi. Na raspolaganju nam je potencijalna energija koja iznosi:

Gde su: Ep - potencijalna energija kondentara, m - masa kondenzata, Hi- visinska razlika nivoa tečnosti u rezervoarima {naznačena na Slici 1) i g - ubrzanje zemljine teže.

Za jedan kilogram tečnosti, potencijalna energija iznosi 9,81 J/m za svaki metar razlike u visini.

Temperatura grejača t<ji temperatura hladnjaka t , koji su potrebni za odbijanje procesa, nemaju posebna ograničenja, osim što temperatura grejanja mora da bude iznad temperature isparavanja za radni pritisak pp {desno od fazne linije tečnost-para na PT dijagramu prikazanom na Slici 2.), a temperatura hladnjaka ispod (levo od iste linije). Njihova razlika može da bude minimalna: jedan do dva stepena Celzijusa, što pruža širok izbor mogućih toplotnih izvora i toplotnih ponora u prirodi.

Za slučaj kada je uredjaj namenjen izdvajanju čistog kondenzata iz mešavine ili rastvora, važno je naglasiti da će u nižoj cevi, usled opadanja pritiska sa visinom, doći i do smanjenja rastvorljivosti ma koje čvrste materije u tečnosti, pa će zbog toga, ali i zbog stalnog isparavanja tečnosti, doći do taloženja te (tih) materije na zidovima niže cevi (kamenac). Preduzimanjem odredjenih aktivnosti (oblaganje zidova, naelektrisanje zidova, ...) sprečiće se pojava kamenca u samom sistemu, a sva količina primese će ostajati u rezervoaru 1 gde će po dostizanju odredjene koncentracije biti usmerena ka nekom drugom predvidjenom procesu (na primer dobijanje soli iz morske vode) ili će se kristalizacija izazvati na za to predvidjenim mestima u nižem rezervoaru ili cevi (ciljano postavljeni centri kristalizacije).

Ukoliko je tečnost u početnom rezervoaru mešavina više tečnosti, u nižoj cevi će doći do raslojavanja i na veću visinu će se popeti lakša tečnost, što znači da će u stacionarnom stanju na površinu stići i isparavati samo najlakša i da će samo ona prelaziti u viši krak. Ako se želi izdvajanje više tečnosti, niži krak se račva na visinama do kojih bi tečnosti doprle u Toričelijevoj cevi i tako usmeravaju prema onim višim cevima i hladnjacima predvidjenim za njih, kao što je prikazano na Slici 3. U ovom slučaju brzinu dotoka polazne tečnosti treba prilagoditi količini dovedene toplote da ne bi došlo da preteranog mešanja tečnosti u zoni gde one treba da se razdvajaju.

Sam proces istovremenog razdvajanja dve tečnosti obavlja se tako što se grejač 303 u cevi 302 postavlja ispod visine do koje može da dopre samo najlakša tečnost u mešavini ili rastvoru, a iznad visine do koje može da dopre sledeća tečnost. tako da od njega toplotu dobija samo najlakša tečnost koja isparava prema cevi 305 i kondenzuje na hladnjaku 304, a onda se sliva u rezervoar 306. Druga najlakša tečnost, prilivom nove količine rastvora u rezervoaru 301 potiskuje se kroz račvu u cevi 302 do koje ne može da dopre treća najlakša tečnost ili čvrste primese, pa odlazi ka taložniku 311 gde se definitivno razdvaja od najlakše tečnosti, posle čega se druga najlakša tečnost usmerava na grejač 307 radi isparavanja, a njena para kondenzuje na hladnjaku 308 i preko cevi 309 odlazi u rezervoar 310. U taložniku su dve najlakše tečnosti i dalje pomešane, ali će najlakša tečnost, usled njenog isparavanja u cevi (302) biti stalno potiskivana iz njega radi održavanja nivoa do kog dopire u cevi 302 tako da će koncentracija druge najlakše tečnosti da raste prema dnu taložnika. Da bi na samom dnu taložnika ostala isključivo druga najlakša tečnost i da bi samo ona odlazila ka grejaču 307 neophodni su kontrola i podešavanje količina toplote koje se dovode na oba grejača 303 i 307. Zbog isparavanja dve najlakše tečnosti, u početnom rezervoaru 301 ostaje rastvor, odnosno smeša sa povećanom koncentracijom preostalih tečnosti i primesa.

Kod upotrebe Eko generatora za dobijanje pijace vode kondenzat se sa prelivne cevi višeg rezervoara odvodi na dalji tretman - mineralizaciju, hlorisanje, fluorizaciju, i td. Ukoliko jedan prolaz kroz sistem ne obezbedi dovoljnu čistoću kondenzata, on se iz višeg rezervoara uvodi u novi, jedan ili više sistema, sve dok se ne dobije zadovoljavajuća čistoća.

Claims (4)

1. Eko generator naznačen time što se sastoji od dve Toričelijeve cevi (1 >2) u kojima je vakuum azličitih dužina koje su zaronjene u dva otvorena rezervoara (3,4) čije su slobodne površine na različitim visinama, pri čemu su dužine obe cevi (1,2) veće od visine (Hsv) koju tečnost dostiže u Toričelijevoj cevi kada je u njoj vakuum, dok su prostori iznad stubova tečnosti u cevima (1,2) medjusobno povezani, pri čemu se duža cev (1) koja je zaronjena u niže postavljeni rezervoar (3) zagreva spoljnim izvorom toplote ili je u nju ugradjen grejač (7), dok se zid prostora iznad stuba tečnosti u kraćoj cevi (2), zaronjene u više postavljeni rezervoar (4) hladi ili je u taj prostor ugradjen hladnjak (8), zatim što je na više postavljenom rezervoaru (4) postavljena prelivna cev (5).

2. Eko generator prema zahtevu 1, naznačen time što je prelivna cev (5) namenjena za odvodjenje viška tečnosti iz više postavljenog rezervoara (4) na turbinu (6) koja je povezana sa strujnim generatorom, i za njeno vraćanje u niže postavljeni rezervoar (3).

3. Eko generator prema zahtevu 1, naznačen time što je prelivna cev (5) namenjena za odvodjenje viška tečnosti iz više postavljenog rezervoara (4) koja predstavlja čist kondenzat, dok u rezervoaru (3) ostaje tečnost sa povećanom koncentracijom primesa.

4. Eko generator prema zahtevu 1 i varijanti 1 naznačen time što se sastoji od tri Toričelijeve cevi (302, 305, 309) koje su zaronjene u tri odvojena rezervoara (301, 306, 310) čiji su nivoi slobodne površine različitim visinama, pri čemu je dužina svake cevi (302, 305, 309) veća od visine (HSv) koju tečnost dostiže u Toričelijevoj cevi kada je u njoj vakuum, dok su prostori iznad stubova tečnosti u cevi (302) najniže postavljenog rezervoara (301) i cevi (305) najviše postavljemog rezervoara (306) medjusobno povezani u zajedničku komoru, pri čemu je grejač (303) u cevi (302) najniže postavljenog retervoara (301) u kome se nalazi mešavina ili rastvor postavljen ispod visine do koje dopire samo najlakša tečnost u mešavini ili rastvoru, alt iznad visine do koje dospeva sledeća najlakša tečnost, dok je hladnjak (304) postavljen u prostoru iznad tečnosti u cevi (305) najviše postavljenog rezervoara (306) radi kondenzovanja najlakše tečnosti u rastvoru ili mešavini i njenog slivanja u rezervoar (306), zatim time što je na cevi (302) ispod visine do koje dopire samo najlakša tečnost, a iznad visine do koje dopire treća najlakša tečnost u rastvoru ili mešavini izvedena račva ka taložniku (311), pri čemu je iza taložnika (311) u separatisanoj drugoj najlakšoj tečnosti u rastvoru ili mešavini usmerenoj ka cevi (309) postavljen grejač (307), dok je u prostoru iznad stuba tečnosti u cevi (309) postavljen hladnjak (308) radi kondenzovanja druge najlakše tečnosti i njenog slivanja u rezervoar (310) postavljenom na srednjoj visini.