Тепловая гидроэлектростанция. Энергия, поступающая в единицу времени на энергетическую установку для переработки

ТЕПЛОВАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ.

Известно, что потенциальная энергия кубометра воды поднятой на высоту 25 метров определяемая по формуле E = mgh

Где:

Е- потенциальная энергия в джоулях

m- масса в кг

g-постоянная 9,8 м./сек2

h-высота столба воды в метрах

Подставив значения, получим 2450000 дж энергии. Та же тонна воды при охлаждении на 1*С выделяет 1000ккал или 4186000 дж. Потенциал этой энергии зависит от термического коэффициента который определяется по формуле (Т1-Т2)/Т1 х 100%, где Т1 абсолютная температура тела. При разности температуры Т1-Т2=16* и Т1=298*К, которая является средней на акватории экваториальных широт Мирового Океана, получим 5,37% или 225000 дж. Это дает основание утверждать, что термический потенциал в этих широтах равен потенциалу плотины высотой около 25 метров, а значит, есть перспективы в строительстве тепловых гидроэлектростанций (ТГЭС).

Аббревиатура предполагаемых станций как нельзя лучше вписывается в классическую энергетику. Принципиально ТГЭС работает по схеме тепловых электростанций, а первичным сырьем для производства энергии является вода. В 1881 г. французский ученый Д*Арсенваль указал на возможность строительства таких станций. Для работы ТГЭС необходимо иметь большие объемы теплой и холодной воды и механизм переноса энергии от объема теплой воды к холодной, способного часть тепловой энергии преобразовать в энергию электричества. Природа позаботилась и в экваториальных широтах Мирового Океана в наличии огромные массы воды с необходимыми параметрами. Поверхность океана прогревается солнцем до 22-27*С., а на глубинах 600м и ниже около 4–5*С. В отличие от ТЭС, ТГЭС работают при низких температурах, и в качестве рабочего тела в них вместо воды используется легкокипящая жидкость (аммиак, пропан и др.). В ХХ веке неоднократно предпринимались попытки создания ТГЭС, но как видно эти работы не были успешными. Основная сложность здесь заключается в низком КПД установки, которая обусловлена малой разностью температуры между теплой и холодной водой. Учитывая, что на сырье дефицита нет, и в привычном понимании КПД не играет роли, проблема заключается в способности переработать большие массы воды с минимальными энергетическими потерями. Схемы ТГЭС прошлого века не смогли решить ни одну из этих проблем в достаточной мере. Причина здесь заключается в том, что котел конденсатор установки размещался в верхних слоях воды, поэтому потребовалось качать насосами холодную воду с глубины 600 метров. Насос, подающий холодную воду на котел конденсатор, не только не мог подать достаточное количество энергетического сырья, но и потреблял львиную долю добытой энергии. При некоторых допущениях именно холодную воду можно воспринимать как энергетическое сырье. В 1998г. в России запатентовано изобретение по термальной энергии за №2116465 на энергетическую установку, которая реализует идею обогащения первичного сырья и исключает подъем холодной воды. Установка представляет собой два теплообменных узла выполненных в виде пространственной решетки из труб диаметром около 30см соединенных между собой жесткой шестисотметровой фермой, на которой установлено все необходимое оборудование. Конденсатор установки, находясь в слоях холодной воды, отбирает ее энергетическую составляющую и переносит на рабочую жидкость. Энергетические параметры рабочей жидкости в условиях работы установки в сотни раз превышают возможности сырья в данном случае воды, поэтому перемещению подвергается в сотни раз меньшие веса и объемы. Помимо этого, поскольку рабочая жидкость циркулирует в замкнутом контуре большая часть энергии, затраченная на подъем, затем вновь выделается на турбине установки. Количество обрабатываемой воды при этом определяется поперечным сечением котлов и скоростью перемещения, что позволяет с легкостью обрабатывать в десятки раз больше воды, чем позволяют гидростанции ограниченные естественным стоком реки. Предлагаемая энергетическая установка эффективно решает главные теплотехнические проблемы. Она способна эффективно обрабатывать большое количество первичного сырья при низком потреблении энергии на собственные нужды.

Энергия, поступающая в единицу времени на энергетическую установку для переработки, определяется по формуле Q =kSt где:

Q- количество энергии, перенесенное на рабочую жидкость.

S-площадь теплообменной поверхности.

t  - разность температуры между сырьем и рабочей жидкостью.

(распределение температуры определяется возможностью ТГЭС работать в режиме полной мощности, не заботясь об экономии сырья, чего ГЭС и ТЭС допускают в исключительных случаях.) эта разность составляет 1/4 от разности температуры энергоносителя. В данном случае 4*К.

k-коэффициент теплопередачи, определяющий эффективность отбора энергии.

Этот коэффициент зависит от многих причин и может колебаться в широком диапазоне в зависимости от конструктивных особенностей и условий эксплуатации. Ее величина, в конечном счете, определяет эффективность электростанции и оптимизацию всех ее параметров. Если задано поперечное сечение котла и степень тепловой обработки сырья, то размерность котла по линии движения определяется коэффициентом теплопередачи. при k=* L=*м

По данным фирмы Laars http://www.laars.ru/orange/p4.html, которая занимается котельным оборудованием, коэффициент теплопередачи для аналогичных теплообменных узлов составит около 150 U/fut2 *F, что в переводе с английского означает около 1500 вт/м2 К. или 358кал/м2 *К. Для передачи тепловой мощности в 1000ккал при разности температуры 4*, теплообменная поверхность составит около 700м2. При плотности 5 труб на м2 поперечного сечения длина установки по линии движения составит 140м. На скорости 1м/сек (около 2 узлов) установка, на единичную площадь поперечного сечения, способна обработать 1м3 воды в сек. и при оптимальном режиме, передать на рабочую жидкость около 1000ккал/сек. Энергетический потенциал при термическом коэффициенте 5,37% составит 53,7ккал. При этом 2,15% (21,5ккал) этой энергии может быть преобразована в энергию электричества. Учитывая, что 1 ккал эквивалентна 4,186 квт, получаем 21,5 х 4,186=90 квт электроэнергии в час с одного м2 поперечного сечения установки. Модуль ТГЭС с поперечным сечением котлов по 2500м2 (50 х 50) пропустив сквозь свои решетки около 18 миллионов тонн воды в час способен выработать 2500 х 90=225000квт час электроэнергии или 225 Мвт.

Для тепловой обработки 1м3 воды в сек. необходимо около 15м3 металла. Аналогичный показатель для гидроэлектростанции составляет 30м3 металла, 270м3 бетона, около 1000м2 отчуждения земли под водохранилище.

Выводы: Если в расчетах нет грубых ошибок, то Мировой Океан действительно может стать глобальным источником солнечной энергии и изюминкой в работе Фонда «Глобальная энергия». Автор не является крутым теплотехником и нуждается в конструктивной критике. С чем к Народу и обращаюсь.