«Малая энергетика. Конкурс». Способ превращения теплоты окружающей среды в механическую работу. Все знают, что при обычной температуре все молекулы окружающих нас веществ имеют энергию своего движения, которая называется теплотой. Но молекулы двигаются разнонаправлено во все стороны, а для механической работы необходимо обеспечить направленность такого движения. Если в стакане взбудоражить воду, то она по законам макромира, через некоторое время успокоится, а для молекулярного движения, даже если все молекулы воды будут иметь одну скорость, то через некоторое время, по законам микромира, скорости изменятся до величины известного распределения. Непосредственно превратить не направленное движение в направленное если можно, то мало эффективно. Но с помощью молекул постороннего вещества такое эффективнее превращение возможно. Так как посторонние молекулы с одной стороны имеют конечный объём, а с другой стороны при взаимодействии с молекулами рабочего вещества не испытывают направленного противодействия, в отличие от такого воздействия на внешнюю стенку. Р Р V а б в г д V е Предположим, мы изотермически деформируем некий газ в объёме двумя поршнями: в начале перемещается первый поршень (а), потом второй (б), первый возвращается (в), потом второй (г). На диаграммах объём-давление видна положительная работа газа над первым поршнем (д) и отрицательная над вторым поршнем (е). Теперь на роль второго поршня определим молекулы другого вещества. И тогда, так как молекулы рабочего вещества направленно не воздействуют на такой своеобразный поршень, мы можем им осуществлять деформацию без противодействия молекул рабочего вещества и в итоге поучать положительную работу рабочего вещества над внешними силами даже при постоянной температуре. Нам необходимо постороннее вещество в качестве наполнителя на молекулярном уровне, изменять степень присутствия которого нам необходимо при прямой и обратной деформации рабочего вещества. Тот факт, что повышение плотности летучего компонента в смеси с нелетучим, повышает равновесную плотность пара и парциальное давление нелетучего компонента (смотри график). На графике изображены изохоры нелетучего компонента, при постоянной плотности летучего компонента в газе . Для изохоры 2 плотность летучего Рi 2 компонента выше, чем для изохоры 1. Такое даже опережающее увеличение плотностей 1 наблюдается у явления обратной конденсации, когда повышение плотности летучего компонента при Т уменьшении объёма приводит к испарению нелетучего компонента. На основе вышеизложенного предлагаю простой способ превращения теплоты окружающей среды в механическую работу на основе рабочего тела в виде смеси кислорода, углекислого газа и воды, совершающей обратимый изотерический процесс. 1 СО2 Б 2 А 3 В Q О2 Q 4 Н2О На диаграмме фазового равновесия для нашей смеси точка А соответствует составу смеси в критическом состоянии при давлении около 200 атм., температуре 200С и верхнему рабочему давлению. Эта смесь при понижении давления, переходит в двухфазное состояние. Давление подбирается так, что в газе кислород относительно углекислого газа максимально обогащён, что соответствует концентрации в точке В, для жидкости концентрация соответствует точке Б, а давление около 50 атм., которое соответствует нижнему рабочему давлению. Наш способ предполагает получение полезной работы турбиной 1 рабочей смесью на перепаде между верхним и нижним рабочим давлении. Далее смесь попадает в конденсатор 4, где разделяется на газ и жидкость. Для смешивания первоначально жидкость поступает в смеситель 2, в котором по мере растворения в жидкости газа, подаваемого компрессором 3, повышается давление, в итоге доходя до критического. Готовая смесь поступает в турбину. При таком способе, расширение смеси происходит в газообразном состоянии с незначительной конденсацией, а сжатие максимально содержит жидкую фазу. Что в итоге обеспечивает в рабочем цикле при равных давлениях максимальную разницу объёмов смеси при сжатии и расширении. Так как конденсатор при конденсации смеси нагревается, то теплоту от конденсатора необходимо отводить и её вместе с теплотой окружающей среды необходимо подводить к смесителю, в котором растворение кислорода в жидкости сопровождается охлаждением. Подвод теплоты из окружающей среды моно осуществлять тепловым насосом и потому такой двигатель способен работать даже при низких температурах. Автор Заярный Юрий Леонидович.