Turbina na komprimirani zrak sa ugrađenim grijačima

Komprimirani zrak je atmosferski zrak stlačen na viši tlak, a koji se koristi kao sredstvo za prijenos i skladištenje energije.

Prilikom tlačenja zraka podiže se njegova temperatura. Ta temperatura se mora odvesti kako bi se u posudu moglo smjestiti više stlačenoga zraka.

Prilikom ekspanzije zrak se hladi. Zbog ovoga grijanja kod tlačenja i hlađenja kod ekspanzije nastaju gubitci energije koji se mogu otkloniti skladištenjem ili iskorištavanjem energije kod tlačenja, te zagrijavanjem iz okoline kod ekspanzije.

Sustavi za skladištenje energije komprimiranim zrakom su vrlo jeftini i dugotrajni.

Kod ekspanzije, od komprimiranog zraka energija se ponovno može dobiti upotrebom pneumatskih motora, klipnih motora, lamelnih motora, ili turbina.

Pneumatski motori najbolju iskoristivost imaju kod stalnog tlaka protoka. Kod promjenjivost tlaka efikasnost motora se smanjuje. Efikasnost iskorištenja energije se također smanjuje zbog hlađenja zraka kod ekspanzije.

Kako bi se gubitci energije smanjili moguće je ekspanziju vršiti kroz niz redova lopatica rotora zračne turbine između kojih se ohlađeni zrak zagrijava okolnim atmosferskim zrakom.

Zračna turbina se pokreće strujom komprimiranoga zraka koji ulazi sa prednje strane. Komprimirani zrak prolazi kroz više nizova lopatica rotora i lopatica statora. Između lopatica rotora nalaze se lopatice statora.

Lopatice statora su puno duže i deblje od lopatica rotora. Kroz njih prolazi zrak iz okoline. U svakoj lopatici statora ugrađena je cjevčica kroz koju sa prednje strane zrak ulazi, a sa stražnje izlazi. To se najbolje vidi na slici 3 u uzdužnom presjeku lopatice. To se također vidi i na slici 2 u okomitom presjeku lopatica.

Pri radu turbine komprimirani zrak kinetičku energiju zraka prenosi na lopatice rotora. Rotor se okreće i preko osovine pokreće neki drugi radni stroj, ili električni generator. Širenjem zraka njegova temperatura se smanjuje. Time se smanjuje i energija koju komprimirani zrak može predati na lopatice rotora.

Lopatice statora imaju dvije funkcije.

Prva funkcija je usmjeriti zračni mlaz na lopatice rotora.

Druga funkcija je zagrijati ohlađeni zrak kako bi se povećala iskoristiva energija.

Čitava zračna turbina se nalazi u široj cijevi kroz koju struji okolni atmosferski zrak. To se vidi u presjeku na slici 1. Iz ove široke cijevi atmosferski zrak ulazi u lopatice statora koje zagrijava, te se vraća u široku cijev. Ova cijev u kojoj je smještena zračna turbina na svom kraju je sužena u oblik Venturijeve cijevi. Komprimirani zrak nakon prolaska kroz zračnu turbinu prolazi kroz ovu Venturijevu cijev gdje se stvara podtlak. Podtlak povlači atmosferski zrak kroz široku cijev unutar koje je smještena zračna turbina. Time se osigurava strujanje zraka kroz cjevčice koje su smještene u lopaticama statora.

Ovakvim zagrijavanjem komprimiranoga zraka kod ekspanzije unutar same zračne turbine postiže se puno veći koeficijent iskorištenja energije komprimiranog zraka. Sa većim iskorištavanjem energije komprimiranoga zraka povećava se i ekonomičnost zračnih turbina.

Sa većim koeficijentom iskorištenja energije komprimiranog zraka povećava se ekonomičnost skladištenja energije u obliku komprimiranoga zraka.

Također se povećava i efikasnost vozila na komprimirani zrak. Kod ovakvih vozila problem je veliki volumen posuda sa komprimiranim zrakom. Sa većim koeficijentom iskorištenje energije moguće je povećati domet vozila na komprimirani zrak.

Ostale moje tehničke analize i inovaciju mogu se naći ovoj knjizi.