Tekniken bakom GREC
Enkelt koncept, fantastisk potential
Tekniken bakom GREC är ett enkelt koncept men ändå
innovativt och kraftfullt. GREC är en Carnot värmemaskin som använder
en elektrisk motor för att flytta sin "Work Generating Volume" - WGV -
mellan ett varm och ett kall utrymme. Detta genererar tryckpulser som
i sin tur genererar arbete (i anslutning till en kolv, en turbin,
en pump, en elgenerator ...).
- Ju större luftvolym, desto mer energi.
- Ju större temperaturskillnad, desto mer energi.
I termodynamiska termer så fungerar GREC som ”ett slutet system med en
rörlig systemgräns” som förvandlar en befintlig given temperaturskillnad
till rörelse (kinetisk energi).
Dagens externa värmemotorer har begränsad effekt på grund av begränsade
(små) cylindervolymer men inte GREC. GREC använder mycket stora skivade
värmeöverföringsytor som möjliggör en mycket stor cylindervolym (Work
Generating Volume - WGV) som kan dra nytta av även lägre
temperaturskillnader och som kan byggas för mycket hög effekt.
Teknisk förklaring
GREC är ett slutet system som omväxlande värmer upp och
kyler ner en stor sluten arbetsvolym av gas i tunna skivor "WGV" , effektivt,
snabbt och repetitivt, vilket resulterar i inre tryckförändringar.
Bilden nedan visar en öppnad GREC med dess inre delar.
Bilden visar GREC med ett varmt och ett kallt block med sina respektive
ledande fenor i rött och blått, och den elmanövrerade "Revolving Shutter
- RS" i brunt med sin kvartsöppning som håller gasen i tunna skivor i "Work
Generating Volume" - WGV. Det varma och det kalla blocket är åtskilda av
två isolerande "nill"-blocks i transparent beige. Nillblocket
som skulle legat närmast betraktaren har tagits bort för att man ska se
kvartsöppningen i RS - the Revolving Shutter .
Inne i det stängda GREC systemet snurrar alltså en ”Revolving Shutter” (RS)
bestående av ett paket runda skivor med en öppning. Varje disk är som en
pizza där man skurit ut och ätit upp en fjärdedel. Denna uppätna fjärdedelen
innehåller det viktigaste av allt, den skivade gasvolymkolonnen - "Work
Generating Volume" (WGV). RS roterar WGV mellan de värmeledande blockens fenor.
Fenornas stora värmeöverföringsytor i det varma och det kalla blocket gör
att den turbulenta gasen i WGV omväxlande snabbt värms upp och svalnar
och detta resulterar i tryckförändringar i det slutna GREC systemet.
Observera att WGV består av tunna skivor gas med stora ytor för värmeväxling.
I GREC systemet är förhållandet konstant mellan WGV och dess ytor för
värmeväxling. Systemet är ohejdat skalbart upp till ljudhastigheten.
- Tunnare skivor i gasvolymen ändrar temperatur snabbare än tjockare skivor.
Ju tunnare skivor ju högre varvtal kan man hålla.
- Ju fler varv per minut, desto mer energi. Ljudhastigheten sätter
gräns.
För att förhindra oönskade effektivitetsläckor innehåller GREC två ”nill-blocks”
med isolerande fenor placerade mellan de varma och de kalla blocken. Dessa
isolerande block förhindrar att WGV samtidigt värms upp och kyls av,
vilket möjliggör en perfekt Carnot-cykel för varje varv.
RS är inte i kontakt med fenorna och snurrar fritt med hjälp av en styrenhet
bestående av programvara och en elektrisk stegmotor. Även om syftet med RS
bara är att flytta gasen mellan varmt och kallt, så kontrolleras dess
revolution konstant utav "Revolution Dynamic Link" (RDL). RDL-programvaran
justerar kontinuerligt varvtalet hos RS enligt input från den pågående
applikationen som i sin tur kan styras programvarumässigt eller med manuell
input. RDL kan styras både av önskad tryckpulsfrekvens och av arbetsbelastning.
Så här fungerar GREC steg för steg:
1. Revolution Dynamic Link (RDL) placerar öppningen på RS dvs WGV, så att
den överlappar det varma blockets fenor (röda blocket).
2. Värmeöverföring sker från de varma ledande fenorna till skivorna av
den rörliga gasvolymen (WGV).
3. GREC:s inre tryck ökar för att aktivera en ansluten enhet. Som till
exempel att tvinga en kolv att röra sig ett visst avstånd.
4. RDL roterar de gasformiga skivorna i Work Generating Volume WGV till fenorna
i det kalla blocket (blått), där WGV avger sin värme.
5. Det inre trycket sjunker och i fallet med en ansluten kolv så återgår
den till sitt ursprungliga läge, d.v.s. trycks tillbaka det nyss färdade avståndet.
6. För att avsluta en fullständig Carnot-cykel fortsätter den revolverande
WGV till det varma blocket där allt startar om från steg 1.
Fortfarande lite flummigt?
Kolla in videoanimeringen av GREC-cykeln:
|
Vad gör detta så mycket bättre än konventionella värmemotorer?
Teoretiskt sett kan GREC jämföras med en Stirling-motor
(som växelvis värmer och kyler en sluten arbetsvolym och omvandlar tryck-
/ volymförändringarna till arbete) men GREC är INTE begränsad i effekt.
Viktiga skillnader mellan GREC och konventionella värmemotorer är:
den levererar färdiga 2-vägs växlande tryckpulser i
motsats till enkelriktat tryck den levererar tryckpulser med en önskad exakt frekvens det är inte begränsat till ånga eller annat specifikt
arbetsmedium och kan dra nytta av lägre temperaturskillnader som möjliggör
återvinning av lågkvalitativ spillvärme i stor skala som ingen annan teknik
kommer åt, dess effektområde är betydligt bredare och varierar från
några kW till flera MW - en Stirling-motorns maximala effekt är i
allmänhet mindre än 100 kW! Det är mer kostnadseffektivt på grund av den enkla
designen och mycket lägre tillverkningskostnader, den skalas från små till mycket stora motorer och har
ett mycket brett effektområde jämfört med andra värmemotorer som ofta är
begränsade i storlek, den har en unik förmåga att ändra den termodynamiska
cykeln på språng / under körning, den har en roterande slutare RS, med en unik förmåga
att ändra den konvektiva värmeöverföringskoefficienten (htc) till optimalt
förhållande. Det konvektiva htc för ett turbulent flöde är relativt högt
jämfört med en låg koefficient för ett laminärt flöde! Dess design möjliggör till och med partiell fasförändring
i WGV från gas till vätska och från vätska till gas. Under dessa förhållanden
kan vissa gaser generera en hög tryckförändring och en relativt låg
temperaturgradient kan ge mycket energi.
Nilsinsides tekniska innovation är unik och den immateriella äganderätten
som är kopplad till GREC-modellen har registrerats. För närvarande har
IP godkänts i Sverige, Kina, USA och flera europeiska länder.
|
