Изобретение относится к энергетике, и может быть использовано для получения низкой температуры с одной стороны и высокой температуры с другой стороны, непосредственно путём преобразования тепловой энергии среды, окружающей устройство. Независимый охладитель - устройство, разделяющее тепловую энергию в веществе на низкую и высокую, без привлечения посторонней энергии.

Известно устройство разделения тепловой энергии - ёмкость с жидкостью, накрытая сверху влажной материей. («Книга о вкусной и здоровой пище», страница 189,

Министерство Пищевой Промышленности СССР, Пищепромиздат Москва 1952 год, редакция: проф. О. П. Молчанова, проф. Д. И. Лобанов, М. О. Лифшиц, Н. П. Цыпленков). Описание устройства, взятое из книги: «Чтобы в жаркие дни предохранить молоко от скисания, надо стеклянный кувшин с молоком поместить в широкую чашку с водой, а затем этот кувшин накрыть чистой салфеткой, края которой погрузить в воду чашки. Получится постоянное испарение воды с салфетки, и это поддержит в кувшине настолько низкую температуру, что молоко не скиснет и будет свежим даже в самый жаркий день.»

Подобные устройства описаны в интернете, которые можно найти по адресам.

http://happyeater.narod.ru/p 16.html

http://www.mediazavod.ru/articles/40466

http://supercook.ru/kovizp-52/kovizp-lQl .html

Прототип изобретения содержит два элемента. Первый элемент это закрытый сосуд с жидкостью, предназначенный для охлаждения, при температуре жидкости в нем равной температуре окружающей среды,. Это может быть стеклянная банка, наполненная наполовину водой. Второй элемент содержит жидкость, которая имеет свойство

испарения молекул в атмосферу. Второй элемент ставят над первым элементом таким образом, чтобы молекулы газа первого элемента контактировали с молекулами жидкости второго элемента. Вторым элементом может быть влажная материя, положенная на банку.

Результат работы этого устройства такой - температура воды в первом элементе, в банке снизится и станет немного ниже температуры окружающей среды. А влага с поверхности материи испаряется, и тем самым охлаждается, и она будет испарятся быстрее, по сравнению с другой влажной материей, положенной не на банку, а рядом. В таком устройстве происходит разделение температур на высокую и низкую. Прототип изобретения работает таким образом. Между двумя элементами происходит односторонняя передача тепловой энергии. При испарении влаги с материи, она охлаждается, но в то же время она нагревается от тепла испарившихся молекул, находящихся внутри первого элемента и тем самым отбирает тепло у жидкости. С жидкости первого элемента испаряются молекулы, забирающие из него дополнительную энергию. Эти молекулы контактируют, сталкиваются со вторым элементом и передают ему дополнительную энергию, то есть нагревают его. При этом в первом элементе происходит круговорот молекул, при котором эти молекулы, которые отдали энергию второму элементу, возвращаются назад в жидкость первого элемента, уже без

дополнительной энергии, чтобы повторить испарение с поверхности первого элемента с дополнительной энергией.

Испарение - это процесс, при котором с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают молекулы, кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию взаимодействия молекул. Испарение сопровождается охлаждением жидкости.

Конденсация - это явление обратное испарению. Если какая либо молекула вещества, будучи в газообразном состоянии, попадёт в массу вещества находящегося в жидком состоянии, то средняя скорость всех молекул этой жидкости станет выше. Так как эта молекула принесёт с собой дополнительную энергию. При конденсации средняя температура вещества становится выше и вещество нагревается.

В этом устройстве-прототипе есть недостатки. Первый недостаток прототипа в том, что температура воды в устройстве изменяется немного. Второй недостаток в том, что нет возможности накапливать и концентрировать высокую температуру.

В основу изобретения положены задачи: осуществить большую разницу между низкой и высокой температурами вещества, накапливать и концентрировать высокую

температуру.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве, основанный на том, что одностороння передача энергии происходит в двух ступенях, предлагается применить множество подобных ступеней. В двух ступенях разделение температур происходит незначительно. Но если этих ступеней множество - больше вух, то разделение

температур происходит более заметно. Концентрация высокой температуры происходит в верхней ступени из-за того, верхняя ступень закрыта и жидкость не имеет возможности испарения. Именно по этой причине возможна большая разница между низкой и высокой температурами вещества и концентрация высокой температуры вещества.

Устройство изобретения поясняется чертежами. На чертежах фигуры 1- 4. На фиг. 1 показан прототип, разделение тепловой эйергии в с двумя ступенями.

На фиг. 2 показан независимый охладитель со многими ступенями.

На фиг. 3 показаны: независимый охладитель со многими ступенями,

теплоизоляционные стенки, перегородки, разделители потоков, восходящие и вниз идущие потоки движущихся молекул газа и жидкости.

На фиг. 4 показаны: независимый охладитель, который имеет форму расширенную внизу и ссуженную верху, нижний и верхний теплообменник.

Независимый охладитель предполагает наличие механизма, состоящего из двух или более ступеней разделения тепла.

Ступень состоит из двух слоев. Первый слой 1 (фиг.1, 2, 3, 4) - жидкостный. В нем находится жидкость. Второй слой 2 (фиг.1 , 2, 3, 4) - газовый. В нём находится газ и он расположен над жидкостным слоем 1. В газовом слое 2 (фиг.1, 2, 3, 4) происходят движения потоков молекул газа - испаряющихся и конденсирующихся. В фигурах 1, 2 показано - движение испаряющейся молекулы 3 (фиг.1 , 2), направление её движения показано стрелкой «верх», и обратное движение конденсирующейся молекулы 4 (фиг.1 , 2), направление её движения показано стрелкой «вниз».

Если к одной ступени 5 (фиг. 1,2, 3, 4) присоединить другую ступень 6 (фиг.1, 2), таким образом, чтобы жидкостный слой 1 (фиг. 1,2, 3, 4) одной ступени 6 находился бы над газовым слоем 2 другой ступени 5, то получится механизм с двумя ступенями. Также можно создать механизм со многими ступенями. В нижней ступени 5 (фиг.1, 2, 3, 4) находится холодная жидкость, в верхней ступени 6 находится жидкость с более высокой температурой, и между ними газовый слой 2, в котором находится газ. Молекул газового слоя 2 должно быть большое количество, достаточное для того, чтобы передать энергию от нижней ступени 5 к более верхней 6. Все эти молекулы должны достичь верхней ступени 6. Обратно в жидкостный слой 1 они возвращаются уже охлаждённые.

У прототипа изобретения всего две ступени нижняя 5 и верхняя 6 (фиг.1). Верхняя ступень 6 прототипа открыта и из жидкостного слоя 1 молекулы 7 испаряются (фиг.1) и тепло уходит в атмосферу. В прототипе в верхней ступени 6 (фиг.1) в качестве газового слоя является атмосфера.

В том случае, если устройство имеет множество ступеней, разделение тепла произойдёт более значительно. На фигурах 2 и 3 показано множество соединённых ступеней. Если у ступени в жидкости есть какая-то определённая температура, то после того как к этой ступени подключили другую ступень, то у этих двух ступеней должна изменится температура. Температура нижней ступени понизится, а температура высшей ступени повысится, так как её энергия дополнится энергией из нижней ступени. Кроме того, что ступень приняла энергию, то также и дальше произойдёт очередная передача энергии к другой ступени, выше стоящей. Таким образом в ступени, расположенной выше остальных накапливается тепловая энергия не только от одной, ниже её расположенной, но и от всех других ступеней.

В независимом охладителе есть две крайние ступени. Одна самая крайняя ступень 8 (фиг. 2, 4) предназначена для концентрации низкой температуры. Она расположена внизу. Другая самая крайняя ступень 9 (фиг. 2, 4) предназначена для концентрации высокой температуры. Она расположена вверху.

Независимый охладитель содержит корпус 10 (фиг. 3, 4), который должен быть теплоизолирован, и внутри которого находится множество ступеней, передающие тепловую энергию от нижних ступеней к верхним.

Почему тепло будет передаваться от нижней ступени к верхней. В каждой ступени есть перегородка 11 (фиг. 3, 4), которая разделяет газовый слой нижней ступени и жидкостный слой 1 верхней ступени. Каждая молекула газа в газовом слое имеет скорость движения, которая намного превышает скорость движения молекулы жидкости в жидкостном слое и также тех молекул, которые составляют перегородку 11. Молекула газа сталкивается с молекулами перегородки 11 и скорость этих молекул усредняется, становится равной друг другу. То есть, скорость молекулы газа становится меньше и газ по этой причине остывает. А скорость молекул перегородки 1 1 и также молекул жидкости в жидкостном слое, которые непосредственно контактируют с перегородкой 1 1 , будет повышена и соответственно будет происходить передача энергии к более высокой ступени. Обратного процесса испарения здесь, между газовым слоем и жидкостным слоем происходить не может. То есть передача тепловой энергии происходит только в одностороннем

направлении.

Важно, чтобы на поверхности перегородки 1 1 не осаждались молекулы газа.

Перегородка 11 может быть выполнена из материала, отталкивающего молекулы газа. Процесс столкновения молекул газа с перегородкой 11 - это не конденсация, так как при этом на поверхности перегородки 1 1 не должно происходить образования жидкости.

Сколько молекул испарилось из жидкости, столько же должно и конденсироваться в жидкость. Процесс испарения происходит на поверхности жидкости 12 (фиг. 3, 4), находящейся в жидкостном слое 1. На поверхности жидкости 12, находящейся в жидкостном слое 1 ступени происходит процесс конденсации, при котором в жидкость возвращаются испарившиеся молекулы. Но в отличие от испаряющейся молекулы 3, конденсирующая молекула 4 имеет более низкую энергию, так как эта молекула отдала часть своей энергии верхней ступени 6, и возвращается назад, чтобы соединится с жидкостным слоем 1.

Испаряющиеся 3 (фиг. 1, 2) и конденсирующие 4 (фиг. 1, 2) молекулы могут мешать друг другу и перемешиваться. Из-за этого передача энергии может быть снижена. Чтобы эти молекулы не перемешивались, внутри ступеней есть разделители потоков 13 (фиг. 3, 4). Эти разделители потоков 13 теплоизолированны. Их функция - разделять восходящие

14 (фиг. 3, 4) и вниз идущие 15 (фиг. 3, 4) потоки. Разделители потоков 13 стоят как газовом промежуточном слое 2, так и в слоях с жидкостью. Восходящие 14 и вниз идущие

15 потоки могут быть как в газовом слое 2, так и в Слоях с жидкостью 1.

Чтобы тепло больше концентрировалось в крайней верхней ступени 9 (фиг. 4), её нужно делать по размерам меньше, чем нижние. То есть независимый охладитель имеет форму которая ссужается к верху. Самая нижняя его часть является самой широкой и таким образом, тепло, которое будет передано в самую верхнюю ступень 9 будет сконцентрировано, так как объём верхней ступени 9 (фиг. 4) намного меньше объёма самой нижней ступени 8 (фиг. 4).

Так как нижние ступени широкие по своим размерам, в каждой ступени можно ставить по несколько разделителей потоков 13 (фиг. 4). Форма и расположение разделителей потоков 13 и перегородок 11 может быть различной.

Эффективность работы независимого охладителя зависит от применяемых жидкостей. В ступенях с разными температурами нужно применять жидкости с соответствующими температурами замерзания и кипения. Предполагается, что в самой крайней ступени для охлаждения температура жидкости будет ниже нуля градусов. Если эта жидкость будет вода, то она замёрзнет. Следовательно в таких ступенях с низкими температурами необходимо применять жидкости не замерзающие при таких низких температурах. Также в ступенях с высокими температурами вода будет кипеть и бурлить. В ступенях с высокими температурами необходимо применять жидкости, которые имеют высокую температуру кипения.

В каждой ступени разделение температур в слоях происходит до определённого момента, при котором наступает предел разделения температур между слоями. В этом случае при наступлении предела разделения температур, разница температур между слоями в ступенях самая максимальная.

Крайняя нижняя ступень 8 (фиг. 4) является самой холодной, а крайняя верхняя 9 самой горячей. Их можно использовать в быту и промышленности соответственно в качестве холодильника и нагревателя. Для того, чтобы в этих ступенях соответственно низкая температура была как можно ниже, а высокая как можно выше, внутри этих крайних ступеней находятся теплообменники 16 и 17 (фиг. 4).

Для того, чтобы в крайней ступени для нагревания 9 (фиг. 4) создать наиболее высокую температуру, необходимо дополнять энергию в самой крайней нижней ступени 8. Для этого в этой ступени расположен теплообменник 16. Его функция подогревать от тепла атмосферы крайнюю нижнюю ступень 8. Одна часть теплообменника 16 находится внутри крайней нижней ступени 8, другая его часть снаружи. Теплообменник 16 нагревается от температуры внешней окружающей среды и переносит тепло в крайнюю нижнюю ступень 8. Дальше тепло переходит от крайней нижней ступени 8 к более высоким ступеням и к самой крайней верхней ступени для нагревания 9, которая должна быть теплоизолированна. Таким образом повышается энергия внутри самой крайней верхней ступени 9, и в ней ещё больше увеличивается концентрация тепловой энергии.

Для того, чтобы в крайней ступени для охлаждения 8 (фиг. 4) создать наиболее низкую температуру, необходимо отбирать энергию в самой крайней верхней ступени 9. Для отбора тепла в этой ступени расположен теплообменник 17. Его функция отбирать тепло крайней ступени для нагревания 9. При помощи теплообменника 17 в верхней ступени 9 отбирается тепло и она охлаждается, и тепловая энергия из нижних, более холодных ступеней переместится в более высокие горячие ступени. При этом крайняя ступень 8 для охлаждения должна быть теплоизолированна. Таким образом понижается температура внутри самой нижней ступени и в ней увеличивается концентрация низкой температуры.

Применение теплообменников 16 (фиг. 4) и 17 возможно только по одному. Если используется теплообменник 16 для увеличения тепла в ступени 9, то не используется теплообменник 17. И наоборот, при использовании теплообменника 16 не используется теплообменник 16.

Изобретение может быть использовано в быту и в промышленности в качестве холодильного устройства, и источника тепловой энергии. Важной особенностью изобретения является то обстоятельство, что независимый охладитель не использует постороннюю энергию. Работа независимого охладителя происходит сама по себе, без привлечения посторонней энергии.