A hőenergia átalakítása elektromos energiává. Módszer elektromos energia hőenergiává alakítására és hőátadás létrehozására
14. fejezet Hőenergia-átalakítók
A minket körülvevő "energia-óceánról" beszélgettünk. Ez az energiaóceán az éter, amelynek polarizációs jelenségét elektromos mezőként ismerjük. Az éterben lévő örvényjelenségeket úgy érzékeljük mágneses mezők. Az előző fejezetben bemutattuk az elektromos és mágneses jelenségek felhasználásának módjait energiaforrások létrehozására.
A természetben vannak gyönyörű példák a hasonlóságra, például a bolygók és az elektronok pályái. Természetesen minden sokkal bonyolultabb, de ahhoz, hogy megértsük a dolgok lényegét, meg kell találni a kicsiket a nagyban, és látni kell a fordított összefüggéseket. Az éterjelenségek, beleértve a longitudinális hullámokat az éteri közegben, könnyen elemezhetők a hasonlósági módszerrel az éteri folyamatokkal. levegő környezet. Az olyan energiaszerzési módszerek, mint a levegőmolekulák hőmozgásának használata, lehetővé teszik az éter hőenergiájának felhasználási módszereinek megértését, mivel az éter hőmérséklete határozza meg a levegő hőmérsékletét. Tekintsük a témát részletesebben.
A levegő hőenergiája a környezet disszipált (alacsony potenciálú) hőjének egyik változata. A levegő mellett ezt az energiát a víz és a föld is tartalmazza (geotermikus források). Az ilyen típusú energia hasznos munkává való átalakulása leginkább akkor érzékelhető, amikor a tüzelőanyagot nem igénylő energiaforrások különféle konstrukcióit tárgyaljuk, hiszen az elsődleges forrást értjük. Vannak mechanikus és elektronikus eszközök képes offline működésre a környezet hőjének átalakításával. Korábban a teoretikusok tagadták ezt a lehetőséget, és két hőmérsékleti forrás jelenlétét követelték meg hasznos munka. Mi ilyenek vagyunk hagyományos módokon mi is fontolgatjuk. Ezek hagyományos hőszivattyúk. Emellett bemutatunk több módot a hőenergia közegből való közvetlen kinyerésére, nevezetesen a levegőmolekulák mozgásának kinetikus energiájának felhasználását és átalakítását. Különféle módszerek, mind mechanikai, mind modern technológiák elektromágneses jelenségek és speciális anyagok felhasználásával.
P.K. Oshchepkov, A.F. Okhatrin, E. G. Oparin és más kutatók. Pavel Kondratievich Oshchepkov az orosz radar alapítójaként ismert. 1967-ben Oshchepkov Moszkvában létrehozta az Energiainverzió Problémájának Nyilvános Intézetét az Anyagi erőforrások ésszerű felhasználásával foglalkozó bizottság alatt.
Oshchepkov ezt írta: „Az emberiség talán legmerészebb álma, hogy elsajátítsa a természetben az energia természetes körforgásának folyamatait. Az energia is elpusztíthatatlan, de létrehozhatatlan is, ezért teljesen természetes, hogy az energialeadás folyamatai és koncentrálódási folyamatai egységben léteznek. Vannak, akik azt állítják, hogy ez az elképzelés ellentétes a termodinamika törvényével. Ez nem igaz. A termodinamika második törvénye, amely ezer és ezer esetben igazolta magát, és utat mutat számos tudományos és műszaki probléma megoldásában, minden zárt rendszerre minden bizonnyal a helyes törvény. Egyszerűen értelmetlen kétségbe vonni annak érvényességét ezekre a rendszerekre vonatkozóan. De való Világ Nincsenek teljesen zárt rendszerek. A világ térben és időben végtelen, és az anyagi anyagok közötti kölcsönhatás a termodinamika második főtételénél összetettebb törvények szerint megy végbe. A jövő tudománya arra hivatott, hogy felfedezze ezeket a törvényeket. A természetes energiaciklus folyamatának a természetben való felhasználása az emberiség javára nem jelent veszélyt a Föld felszínének túlmelegedésére, mivel az nem változhat hőegyensúly a bolygónk. Ezenkívül mentes a radioaktív veszélytől, a légkör égéstermékekkel történő szennyeződésétől. Összehasonlíthatatlan energiabőséget hordoz magában, ami a fő alap Az élet... Korunk elengedhetetlen feltétele, hogy megoldjuk a természetben az energia természetes keringési folyamatainak felhasználásának problémáját.”
Oshchepkov bevezette a "kessor" kifejezést, amely a környezeti energia koncentrátorát jelöli. A témával foglalkozó szakirodalomban megtalálható a "C-cassor" kombinációja, amely a környezet hőenergiájának kondenzátoros (kapacitív) átalakítóját jelöli elektromos árammá.
Az Oshchepkov által kitűzött feladatok túlmutatnak a hagyományos hőszivattyúkon. „Véleményem szerint a jövő energiája az elektronikus energia. Meg kell oldania a legfontosabb feladatot - nem csak hőt venni a környező térből, hanem elektromos árammá alakítani. Ebben látom korunk legnagyobb tudományos és technikai problémáját. A tudományos és mérnöki gondolkodás keresi a megoldást.” Az Oshchepkov Intézet munkatársai elméletet készítettek és számításokat végeztek a környezeti energia átalakítása eredményeként elektromos áramot előállító elektronikus berendezések tervezésére. Számos kísérleti elektronikai létesítmény jött létre és működik, amelyek a környezet energiáját közvetlenül alakítják át elektromosság. Az ellenállások és a speciálisan feldolgozott félvezető diódák speciálisan tervezett áramköreiben (ezek a potenciálgát "durva enyhítését" hozták létre) lehetőség nyílt olyan eszköz létrehozására, amelyben tíz voltnál nagyobb feszültség keletkezik.
Oshcsepkov ezt írta: „A minisztériumok és osztályok sok éven át pótolhatatlan természeti gazdagságot – szenet, olajat, gázt – hoztak és visznek a költséges gazdaság oltárára. Nemcsak készleteik fogynak el a szemünk láttára, hanem a vegyipar kiváló értékes alapanyagai is. Erőművek kemencéiben égetik el, szennyezik a légkört, ami végül katasztrófát okozhat." az üvegházhatás”, amelyet az emberiség veszélye szempontjából a tudósok egy termonukleáris katasztrófával tettek egy szintre. Van egy másik paradoxona a hagyományos technológiának az energiaszektorban - először egy helyen állítanak elő hatalmas energiát, majd gyakran drága és nem mindig megbízható vezetékeken szállítják több ezer kilométerre a fogyasztóhoz. Ha ez egy lakás, akkor ... a villanykörtéhez. Nem túl bonyolult és pazarló? Minden másképp szervezhető, könnyebben, olcsóbban, megbízhatóbban, hatékonyabban. Hagyja, hogy a nagy teljesítményű energiarendszerek biztosítsanak áramot a nagy gyárak és iparágak számára. A tömegfogyasztó, különösen Észak-Oroszország és Szibéria vidéki területein, a környezet energiáját egy-két kilowatt teljesítménnyel villamos energiává alakító mini-berendezéseket lehet biztosítani. Ez elegendő ahhoz, hogy egy lakást biztosítson energiával a világításhoz, fűtéshez és egyéb szükségletekhez. Egy ilyen telepítés mérete nem több, mint egy asztali lámpa. Ha az emberiség harmóniában akar élni a környezetével, mindent meg kell tennie annak érdekében, hogy megtanulja, hogyan juthat energiához anélkül, hogy megzavarná a természet ökológiai egyensúlyát." Oscsepkov professzor e szavai ma is, 2012-ben is aktuálisak.
A Technique of Youth folyóirat 1983. 11. számában megvizsgálta a környezet hőenergiájának megfordítására szolgáló főbb módszerek osztályozását. Ezt vesszük alapul, de kiegészítjük új módszerekkel.
Fotoinverzió. Egyes anyagok (foszforok) tulajdonságairól ismert, hogy újra kibocsátják a rájuk eső fényt, de eltérő, megnövelt hullámhosszal (úgynevezett "Stokes-lumineszcencia"). Később olyan eseteket fedeztek fel, amikor az újra kibocsátott fény hullámhossza csökken, vagyis a kvantumok energiája megnő (ez az úgynevezett "anti-Stokes lumineszcencia"). A kvantumok energiájának növekedése itt a foszfor saját hőenergiájának lumineszcens sugárzás energiájává történő átalakulása miatt következik be. A hőenergia megválasztása miatt a foszfor lehűl, hőmérsékletének csökkenését a környezetből érkező hő kompenzálja. Ebből következően a lumineszcens sugárzás energianövekedése végső soron a környezet hőenergiájának koncentrálásával történik, és ez a növekedés igen jelentős lehet. Elméletileg elérheti a 160%-ot, vagyis a foszfor 60%-kal több energiát tud kiadni, mint amennyit sugárzás formájában kap. Jelenleg intenzív munka folyik ennek a hatásnak a gyakorlati alkalmazásán (tárgyak hűtése, lumineszcens maserek, lumineszcens fotomultiplikáció stb.).
kémiai inverzió. Az energetikailag nyitott katalitikus rendszerek képesek energiát felhalmozni és nem egyensúlyi termodinamikai állapotban létezni. Ez a folyamat a katalizátoron végbemenő exoterm reakció és a katalizátor endoterm reakciója (lehűlés) kombinációja miatt lehetséges. Ezek az önfenntartó (és öngyógyító) reakciók, amelyek a közeg disszipált hőjének elnyelésével valósulnak meg, új technológiai folyamatok létrehozására nyitnak távlatokat.
Létezik galvanikus cellák endoterm reakciókon dolgoznak. E reakciók lezajlásához szükséges energiát a szerkezet kristályrácsából veszik, aminek következtében az elemtest lehűl (dér borítja), és a környezet hőenergiája folyamatosan áramlik (koncentrálódik) hozzá. Ezért egy ilyen kémiai energiaforrásban az elektromos energia részben a környezeti energia elnyelésének köszönhető.
Mechanoinverzió. A levegőmolekulák kinetikus energiájának felhasználására többféle módszer létezik. Ezek az eszközök lehetnek passzívak vagy aktívak, azaz tintasugaras és streaming technológiák.
Gravitációs változat. Mivel a gravitációs tér inhomogénné teszi a közeget, ez "torzulásokat" kell, hogy bevezessen az állapotkiegyenlítés termodinamikai folyamatába, amelyet az entrópia növekedési index jellemez.
Ezt a körülményt Maxwell és Ciolkovszkij is feljegyezte, és kifejezte azt az elképzelést, hogy a gravitációs mező hatására függőleges hőmérsékleti gradiensnek kell létrejönnie a légkörben. Ciolkovszkij azt jósolta, hogy ez a gradiens attól függ molekuláris összetétel gáz.
Az ilyen energiagenerátorok modern elméletét VF Yakovlev professzor dolgozta ki részletesen, aki kiszámította a hőmérsékleti gradiens függését a gáz molekulaösszetételétől. E hatás alapján E. G. Oparinnal együtt felvetette egy alapvetően új energiagenerátor ötletét, amely két különböző gázokkal töltött csőből áll. rizs. 205.
Rizs. 205. A hőenergia gravitációs inverziója a Jakovlev-Oparin sémában
A diagramból jól látható, hogy a két csőben, a felső részben lévő gázok hőmérséklete jelentősen el fog térni egymástól, és ebből lehet energiát előállítani például termoelemek segítségével.
Termikus inverzió. Tekintsünk egy dugattyús motort, amely nem éghető hengerrel rendelkező kamrába történő befecskendezéssel működik cseppfolyósított gáz(nitrogén, hélium). A keletkező gáz nyomása mozgatja a dugattyút, míg a henger lehűl, ahogy a gáz kitágul, és a környezetből érkező hőenergia árad rá. Egy ilyen motor munkája összességében nem csak a táguló gázok munkájából áll majd, hanem a környezet hőenergiájának felhasználása miatt is lesz némi növekedés.
Elektromos inverzió. Ezen a kutatási területen P. K. Oshchepkov nagy reményei a félvezető hő-villamosság átalakítókkal kapcsolatosak. Vannak más módszerek is. Nikolai Emelyanovics Zaev szabadalmaztatott egy módszert a környezet energiájának koncentrálására egy nemlineáris kondenzátor és egy nemlineáris ferromágnes tulajdonságainak felhasználásával. Később részletesebben is megvizsgáljuk őket.
Mutassunk néhány technológiát és ötletet ebben a témában. A hőenergia mechanikai inverziója terén fontos találmányt alkotott egy szentpétervári szerző, Mihail Porfiryevich Beshok ( [e-mail védett]). "A levegő energiája" című cikke a "New Energy" folyóirat 2003. évi 1. számában jelent meg. 2010 decemberében telefonon beszéltünk, és beleegyezett, hogy ötletét nyíltan bemutatja a könyv olvasóinak. Találmányának lényege a következő: a lemez felületén egy levegőmolekula szabad úthosszának 1-10 nagyságrendű domborműve jön létre (ezek a modern kor elemeinek sorrendjének méretei). mikroáramkörök, körülbelül 500-50 nanométer). A tányér másik oldala sík felületű, ábra. 206. Mihail Porfirjevicset idézem:
Rizs. 206. Légnyomás-gradiens létrehozási módszer
„Amint a gázok molekuláris kinetikai elméletéből ismeretes, a levegőmolekulák véletlenszerűen mozognak (a levegő áramlási sebességétől függetlenül) 500 méter/s sebességgel, normál légköri nyomás és szobahőmérséklet. Egy köbméter levegő tömege több mint 1 kg. Könnyű kiszámítani, hogy a légkör hatalmas mennyiségű energiát tartalmaz, „turbinában dolgozni” lehetne irányítani, de a levegőmolekulák mozgása kaotikus, és általánosan elfogadott, hogy ilyen környezetben energia csak felszívódik és eloszlik, és ez a folyamat állítólag visszafordíthatatlan. A szokásos tér- és időmérőkben ugyanis a molekulák teljesen véletlenszerűen mozognak, számuk óriási, és az entrópia növekedésével járó folyamat ebben az esetben a legvalószínűbb. Eközben a molekula mozgása a "szabad út" szakaszban, az ütközések közötti időintervallumban rendezettnek, lineárisnak és kiszámíthatónak tűnik. A molekula által ez idő alatt megtett átlagos távolság több tíz nanométer.”
Megjegyzendő, hogy az utóbbi években megjelent nanotechnológiák lehetővé teszik egy mikrodomborműves energiaátalakító szükséges elemeinek tervezését, például nanocsövek felhasználásával. A 100 nm-es nagyságrendű mikrodombormű egy mikroáramkör-gyártó számára is egyszerű műszaki feladat.
Továbbá Mihail Porfiryevich két esetet vizsgál, az elsőt: egy lemezt, amelynek mindkét oldala teljesen sík felület, és S1 és S2 területei vannak (206. ábra, bal felső sarokban). Ebben az esetben a lemez mindkét oldalán ható erők általában a lemezre irányulnak, és számszerűen megegyeznek a teljes impulzusokkal. Ezeket az impulzusokat az ütköző levegőmolekulák mindkét oldalra továbbítják. Mivel az összes impulzus arányos az oldalak területével, és egyenlők, akkor az erők egyenlőek. Ebben a helyzetben nincs különbség a lemezre ható nyomóerőkben két oldalról.
Egy másik lehetőség: tegyük fel, hogy a tányér egyik oldalát valamilyen dombormű borítja, például domborműves, ábra. 206, lent. A felületi dombormű kellően kis méreteinél, amikor a d távolság kisebb, mint a molekula átlagos szabad útja, megjelenik egy olyan tényező, amely megsérti a fent megállapított erőegyensúlyt. Normál Légköri nyomás körülbelül 1 kg/1 négyzetcentiméter, és az egy százalékos nyomáskülönbség már elég jelentős. Az előzetes, nagyon közelítő számítások szerint a nyomáskülönbség akár több tíz százalék is lehet, vagyis 100-400 grammos erő 1 négyzetcentiméterenként. Ha ilyen lemezeket helyezünk a forgórészre, akkor az elektromos generátor forgórészének terhelés alatti állandó forgását érhetjük el.
Meg kell jegyeznem, hogy értelmezésem szerint ennek a koncepciónak nem az a lényege, hogy S1 és S2 különböző területet hozzon létre. A téma egy olyan felületi nanodombormű tervezésére vonatkozik, amely lehetővé teszi különböző környezeti nyomás létrehozását egy olyan anyaglemezen, amelynek egyik oldalán mikrodombormű található. Ezt az eredményt többféleképpen lehet elérni. Például, ha a környezet molekuláinak kaotikus mozgása a nanorelief miatt rendezettné válik, akkor a közeg és a lemez molekuláinak relatív sebessége megváltozik azon az oldalon, ahol a mikrodombormű készül. Ebben az esetben az emelőerő biztosított, de a jól ismert Zsukovszkij-Chaplygin effektussal ellentétben az erő egy mozdulatlan közegben elhelyezkedő mozdulatlan "nanoszárnyra" hat, amelynek molekulái mozognak.
Tehát a probléma vagy a környezet részecskéi kinetikus energiájának részleges megválasztásával, vagy kaotikusságának részleges rendezésével oldható meg. hőmozgás. A közeg lehűtésekor a köd megjelenése, a légköri vízgőz lecsapódása lehetséges. Ezzel kapcsolatban van egy érdekes szemantikai hasonlat: „szárnyal”, „magasságban szárnyal” mondjuk valamiről, ami egy helyen repül a levegőben. Talán azt ősi szó tükrözi az általunk elfelejtett technológiák jelentését.
A részecskékből történő részleges energiakivonást nanoelemek melegítésével kell kísérni, például a nanoszőrszálak felmelegednek deformációik miatt. A rendezést, vagyis a laminarizálást már a molekuláris motorról szóló fejezetben is megvizsgáltuk. Ez a módszer két módszerre osztható: preferált részecskemozgásvektor létrehozása a lemez felülete mentén vagy a lemezre merőlegesen a dombormű miatt. Ennek megfelelően a dombormű oldaláról a lemezre ható közeg nyomása vagy csökken, vagy nő.
A javasolt anyag neve CAM - power active material, vagy SANM - power active nanoanyag, mivel feladata, hogy a lemezre ható aktív erőt hozzon létre. eltérő nyomás környezetet a lemez különböző oldalain. Az erőt "aktívnak" nevezik, mert nincs szükség reaktív tömeg kilökésére. A hajtóerő létrehozásának problémáját az ellenkező módszerrel oldjuk meg. A sugárhajtásban a munkatömeg impulzust kap, és eldobódik a hajtóműtől, és a megfelelő impulzust adja. Aktív mozgatónál ennek az ellenkezője igaz: a mozgató a környezet molekuláiból vett impulzussal megegyező impulzust kap. A lendület megmaradásának törvényét a mozgató és a munkatömeg kölcsönhatásában természetesen szigorúan betartjuk. Ugyanakkor a környezet lehűl.
A „nanowing” hatása nemcsak aktív erő, hanem a környezet megfelelő változásai is, különösen annak lehűlése. Ennek oka az a tény, hogy a generált lemez makromomentumnak egyenértékűnek kell lennie a közeg részecskéinek mikromomentum értékének elvesztésével. Ebben a tekintetben a CAM technológia minőségileg új távlatokat nyit az autonóm energia területén. Ennek a koncepciónak a kidolgozására a nanocsövek alkalmazása tűnik a legígéretesebbnek, bár a mikrorelief előállítására más módszerek is találhatók, beleértve a bionanotechnológiákat is. gyakorlati használat.
Ez a projekt egy új cég alapításának szakaszában van, befektetőket és nanotechnológiai szakembereket hívnak meg. Kérjük, lépjen kapcsolatba a könyv szerzőjével.
Mihail Porfiryevich munkájában van fontos jegyzet a lemezfelülettel való rugalmas ütközés szükségességéről. Ez kötelező feltétel impulzusátvitel. A tervezésnél egy hasonló, de egyszerűbb, mikrodombormű nélküli változatot javasoltam. A javasolt módszert az ábra mutatja. 207. Lemez, melynek egyik oldala olyan anyagból készült, amely a levegőmolekulákkal kölcsönhatásba lépve rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik, a másik oldala pedig olyan anyaggal van bevonva, amely elnyeli a levegőmolekulák ütközési lendületét, deformálódik, részben átalakul a lendület bele hőenergia. A bal és jobb oldali összimpulzus modulusának különbsége miatt a lemez a hajtóerő impulzusát kapja a rugalmatlan felülete felé. Ennél a kialakításnál a lemez rugalmatlan felülete mindig melegebb lesz, mint a rugalmas felület. A hőt el kell távolítani külső környezet, a szerkezet nagy kapacitásával.
Rizs. 207. Légnyomásgradiens létrehozásának módszere
Az e technológia szerint tervezett mechanikus hajtások nem csak az energiaszektorban használhatók nyomaték létrehozására, hanem a közlekedésben is, tetszőleges méretű emelő- és hajtóerő létrehozására, üzemanyag-fogyasztás nélkül.
Az erő számítása a különböző oldalakról érkező, a teljesítményaktív anyagra (CAM) ható légköri nyomás 10%-os aszimmetriájával körülbelül 1 tonna erőértéket ad 1 négyzetméterenként.
Egy ilyen 100 darab, egyenként 5 mm vastag, 5 mm-es hézagú lemezből álló csomag egy köbméter térfogatot vesz fel, és 100 tonnát képes a levegőbe emelni.
Ezzel kapcsolatban felidézhetjük Maxwell elképzeléseit egy olyan mechanizmus létrehozásának lehetőségéről, amely a gázmolekulákat lassú „hidegre” és gyors „melegre” osztja. Egy ilyen mechanizmus egy speciális megkönnyebbülés, amely lehetővé teszi a hőmérsékleti gradiens költségmentes elérését.
Megjegyzendő, hogy ezt az elvet – többek között kísérletileg is – az „Új ötletek a természettudományban” konferencián, 1996-ban Szentpéterváron, „A gravitáció fogalma” című jelentésében, majd később, 1998-ban a „Tér, idő” konferencián mutattam be. és gravitáció”, Peterhof, Egyetem, Jelentésgyűjtemény, 1. rész, 1999. Ebben a témában rövidített formában cikk jelent meg az ELECTRIC SPACECRAFT amerikai folyóiratban, 1997. 27. szám.
A javasolt koncepció melletti legegyszerűbb kísérlet 1935 óta ismert, és először a Popular Science, 1935. évi 126. számban írták le, melynek magyarázatát az 1996-os beszámolómban fogalmaztam meg. ábrán A 208 két súly kölcsönhatásának eredményeit mutatja, amelyek a középpontból elméletileg azonos lendülettel "szóródnak" ki.
Rizs. 208. Kísérlet az aszimmetrikus kölcsönhatás kimutatására
Kísérletemben a kezdeti helyzetben a rugó össze van nyomva, és a súlyokat egy zsinór tartja össze. Miután a szál megsemmisül (kiégett), különböző irányokba mozognak, megközelítőleg azonos lendülettel. A súlyok és a támaszték közötti kölcsönhatás jellemzői a jobb oldali ábrán láthatók. 208, a súly rugalmasan, a bal oldalon pedig mereven kölcsönhatásba lép deformációval. Így a jobb oldalon jönnek létre Jobb körülmények a súly impulzusát a tartóra továbbítani, mint a készülék bal oldalán, ahol az impulzus energiája részben hővé alakul. A nullától eltérő összimpulzus hatására az egész eszköz eltolódik a rugalmas kölcsönhatás felé. A kísérlet könnyen megismételhető, ugyanazzal az eredménnyel. Jobb, ha lebegő platformon, vagy polírozott asztalon tölti.
Hadd emlékeztessem Önöket arra, hogy a rugalmas kölcsönhatás fontosságát a munkafolyadék lendületének a rotorházba való átvitelének biztosításához már többször megjegyeztük, beleértve a 1. ábrán látható diagramot is. 2. A SAM technológiát részletesebben az "New Space Technologies" 2012-es könyvem tárgyalja. Számításokat ad 1 millió tonna teherbírású, ráadásul üzemanyagot nem igénylő légi közlekedés tervezésére.
Kitérünk ennek a kísérletnek a megfontolására, hogy jobban megértsük a korábban javasolt és az ábrán bemutatott eszköz működési feltételeit. 207. A jelen találmány kereskedelmi forgalomba hozatala a lemezek rugalmas és rugalmatlan bevonására szolgáló optimális anyagok keresésére korlátozódik. Ez nem olyan egyszerű, tekintve a levegőmolekula tömegét és mozgási energiáját, vagyis az impulzus nagyságát. Azonban egyértelmű előny ez a módszer az alacsony költségű és széleskörű alkalmazás, beleértve a légi közlekedést is. A részleteket a témával kapcsolatos műszaki projekt áttekintésekor lehet megbeszélni, fejlesztői szerepkörömben. Felajánlott licenc.
A közeg hőenergiájának mechanikai átalakításának egyik módszerét B.M. Kondrashov ( [e-mail védett]), a „Jet energy technologies” cikkben, a „New Energy” folyóiratban. A szerző további légtömegek "párhuzamos kapcsolódásáról" ír a gázturbinás motor álló sugáráramához, amely további üzemanyag-energia-felhasználás nélkül történik a "kidobó bemeneti harangjára (bemenetére) ható kiegyensúlyozatlan külső nyomáserő miatt". Ezek a fejlesztések olyan technológiákra vonatkoznak, amelyek a „légköri energia irányított felhasználását célozzák meg” – ahogyan a találmány szerzői írják.
Ismeretesek a légköri levegő beszívásának módjai: az aktív sugár lüktetései a közeg periodikus megritkulását (alacsony nyomást) idézik elő a kilökőfúvóka bemeneti csövénél. Ez a terület magában foglalja az O.I. felfedezését is. Kudrin: "A tolóerő abnormálisan nagy növekedésének jelensége egy pulzáló aktív sugárral végzett gázkidobási folyamatban." Cikkében Kondrashov ezt írja: „Így a légkör energiája következtében átalakul soros csatlakozás előző időszakokban a levegőt hajtják hő pumpa, melynek működése során megteremtik a feltételeket ahhoz, hogy a következő időszakokban az egyensúlyi állapotú külső gáztömeg kispotenciálú energiája felhasználható mozgási energiává, nagy potenciálú hővé és " hideg" a számított hőmérsékletből.
Ennél a módszernél a kipufogógáz tömege hideg és nem tartalmaz égéstermékeket. Az energiaforrások a légköri levegő alacsony potenciálú hője és a gravitáció, amely statikus légköri nyomást hoz létre (mint egy természetes sztochasztikus folyamatban). A légkör energiájának átalakításának feltételeit a sűrített levegő tágulása teremti meg, amelyet a korábbi időszakokban nyert teljesítmény egy része miatt sűrítettek össze. Ezért azokat az eszközöket, amelyek ezt a módszert nyílt termodinamikai ciklusokkal valósítják meg, "atmoszférikus üzemanyag nélküli sugárhajtóműveknek" nevezik. B. M. Kondrashov munkái részletesen tanulmányozhatók szabadalmai alapján: 2188960 RU F 02 C 3/32, 5/12 "Energiaátalakítás módszere sugárhajtású berendezésben (opciók), sugárhajtóműben és gázban. generátor", valamint a PCT/RU2002/000338 F 2 C 3/32 „Az energiaátalakítás módszere sugárhajtóművekben" számú nemzetközi szabadalmi bejelentés, PCT WO2004/008180A1.
Ezeknek a folyamatoknak az elméleti alapjait a levegő, gázok és más közegek turbulens áramlásának "laminizálásáról" szóló munkák szerzői is kidolgozták. Vagyis turbulens áramlásban a közeg kinetikai energiáját nem tudjuk teljesen kihasználni addig, amíg nem biztosítjuk az áramlási részecskék mozgásvektorainak legalább részleges összehangolását, vagyis az „áramlás laminarizációját”.
A Tüzérség című könyvből szerző Vnukov Vlagyimir PavlovicsMásodik fejezet Nélkülözhetetlen energiaforrás
A Csernobil című könyvből. Milyen volt szerző Djatlov Anatolij Sztepanovics14. fejezet Az atomenergia felhasználása Ennek ellenére nem lehet véleményt nyilvánítani az atomerőművek használatának elfogadhatóságáról vagy elfogadhatatlanságáról. Valahogy be feltett kérdés az atomerőművek jövőjéhez való hozzáállásomról a csernobili katasztrófával kapcsolatban és a személyes
Az Új űrtechnológiák című könyvből szerző12. fejezet Antigravitáció a szabadenergia-generátorokban Érdekes megjegyezni, hogy számos tudós, aki a tér-idő tulajdonságainak átalakításával energiakinyerés módszereit tanulmányozza, megfigyeli kísérleti szerkezete munkájának ugyanazokat a jellemzőit,
Az Új energiaforrások című könyvből szerző Frolov Alekszandr Vladimirovics13. fejezet Szilárdtest-áramátalakítók Nézzünk meg néhány példát olyan speciálisan tervezett áramfejlesztőkre, amelyeknek nincs forgó része a szerkezetben, és magas hatásfokra hivatkoznak. Ezeket általában "szilárdtest" szabadon futó generátoroknak nevezik.
Az elektrotechnika története című könyvből szerző Szerzők csapata2. HŐENERGIA ÉS HŐVIDŐ ELSZÁMÍTÁSA A HŐFORRÁSNÁL 2.1. A vízmelegítő rendszerekbe szállított hőenergia és hűtőfolyadék mérésének megszervezése 2.1.1. Csomópontok a víz hőenergiájának elszámolására a hőforrásoknál: kapcsolt hő- és erőművek (CHP), távhő
A szerző könyvéből3. HŐENERGIA ÉS HŐVEZETŐ ELSZÁMOLÁSA A FOGYASZTÓNÁL HŐFELHASZNÁLÓ VÍZRENDSZEREKBEN 3.1. A vízhőfelhasználó rendszerek által átvett hőenergia és hőhordozó mérésének szervezése 3.1.1. Nyitott és zárt hőfogyasztási rendszerekben a hőmennyiségmérőnél
A szerző könyvéből4. A GŐZHŐFELHASZNÁLÓ RENDSZEREKBEN FOGYASZTÓ HŐENERGIA ÉS HŐVEZETŐ ELSZÁMOLÁSA 4.1. A hőfogyasztás gőzrendszereivel nyert hőenergia és hőhordozó mérésének szervezése 4.1.1. NÁL NÉL gőzrendszerek hőfogyasztás a hőenergia-mérő egységnél és
A szerző könyvéből5. A HŐMÉRŐ KÉSZÜLÉKEKRE VONATKOZÓ ALAPVETŐ KÖVETELMÉNYEK 5.1. Általános követelmények5.1.1. A hőenergia-mérő egység mérőműszerekkel (hőmérő, vízmérő, hőmennyiségmérő, gőzmérő, hűtőfolyadék paramétereit rögzítő készülék, ill.
A szerző könyvéből6. A HŐFORRÁS HŐMÉRŐEGYSÉGÉNEK ÜZEMELTETÉSÉBE BEVEZETÉSE 6.1. A hőforrás mérőműszer üzembe helyezését az Állami Energiafelügyelet képviselője végzi a hőforrás és a hőhálózatok képviselőinek jelenlétében, amelyet összeállít.
A szerző könyvéből7. A FOGYASZTÓNÉL A HŐMÉRŐ EGYSÉG ÜZEMELTETÉSÉBE BEVEZETÉSE 7.1. A fogyasztói mérőegységek üzembe helyezését az energiaszolgáltató szervezet képviselője végzi a fogyasztó képviselőjének jelenlétében, amelyről megfelelő okirat készül (4. melléklet).
A szerző könyvéből8. A HŐMÉRŐ EGYSÉG MŰKÖDTETÉSE A HŐFORRÁSNÉL 8.1. A hőforrásnál lévő hőenergia-mérő egységet a szerint kell üzemeltetni technikai dokumentáció jelen Szabályzat 6.1. pontjában meghatározott.8.2. A mérőeszközök műszaki állapotára
A szerző könyvéből9. A HŐMÉRŐ EGYSÉG MŰKÖDTETÉSE A FOGYASZTÓNÁL 9.1. A fogyasztónál lévő hőenergia-mérő egységet a jelen Szabályzat 7.1. pontjában meghatározott műszaki dokumentáció szerint kell üzemeltetni.9.2. Felelősség az üzemeltetésért és a folyamatos karbantartásért
A szerző könyvéből11.2.2. SZABÁLYOZOTT HIGANYÁTALAKÍTÓK A higany-egyenirányító fontos minőségi javulása a vezérlőrács megjelenése volt. A higanyszelepek kezdeti (dióda) funkciója az üzemi feszültség növekedésével az anódot védő képernyők bevezetését igényelte
A szerző könyvéből11.3.4. ERŐS ÁTALAKÍTÓK INDUKCIÓS FŰTÉSHEZ elektromágneses mező. A mező létrehozásához forrás megadása szükséges
Az egyik elektromos fórumon a következő kérdést tették fel: „Hogyan szerezhetek villamos energiát közönséges háztartási gázzal?” Ezt az indokolta, hogy ennek az elvtársnak a gázsiját, sőt, sok máshoz hasonlóan egyszerűen a szabványok szerint fizetik mérőóra nélkül.
Akármennyit használsz is, akkor is fix összeget fizetsz, és miért nem fordítod ingyen árammá a már kifizetett, de még nem használt gázt? Új téma jelent meg tehát a fórumon, amit a többi résztvevő is felkapott: egy szívből szívhez szóló beszélgetés nemcsak a munkanap lerövidítését, hanem a szabadidő elölését is segíti.
Számos lehetőséget javasoltak. Csak vásároljon egy benzingenerátort, és töltse fel desztillációval nyert benzinnel háztartási gáz, vagy állítsa át a generátort, hogy azonnal működjön gázzal, mint egy autóban.
A belső égésű motor helyett egy Stirling-motort, más néven külső égésű motort javasoltak. Itt csak a témaindító (az, amelyik létrehozta új téma) legalább 1 kilowattos generátorteljesítményt állított fel, de úgy érveltek, hogy egy kis étkező konyhájába sem férne be egy ilyen keverés. Ezen kívül fontos, hogy a generátor néma legyen, különben hát tudod mit.
Sok javaslat után valakinek eszébe jutott, hogy látott egy rajzot egy könyvben, amelyen petróleumlámpa látható, többsugaras csillag formájú eszközzel, amely tranzisztoros vevőt táplál. De erről egy kicsit bővebben lesz szó, de egyelőre...
Hőgenerátorok. Történelem és elmélet
Annak érdekében, hogy közvetlenül gázégőből vagy más hőforrásból áramot nyerjenek, hőgenerátorokat használnak. Akárcsak a hőelem, működési elvük is az 1821-ben felfedezett.
Az említett hatás az, hogy két különböző vezető zárt áramkörében emf jelenik meg, ha a vezetékek csomópontjai eltérő hőmérsékletűek. Például egy forró csomópont egy forrásban lévő vízben van, a másik pedig egy csésze olvadó jégben.
A hatás abból adódik, hogy a szabad elektronok energiája a hőmérséklettől függ. Ebben az esetben az elektronok elkezdenek mozogni a vezetőből, ahol nagyobb az energiájuk, a vezető felé, ahol a töltések energiája kisebb. Ha az egyik csomópontot jobban felmelegítjük, mint a másikat, akkor a rajta lévő töltések energiái között nagyobb a különbség, mint a hidegen. Ezért, ha az áramkör zárva van, áram jelenik meg benne, pontosan ugyanaz a termoelektromos teljesítmény.
Körülbelül a termoelektromos teljesítmény egy egyszerű képlettel határozható meg:
E = α* (T1 - T2). Itt α a termoelektromos együttható, amely csak azoktól a fémektől függ, amelyekből a hőelem vagy hőelem áll. Értékét általában mikrovolt/fok-ban fejezik ki.
A képletben a csomópontok hőmérséklet-különbsége (T1 - T2): T1 a meleg, T2 pedig a hideg csomópont hőmérséklete. A fenti képletet elég jól szemlélteti az 1. ábra.
1. ábra A hőelem működési elve
Ez a rajz klasszikus, bármelyik fizika tankönyvben megtalálható. Az ábrán két A és B vezetőből álló gyűrű látható. A vezetők csomópontjait csomópontoknak nevezzük. Ahogy az ábrán is látható, a T1 meleg csomópontban a termoelektromos teljesítmény B fémtől A fémig terjed. A hideg csatlakozásban T2 pedig A fémtől B fémig. Az ábrán feltüntetett termoelektromos teljesítmény iránya érvényes. arra az esetre, amikor az A fém termoelektromos teljesítménye pozitív B fémhez képest.
Hogyan határozzuk meg egy fém hőerejét
A fém termoelektromos teljesítményét a platinához viszonyítva határozzuk meg. Ehhez egy hőelemet, amelynek az egyik elektródája platina (Pt), a másik pedig a vizsgált fém, 100-ra melegítenek. A kapott értéket egyes fémeknél millivoltban az alábbiakban mutatjuk be. Sőt, figyelni kell arra is, hogy nemcsak a hőteljesítmény értéke változik, hanem annak előjele is a platinához képest.
A platina ebben az esetben ugyanazt a szerepet játszik, mint a 0 fok a hőmérsékleti skálán, és a hőteljesítmény értékek teljes skálája így néz ki:
Antimon +4,7, vas +1,6, kadmium +0,9, cink +0,75, réz +0,74, arany +0,73, ezüst +0,71, ón +0,41, alumínium + 0,38, higany 0, platina 0.
A platina után a negatív termoelektromos teljesítménnyel rendelkező fémek következnek:
Kobalt -1,54, nikkel -1,64, konstantán (réz és nikkel ötvözete) -3,4, bizmut -6,5.
Ezzel a skálával nagyon egyszerűen meghatározható a hőelem által kifejlesztett hőteljesítmény különféle fémek. Ehhez elegendő kiszámítani az algebrai különbséget azon fémek értékei között, amelyekből a termoelektródák készülnek.
Például egy pár antimon - bizmut esetében ez az érték +4,7 - (- 6,5) \u003d 11,2 mV lesz. Ha elektródaként vas-alumínium párt használunk, akkor ez az érték csak +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV lesz, ami majdnem tízszer kevesebb, mint az első páré.
Ha a hideg csomópontot állandó hőmérsékleten, például 0 fokon tartjuk, akkor a meleg csomópont termoelektromos teljesítménye arányos lesz a hőmérséklet változásával, amit a hőelemeknél használnak.
Hogyan készültek a hőgenerátorok
Már a 19. század közepén számos kísérlet történt az alkotásra hőgenerátorok- vételi eszközök elektromos energia, azaz különféle fogyasztók ellátására. Ilyen forrásként sorba kapcsolt hőelemekből készült akkumulátorokat kellett volna használni. Egy ilyen akkumulátor kialakítását a 2. ábra mutatja.
2. ábra Termofil, sematikus kivitel
az első termoelektromos akkumulátor század közepén Oersted és Fourier fizikusok alkották meg. A bizmutot és az antimont használták termoelektródákként, ugyanazt a tiszta fémpárt, amely a legnagyobb termoelektromos teljesítménnyel rendelkezik. A forró csomópontokat gázégők fűtötték, a hideg csomópontokat jéggel ellátott edénybe helyezték.
A termoelektromossággal kapcsolatos kísérletek során később feltalálták a termooszlopokat, amelyek bizonyos esetekben alkalmasak voltak a felhasználásra technológiai folyamatokés még a világítás is. Példa erre az 1874-ben kifejlesztett Clamont akkumulátor, amelynek teljesítménye gyakorlati célokra elég volt: például galvanizáló aranyozáshoz, valamint nyomdákban és mélynyomó műhelyekben. Körülbelül ugyanebben az időben a tudós Noe is foglalkozott a hőcsövek tanulmányozásával, hőelemeit is széles körben elterjedt egy időben.
De mindezek a kísérletek, bár sikeresek voltak, kudarcra voltak ítélve, mivel a tiszta fém termoelemeken alapuló termopillák hatásfoka nagyon alacsony volt, ami akadályozta gyakorlati alkalmazásukat. A tiszta fémgőzök hatásfoka mindössze néhány tized százalék. A félvezető anyagok sokkal nagyobb hatásfokkal rendelkeznek: egyes oxidok, szulfidok és intermetallikus vegyületek.
Félvezető hőelemek
A termoelemek létrehozásában valódi forradalmat idéztek elő A. I. akadémikus munkái. Ioff. A XX. század 30-as éveinek elején felvetette azt az elképzelést, hogy félvezetők segítségével hőenergiát, így a napenergiát is lehet elektromos energiává alakítani. Az elvégzett kutatásoknak köszönhetően már 1940-ben létrehoztak egy félvezető fotocellát a fény átalakítására napenergia elektromosba.
Az első gyakorlati alkalmazás félvezető hőelemek látszólag "partizán tányérkalapnak" kell tekinteni, amely lehetővé tette néhány hordozható partizán rádióállomás áramellátását.
A hőgenerátor konstans és SbZn elemeken alapult. A hideg csomópontok hőmérsékletét forrásban lévő vízzel, míg a forró csomópontokat tűzlánggal fűtöttük, miközben legalább 250...300 fokos hőmérséklet-különbséget biztosítottunk. Egy ilyen eszköz hatékonysága nem volt több, mint 1,5 ... 2,0%, de elegendő teljesítmény volt a rádióállomások működtetéséhez. Természetesen azokban a háborús időkben a "bowler" kialakítása államtitok volt, és még most is számos internetes fórumon tárgyalják készülékét.
Háztartási hőgenerátorok
A szovjet ipar már a háború utáni ötvenes években elkezdett termelni hőgenerátorok TGK - 3. Fő célja az volt, hogy akkumulátoros rádiókat tápláljon a nem villamosított vidéki területeken. A generátor teljesítménye 3 W volt, ami lehetővé tette olyan akkumulátoros vevőkészülékek táplálását, mint a Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 és néhány más.
A TGK-3 hőgenerátor megjelenését a 3. ábra mutatja.
3. ábra TGK-3 hőgenerátor
Hőgenerátoros kialakítás
Amint már említettük, a hőgenerátort vidéki használatra szánták, ahol petróleumlámpák "villám". Egy ilyen hőgenerátorral felszerelt lámpa nemcsak fényforrássá, hanem elektromossággá is vált.
Ugyanakkor további üzemanyagköltségekre nem volt szükség, mert a kerozinnak pontosan az a része, amely egyszerűen berepült a csőbe, vált árammá. Ráadásul egy ilyen generátor mindig készen állt a munkára, olyan volt a kialakítása, hogy egyszerűen nem volt benne semmi eltörni. A generátor tétlenül tudott feküdni, terhelés nélkül működött, nem félt a rövidzárlatoktól. A generátor élettartama vs. galvanikus akkumulátorokörökkévalónak tűnt.
A kipufogócső szerepét a petróleumlámpa "villámánál" az üveg megnyúlt hengeres része játssza. Lámpa hőgenerátorral együtt történő alkalmazásakor az üveget lerövidítették, és fém hőátadó eszközt 1 helyeztek bele, ahogy az a 4. ábrán látható.
4. ábra Kerozin lámpa termoelektromos generátorral
A hőátadó eszköz külső része poliéder prizma alakú, amelyre hőoszlopok vannak felszerelve. A hőátadás hatékonyságának növelése érdekében a hőátadó berendezés belsejében több hosszanti csatorna volt. Ezeken a csatornákon áthaladva forró gázok jutottak be kipufogócső 3, egyidejűleg melegíti a hőcsövet, pontosabban annak forró csomópontjait.
A hideg csomópontok hűtésére léghűtéses radiátort használtak. Rögzített fém bordákból áll külső felületek hőcsöves blokkok.
Hőgenerátor - TGK3 két független részből állt. Egyikük 2V feszültséget generált 2A terhelési áram mellett. Ezt a szakaszt használták a lámpák anódfeszültségének meghatározására rezgésátalakító segítségével. Egy másik, 1,2 V feszültségű és 0,5 A terhelőáramú szakaszt használtak a lámpák izzószálainak táplálására.
Könnyű kiszámítani, hogy ennek a hőgenerátornak a teljesítménye nem haladta meg az 5 wattot, de a vevőkészülékhez ez elég volt, ami lehetővé tette a hosszú téli esték felvillanyozását. Most persze egyszerűen nevetségesnek tűnik, de azokban a távoli időkben egy ilyen eszköz kétségtelenül a technika csodája volt.
Alapvető módszerek és az elektromos energia hővé alakításának módjai az alábbiak szerint vannak besorolva. Közvetlen és közvetett elektromos fűtés is van.
Nál nél közvetlen elektromos fűtés az elektromos energia átalakulása hőenergiává az elektromos áram közvetlenül egy fűtött testen vagy közegen (fém, víz, tej, talaj stb.) keresztül való áthaladása eredményeképpen történik. Nál nél indirekt elektromos fűtés elektromos áram egy speciális fűtőberendezésen (fűtőelemen) halad át, amelyből hővezetés, konvekció vagy sugárzás útján hő kerül a felmelegített testbe vagy közegbe.
Az elektromos energia hőenergiává történő átalakításának többféle típusa létezik, amelyek meghatározzák módokon elektromos fűtés.
Az elektromosan vezető szilárd anyagokon vagy folyékony közegeken keresztül áramló elektromos áram hő felszabadulással jár. A Joule-Lenz törvény szerint a hőmennyiség Q \u003d I 2 Rt, ahol Q a hőmennyiség, J; I - silatoka, A; R a test vagy közeg ellenállása, Ohm; t - áram áramlási ideje, s.
Az ellenállásfűtés kontakt és elektróda módszerekkel is végrehajtható.
érintkezési mód
Fémek melegítésére használják mind a közvetlen elektromos fűtés elve szerint, például elektromos ellenállás-hegesztőgépekben, mind a közvetett elektromos fűtés elve szerint - fűtőelemekben.
Elektróda módszer
nem fémes vezető anyagok és közegek melegítésére használják: víz, tej, zamatos takarmány, talaj stb. A felmelegített anyagot vagy közeget az elektródák közé helyezzük, amelyre váltakozó feszültséget kapcsolunk.Az elektródák között az anyagon átfolyó elektromos áram felmelegíti azt. A közönséges (nem desztillált) víz elektromos áramot vezet, mivel mindig tartalmaz bizonyos mennyiségű sókat, lúgokat vagy savakat, amelyek ionokká disszociálnak, amelyek elektromos töltések, azaz elektromos áram hordozói. Hasonló a tej és más folyadékok, talaj, zamatos takarmány stb. elektromos vezetőképességének jellege.
A közvetlen elektródafűtés csak váltakozó árammal történik, mivel D.C. a felmelegített anyag elektrolízisét és annak károsodását okozza.
Az elektromos ellenállásfűtés széles körben alkalmazható a gyártásban egyszerűsége, megbízhatósága, sokoldalúsága és a fűtőberendezések alacsony költsége miatt.
Elektromos ívfűtés
A gáznemű közegben két elektróda között fellépő elektromos ívben az elektromos energia hőenergiává alakul.
Az ív meggyújtásához az áramforráshoz csatlakoztatott elektródákat egy pillanatig megérinti, majd lassan elmozdítja egymástól. Az érintkező ellenállását az elektródák hígításának pillanatában erősen felmelegíti a rajta áthaladó áram. A fémben folyamatosan mozgó szabad elektronok az elektródák érintkezési pontján a hőmérséklet emelkedésével felgyorsítják mozgásukat.
A hőmérséklet emelkedésével a szabad elektronok sebessége annyira megnő, hogy elszakadnak az elektródák fémétől és kirepülnek a levegőbe. Mozgásuk során levegőmolekulákkal ütköznek, és azokat pozitív és negatív töltésű ionokra osztják. Az elektródák közötti légtér ionizálódik, ami elektromosan vezetővé válik.
A forrásfeszültség hatására a pozitív ionok a negatív pólusra (katódra), a negatív ionok pedig a pozitív pólusra (anódra) rohannak, ezáltal hosszú kisülést képeznek. elektromos ív hőleadás kíséri. Az ív hőmérséklete nem azonos a különböző részein, és fémelektródákkal van: a katódon - körülbelül 2400 ° C, az anódon - körülbelül 2600 ° C, az ív közepén - körülbelül 6000 - 7000 ° C .
Közvetlen és közvetett elektromos ívfűtés van.
A fő gyakorlati alkalmazás a közvetlen elektromos ívfűtés az elektromos ívhegesztő berendezésekben. Az installációkban közvetett fűtés az ívet az infravörös sugarak erőteljes forrásaként használják.Ha egy fémdarabot váltakozó mágneses térbe helyezünk, akkor egy e változó indukálódik benne. d.s., melynek hatása alatt légörvény. Ezen áramok áthaladása a fémben felmelegszik. A fém melegítésének ezt a módszerét indukciónak nevezik. Egyesek készüléke indukciós fűtőtestek a felülethatás jelenségének és a közelség hatásának felhasználása alapján.
Indukciós fűtéshez, ipari (50 Hz) és magas frekvencia(8-10 kHz, 70-500 kHz). A legelterjedtebb a fémtestek (alkatrészek, nyersdarabok) indukciós melegítése a gépészetben és a berendezések javításában, valamint a fém alkatrészek edzésére. Az indukciós módszer víz, talaj, beton melegítésére és tej pasztőrözésére is használható.
Dielektromos fűtés
A dielektromos fűtés fizikai lényege a következő. A gyorsan változó elektromos térbe helyezett, gyenge elektromos vezetőképességű szilárd és folyékony közegekben (dielektrikumok) az elektromos energia hőenergiává alakul.
Bármelyik dielektrikumnak van elektromos töltések intermolekuláris erők kötik meg. Ezeket a töltéseket kötöttnek nevezzük, szemben a vezető anyagok szabad töltéseivel. Az elektromos tér hatására a kötött töltések a tér irányába orientálódnak vagy elmozdulnak. A kötött töltések elmozdulását külső elektromos tér hatására polarizációnak nevezzük.
változóban elektromos mező a töltések, következésképpen a molekulák közötti intermolekuláris erők által kapcsolt molekulák folyamatos mozgása zajlik. A forrás által a nem vezető anyagok molekuláinak polarizációjára fordított energia hő formájában szabadul fel. Egyes nem vezető anyagokban kis mennyiségű szabad töltés található, amelyek elektromos tér hatására kis vezetőáramot hoznak létre, ami hozzájárul a felszabaduláshoz. további hő az anyagban.
A dielektromos melegítés során a felmelegítendő anyagot fémelektródák - kondenzátorlapok közé helyezik, amelyekre egy speciális nagyfrekvenciás generátor nagyfrekvenciás feszültséget (0,5 - 20 MHz és magasabb) táplál. A dielektromos fűtőmű nagyfrekvenciás csöves generátorból áll, teljesítmény transzformátorés elektródákkal ellátott szárítóberendezés.
A nagyfrekvenciás dielektromos hevítés ígéretes fűtési módszer, amelyet elsősorban fa, papír, élelmiszerek és takarmányok szárítására és hőkezelésére (gabona, zöldségek és gyümölcsök szárítására), tej pasztőrözésére és sterilizálására stb.
Elektronsugaras (elektronikus) fűtés
Amikor egy elektromos térben felgyorsult elektronáram (elektronsugár) találkozik egy felhevült testtel, az elektromos energia hőenergiává alakul. Az elektronikus fűtés jellemzője az nagy sűrűségű energiakoncentráció, ami 5x10 8 kW / cm2, ami több ezerszer nagyobb, mint az elektromos ívfűtésnél. Az elektronikus fűtést az iparban nagyon hegesztésre használják kis részekés szupertiszta fémek olvasztása.
Az elektromos fűtés figyelembe vett módszerei mellett a termelésben és a mindennapi életben is használják. infravörös fűtés (besugárzás).
A módszert az as fűtőelem az elektromos áram vezetőjének egy vagy több zárt menete, amely az elektromos transzformátor szekunder tekercsét képezi, és a hűtőközeg bevezetése érintkezik a vezető felületeivel. HATÁS: a találmány javítja az elektromos energia átalakítás megbízhatóságát a hőcsere során. 1 z.p.f-ly, 1 ill.
A találmány elektromos energia hőenergiává alakítására és hőátadás létrehozására szolgáló technológiára vonatkozik. Használható folyadékfűtésre belső égésű motorok előfűtési, fűtési és melegvízellátási rendszerekben. ipari vállalkozásokés lakóépületek, plazma és egyéb anyagok fűtésére. Ismert módszer az elektromos energia hőenergiává alakítására és hőátadás létrehozására, amely az elektromos áramnak a hűtőfolyadékon keresztül történő közvetlen átvitelén alapul, amelyet úgy hoznak létre, hogy az elektródákhoz vezető áramvezetékeken keresztül feszültséget adnak a táphálózathoz (lásd A. P. Althausen et al. ., "Alacsony hőmérsékletű elektromos fűtés", Moszkva, Energia, 1968). Folyadékok, beton melegítésére, talaj, érc, homok és egyéb anyagok felolvasztására szolgál. Ennek a módszernek a fő hátrányai a viszonylag magas feszültségek (380 V vagy 220 V) miatti megnövekedett elektromos veszély, valamint az elektromos fűtés és hőátadás függése a hűtőfolyadék elektromos ellenállásától. Különösen speciális adalékokat adnak a felmelegített vízhez, hogy adott értékű elektromos ellenállást biztosítsanak. Ismert eljárás az elektromos energia hőenergiává alakítására, valamint a fűtőelem és a hűtőközeg közötti hőcsere létrehozására, beleértve egy fűtőelem áramellátását, amely egy fémcső, amelyben egy speciális töltőanyagba préselt fűtőspirál van. , elektromos áramot vezet át fűtőspirál(lásd A. P. Althausen et al., "Low-Temperature Electric Heating", Moszkva, Energia, 1968). Ez a módszer széles körben elterjedt különböző területeken Nemzetgazdaság. Cső alakú hősugárzó(TEN) helyezhető vízbe, sóba, folyékony fémbe, penészbe, belső égésű motor forgattyúházába stb. A fűtött tekercs elektromos feszültsége azonban közvetlenül a hálózatról érkezik, és a viszonylag magas elektromos ellenállás spirál, ami szükségessé teszi a spirál elektromos szigetelését az elektromos biztonság érdekében, ami viszont csökkenti a hővezető képességet a spirál és a fémcső között, ezért rontja a hőcserét a fűtőelem (ohm) és a hűtőfolyadék között. egész. A tekercs elektromos szigetelése nem zárja ki elektromos meghibásodásának lehetőségét, és a fűtőelem fémcsövére (a) eső nagy elektromos potenciált, ami a földelés szükségességéhez vezet. Ezenkívül a fűtőelem(ek) korlátozott élettartamúak a tekercs kiégése miatt. Létezik egy ismert módszer az elektromos energia hőenergiává alakítására és hőátadás létrehozására, az úgynevezett "kontaktus hegesztés" (lásd N. S. Kabanov, "Hegesztés érintkező gépeken", Moszkva, szerk. elvégezni az iskolát", 1985; Yu.N. Bobrinsky és N. P. Szergejev, "Érintkező tervezése és beállítása hegesztőgépek", Moszkva, szerk. "Engineering", 1967; V.G. Gevorkyan, "Fundamentals of Welding", Moszkva, szerk.: "Higher School", 1991). Ennél a módszernél a fűtőelem és a hűtőközeg a hegesztett fém, amely lezárja a szekunder tekercselés hegesztő transzformátor, aminek következtében egy zárt áramkörön elektromos áram folyik keresztül, amely elegendő a fém felmelegítéséhez és hegesztéséhez. Ebben az esetben a transzformátor szekunder tekercsének minden menete külön áramforrás, mivel ugyanazt a mágneses fluxust fedi le, amelyet a transzformátor primer tekercse a mágneses körben hoz létre. Ez a módszer egy prototípus. Ennek a módszernek az a hátránya, hogy csak viszonylag kis elektromos ellenállású hűtőközegekre alkalmazható. Folyadék, például víz használata esetén meg kell tagadni a feszültség transzformátorral történő csökkentését, és a módszer az első, amelyet figyelembe vesz, annak minden hiányosságával együtt. A villamos energia hőenergiává alakításának biztonságát és megbízhatóságát, a hőátadás hatékonyságát a javasolt módszerben a transzformátor szekunder tekercsét képező zárt hurkú elektromos áramvezető vagy több fordulat fűtőelemként való felhasználásával érik el, és hogy a hűtőfolyadék érintkezzen a vezető felületeivel. Ha a transzformátor mágneses áramkörét körülvevő vezető tekercs zárva van, a primer tekercsre betápláltból kevesebb EMF indukálódik benne annak menetszámában, ami biztosítja az elektromos biztonságot, és a zárt áramkörön átfolyó áram A tekercs a tekercs alacsony elektromos ellenállása miatt meredeken növekszik, és az elektromos hűtőfolyadék ellenállásától függetlenül felmelegíti. Ugyanakkor a hűtőfolyadék közvetlen érintkezése a vezető zárt hurkának felületeivel növeli a hőátadás hatékonyságát a hőveszteségek éles csökkenése miatt. Olyan feltételek teremthetők, amelyek kizárják a tekercs kiégésének lehetőségét, ami biztosítja az átalakítás megbízhatóságát. A rajz egy példát mutat be a javasolt módszert megvalósító berendezésre. A módszert a következőképpen hajtjuk végre. A K kapcsoló segítségével a transzformátor W 1 fordulatszámú primer tekercsét csatlakoztatjuk a hálózathoz váltakozó áram. Az 1 mágneses körben váltakozó mágneses fluxus keletkezik, amely a 2. és 3. vezeték zárt menetében EMF-et indukál, és bennük elektromos áramot indukál, felmelegítve azokat. A 2. vezeték cső, a 3. vezeték zárt rézhuzalkötegből készül. Az A bemeneten hideg hűtőfolyadékot vezetnek be, például vizet, amely belép a 2 vezetőbe, és kívülről kimossa a 3 vezetőt. A hőcsere a 2 és 3 vezetők és a hűtőfolyadék határfelületein keresztül megy végbe, a hűtőközeg felmelegszik és konvekcióra, belép a B kimenetbe. Egy adott esetben előfordulhat, hogy a 3. vezető hiányzik (szükség van rá, ha a 2. vezető elektromos ellenállása nem felel meg a transzformátor teljesítményének). Egy másik speciális esetben a 2. vezető külső felületéről történő hőleadás megakadályozása érdekében a 2. vezető helyett elektromos szigetelőcső is használható, és ekkor csak a 3. vezetőről áramlik a hő a hűtőközegbe. A harmadik esetben a maga a hűtőfolyadék, belül van elhelyezve szigetelő cső vagy más formában, a mágneses magot lefedő térfogatban. Példa a módszer konkrét megvalósítására. Elvittek egy 2M3-500 márkájú, bélyegzett acél radiátort (lásd: 189. oldal, kézikönyv speciális munka szerkesztette: N.A. Kokhanenko, Moszkva, szerk. építési szakirodalom, 1964) 3,53 ekm egyenértékű fűtőfelülettel (11-nek felel meg - szelvény öntöttvas radiátor M-140 a GOST 8690-58 szerint) 13,3 literes kapacitással. Tól től acélcső 3/4 "" átmérőjű zárt tekercs készült, amely 1,5 kW teljesítményű transzformátor mágneses áramkörét takarja. Az A tekercs bemenetét a kimenethez (cső a függőlegesen szerelt radiátor alján), a B tekercs kimenetét pedig gumitömlőkkel a radiátor bemenetéhez (cső fent) kötöttük össze. A radiátor tetejére szerelték fel tágulási tartály 0,25 literes űrtartalommal. Ezután a rendszert (radiátor - fordulat) feltöltöttük vízzel és a transzformátor primer tekercsét 220 V feszültségű hálózatra csatlakoztattuk. A radiátort körülvevő hőmérséklet a transzformátor bekapcsolása előtt 4,5 o C volt egy szobatérfogatban 300 m 3 . A transzformátor bekapcsolása után a tekercsen 0,8 V feszültséget és a tekercsen áthaladó elektromos áramot mértük, ami 1875 A. 20 perc elteltével a radiátorban a víz hőmérséklete 96 o C-ra emelkedett (a víz kezdeti hőmérséklete). 12 o C volt), ami után tirisztoros vezérlőrendszer segítségével először 800 W-ra csökkentették a hálózatról felvett teljesítményt, ami biztosította a víz hőmérsékletének 82 o C-on tartását, majd 2 óra múlva 500-ra. W, amely biztosította, hogy a víz hőmérséklete 60 o C-on maradjon. Ennek eredményeként a 4 órás próbaterem hőmérséklet elérte a 18 o C-ot. Másnap a rendszert 1,5 kW teljesítményfelvétellel kapcsolták be. 4 óra elteltével a helyiség hőmérséklete elérte a 23 o C-ot, ezt követően a rendszert 500 W fogyasztásra kapcsolták és 1 hónapig fűtőberendezésként működtek. Vizsgálatokat végeztünk a 150 literes fűtőrendszer fűtésére a javasolt módszer szerint, 800 watt teljesítményfelvétel mellett. A teszt során a vízmelegítést 16 o C-ról 58,5 o C-ra állítottuk 7 óra alatt, majd a rendszert 500 watt teljesítményfelvétel mellett 58 o C-on tartó üzemmódba állítottuk át. Vizsgálatokat végeztünk forrasztással lezárt rézhuzalokból álló acélcsőköteg (3. vezető) zárt tekercsbe történő bevezetésén. A vizsgálatok eredményeként megállapították, hogy a 3-as vezeték használatával szinte bármilyen tartományban csökkenthető a zárt menetek egyenértékű elektromos ellenállása, és a transzformátor teljes terheléséig növelhető a teljesítményfelvétel. A tesztek kimutatták a villamosenergia-fogyasztás 1,5-2-szeres csökkentésének lehetőségét, ha a javasolt módszert alkalmazzuk a hagyományos módszerekkel összehasonlítva.
Követelés
1. Eljárás elektromos energia hőenergiává alakítására és hőcsere létrehozására a fűtőelem és a hőhordozó között, fűtőelemként egy elektromos transzformátor szekunder tekercsének felhasználásával, amely zárt hurok vezeték formájában van kialakítva. hűtőközeg bemeneti és kimeneti csővel, azzal jellemezve, hogy a hűtőközeg konvencióját a fűtőelemen keresztül biztosítják úgy, hogy a bemenetét a radiátor hűtőközeg kimenetéhez, a fűtőelem hűtőközeg kimenetét pedig a radiátor bemenetéhez csatlakoztatják. , a csatlakozások tömlőkkel készülnek, a radiátor függőlegesen van felszerelve úgy, hogy a hűtőfolyadék kivezetése a radiátorból az alsó részébe kerüljön, a radiátor felső részébe tágulási tartály van beépítve, és a teljes rendszer meg van töltve hűtőfolyadékkal és a transzformátorral csatlakozik a hálózathoz. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a cső alakú zárt hurkot elektromosan szigetelő anyagból készítjük, és a vezető egy vagy több zárt menetét beépítjük benne.
RAJZOK
MM4A Korai felmondás szabadalom érvényessége Orosz Föderáció találmányra a szabadalom érvényben tartási díjának esedékességig történő meg nem fizetése miatt