Original constructions of vortical cavitation heat generators including those with multistage expansion have been developed and tested. The change of heat generator efficiency at water warming and the character of connection between efficiency increase and intensity of axle directional? Radiation growth have been investigated.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2005
    Журнал: Вісник Харківського національного автомобільно-дорожнього університету
    Наукова стаття на тему 'Активізація додаткових енерговиділень в вихрових теплогенераторах на основі труби Ранка'

    Текст наукової роботи на тему «Активізація додаткових енерговиділень в вихрових теплогенераторах на основі труби Ранка»

    ?УДК 621.18

    АКТИВІЗАЦІЯ ДОДАТКОВИХ енерговиділення У вихрових теплогенераторів НА ОСНОВІ ТРУБИ ранки

    Б.М. Посметний, інженер, виробниче підприємство «Весоизмеритель», Ю.І. Горпинка, к. Т.н., викладач, ХУПС

    Анотація. Розроблено оригінальні конструкції вихрових кавітаційних теплогенераторів, в тому числі з многокаскадной схемою розширення, проведено їх випробування. Досліджено зміну ефективності теплогенераторів при розігріві води, характер зв'язку між підвищенням ефективності і наростанням інтенсивності осьового спрямованого гамма-випромінювання.

    Ключові слова: сверх'едінічние теплогенератор, кавітація, вихрова труба, спрямоване гамма випромінювання.

    Вступ

    Незважаючи на тривалий період досліджень вихрових кавітаційних теплогенераторів на основі труби Ранка, до сих пір неясними залишаються питання природи активізується в них енергій, і відповідно, досяжного рівня їх корисної ефективності. Твердо не встановлено також характер залежності між інтенсивністю гамма-випромінювання, що супроводжує роботі вихрових труб, і рівнем додаткових тепловиділень в них, не забезпечуються підведенням енергії до приводу.

    аналіз публікацій

    У літературних джерелах [1,2], на підставі експериментальних результатів, встановлено, що надлишкові тепловиділення з'являються при вихровому русі потоку води, якщо забезпечений кавітаційний режим його течії, в ситуаціях резонансного посилення звукових коливань, що виникають в цьому потоці. Про природу енергій, що забезпечують надлишкові тепловиділення і радіацію, йде активна дискусія [3,4,5]. Висловлюються сміливі фізичні ідеї, однак, на нинішньому рівні їх розвитку, корисність теоретичних моделей процесів тепловиділення для прогнозування характеристик вихрових пристроїв невисока. Практично важливою для досліджень є необхідність враховувати наявність спрямованого гамма-випромінювання по осі працюючого вихрового теплогенератора [1,3].

    Схема вихрового теплогенератора, придатного для використання у вигляді джерела тепла, запропонована Ю.С. Потаповим і включає послідовно

    з'єднані між собою: насос з електроприводом, технологічний блок на основі вихровий труби, бак - накопичувач теплої рідини. При включеному електродвигуні, температура теплоносія плавно збільшується, з темпом не більше 0,1-0,5 ° С за один прохід рідиною технологічного блоку. Сверх'едінічние тепловиділення за даними авторів [1,2] з'являються при перевищенні температурою води рівня в 63 ° С, що створює сприятливі умови для кавітації.

    У теплогенераторах Ю.С. Потапова використана проста схема розширення в єдиній вихровий трубі. В роботі [6] запропоновано ідеї багаторазового застосування вихрового розширення. Перетворення кінетичної енергії, повідомленої потоку рідини насосом, в багатостовбурний теплогенераторі реалізовано автором [5]. При цьому використовується кілька паралельно включених вихрових труб замість однієї. Складні схеми перетворення спрямовані на підвищення ефективності генерації тепла. Цікавим є оцінка термодинамічної досконалості сверх'едінічние теплогенераторів, однак відповідна література нам не зустрічалася.

    Мета і постановка задачі

    Мета досліджень полягала у збільшенні корисної ефективності водних вихрових теплогенераторів на основі труби Ранка, за рахунок схемних і конструкторських рішень, з попутним уточненням резервів активізації додаткових енергій і відстеженням супутніх ефектів.

    Особливості розроблених конструкцій

    Фахівцями Харківської асоціації виробників вимірювальної техніки «МІРА» проведений відповідний цикл робіт. Базою для поліпшення характеристик вихрових теплогенераторів послужили нові конструкторські рішення, запропоновані Б.М. Посмітного. Істотний ефект дали: застосування оригінального пристрою, що забезпечує створення вихрового потоку води, а також використання щілинних спрямо-лей потоку для виконання функції гальмівних пристроїв, що дозволило реалізувати багатокаскадного, многоствольную компоновку технологічного блоку. У многокаскадной схемою перетворення основна вихрова труба встановлюється безпосередньо після насоса, в інші - подається вода, що вже відпрацювала в одній, або декількох вихрових трубах.

    Застосування зазначених прийомів, як окремо, так і в комбінації, дозволило створити оригінальні вихрові теплогенератори широкого спектру корисної ефективності в інтервалі від 80 до 300% і досліджувати їх характеристики. У випробувальному стенді була використана класична схема теплогенератора Ю.С. Потапова [3]. Її перевагою при проведенні досліджень є те, що по нагріванню значної кількості води в накопичувальному баці можуть бути достовірно визначені простими вимірювальними засобами середні виділення тепла за тривалий час.

    Ефективність розігріву води

    Експериментальні дані про ефективність многокаскадного теплогенератора при розігріві води представлені на рис. 1

    ^ ----------------------------------------

    3

    2

    1

    0 25 50 75 Т, ° С

    Мал. 1. Залежності досяжною ефективності многокаскадного теплогенератора від температури води, що подається в технологічний блок

    Ординатою графіка є співвідношення виділеної в генераторі теплоти і еквівалента витраченої на її отримання електроенергії. З графіка видно, що залежність ефективності теплогенератора від температури води має монотонний характер; чим нижче температура води на подачі в технологічний блок, тим вища корисна ефективність досяжна. Аналогічні залежності для одностовбурних теплогенераторів якісно мають такий же вигляд. Таким чином, в процесі випробувань було виявлено істотна відмінність, в порівнянні з результатами [1, 2] про характер залежності досяжною ефективності теплогенератора від температури води на вході в технологічний блок.

    супутні ефекти

    В процесі випробувань оригінальних теплогенераторів встановлено, що інтенсивність спрямованого гамма-випромінювання наростає разом зі збільшенням їх корисної ефективності по виробленню тепла (див. Рис. 2).

    |у, мкРг / год 60

    40

    20

    0 12 3 та

    Мал. 2. Залежність інтенсивності спрямованого гамма-випромінювання по осі основної труби многокаскадного теплогенератора від його повної ефективності по виробленню теплоти

    Додаткові труби каскадного теплогенератора також є джерелами спрямованого гамма-випромінювання. Сумарна інтенсивність гамма-випромінювання, по всіх додаткових трубах становить приблизно таку ж величину, як по одній основній трубі. Таким чином, випромінювання від ефективного теплогенератора на основі труби Ранка підвищує природний радіаційний фон приміщення в 5-10 разів і більше.

    Виробляє теплоту вихровий кавітаційний генератор погано впливає на органічні тканини людей. Поблизу поверхні вихровий труби шкіра швидко стає сухою, жорсткою з подальшим сверблячкою і лущенням. Якийсь вплив відчувають і тварини, після включення генератора, кішки і собаки знаходяться в цьому приміщенні активно прагнуть покинути його.

    Оцінка термодинамічної ефективності теплогенераторів на основі труби Ранка

    На перший погляд така оцінка не видається важким. Як термодинамічної системи виберемо будівлю, опалювальне вихровим генератором. Будівля отримує теплоту від води в накопичувальному баку, що підігрівається теплогенератором в інтервалі температур 70-80 ° С. Підвищення температури води за один прохід через блок вихрових труб не перевищує величини в 0,5 ° С, при значній інтенсивності тепловіддачі до конструктивних елементів. Оскільки теплоємність води є досить стабільною величиною, можна припустити, що теплий джерело має змінну температуру інтервалу 70-80 ° С; кількість теплоти, що віддається від нього в систему, приблизно лінійно залежить від температури. У такій ситуації допустимо оцінювати характеристики циклу при середній температурі теплого джерела. Холодним джерелом є навколишнє середовище; прийнято, що його температура дорівнює -10 ° С. Вона є свідомо більш низькою, порівняно з середньою температурою атмосфери протягом опалювального сезону. Такі кліматичні умови відповідають місцю проведення експериментів - місту Харків.

    Щоб стабілізувати температуру в приміщенні досить використовувати тепловий насос, що забезпечує передачу атмосферного тепла з підвищенням його температурного потенціалу від -10 до + 75 ° С. Продуктивність насоса повинна точно відповідати втрат теплоти через будівельні конструкції будівлі. За базу для порівняння виберемо тепловий насос, який працює по зворотному циклу Карно. Корисну ефективність ідеального теплового насоса, визначимо як відношення виробленої їм теплоти на рівні теплого джерела, до теплового еквіваленту витраченої в його циклі роботи. Її значення може бути розраховане за формулою (1).

    е = Г7 (7 ™ - 7 ™), (1)

    де, 7 ™, 7 ™ - температура, відповідно, теплого і холодного джерел, в градусах Кельвіна.

    Розрахункова ефект вности теплового насоса Карно складе близько 410%, що значно перевищує експериментально встановлену ефективність подається многокаскадного теплогенератора. З точки зору зіставлення споживчих характеристик різних джерел теплопостачання, результати наведеного аналізу забезпечують цілком практичний прогноз. Однак існують теоретичні проблеми, пов'язані з тим, що кавитационні бульбашки, які забезпечують нагрів води, швидше за все, мають на порядки вищу температуру, в порівнянні з началь-

    ними припущеннями про характеристики теплого джерела. Можливо, ці проблеми зацікавлять фахівцями з термодинаміки.

    висновки

    Потенціал активізації додаткових енергій в вихровий трубі з водним робочим тілом, має значні резерви. Однак, разом з підвищенням корисної ефективності генерації тепла, наростає і інтенсивність гамма-випромінювання, і ступінь негативного біологічного впливу на людей і тварин.

    До проведення фундаментальної екологічної експертизи, розробники асоціації «Міра» відмовилися від виробництва і реалізації виробів цього класу в якості джерел теплопостачання. Вважаємо, що сверх'едінічние теплогенератори на основі труб Ранка представляють інтерес, перш за все, для фундаментальних досліджень.

    література

    1. Фоминский Л.П. сверх'едінічние теплогене-

    ратора проти Римського клубу. - Черкаси: «ОКО-Плюс». - 2003. - 424 с.

    2. Патент Украши № 47535, МПК Б 24 13/00.

    Споаб одержаний тепла. / Потапов Ю.С., Фомінський Л.П. // Бюл. №7. 2002. Пріор. вщ 18. 05. 2000р.

    3. Потапов Ю.С, Фоминский Л.П., Вихрова

    енергетика і холодний ядерний синтез з позицій теорії руху. Кишинів - Черкаси: «ОКО-Плюс». - 2000. - 387 с.

    4. Ларіонов Л.В. Явище кавітації і проблема

    генерації тепла в рідині // «Вибухонебезпечні матеріали та піротехніка. / Науково-технічний збірник. - М .: МОП РФ. -1996. - Вип. 3-4.

    5. Патент Російської Федерації ЯИ 02204089 С2,

    МПК Б 24 13/00. Універсальна генеруюча установка / Назирова Н.І., Сяргей А.В., Леонов М.П. // Пріоритет від 26.07.2001. публікація 27.03.2003.

    6. Патент Російської Федерації ЯИ 02201560 С2,

    МПК Б 24 13/00. / Бритвин Л.Н. // Пріоритет від 10.04.2001. публікація 27.03.2003.

    7. Патент Російської Федерації ЯИ 2132517 С1,

    МПК Б Н 3/02 / Мустафаєв Р.І. // Пріоритет від 20.08.97. публікація 27.06.99.

    Рецензент: М.А. Подригало, професор, д.т.н., ХНАДУ.

    Стаття надійшла до редакції 7 січня 2005 р.


    Ключові слова: сверх'едінічние теплогенератор / кавітація / вихрова труба / спрямоване гаммаізлученіем

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити