Библиографическое описание:

Фомин М. Б. Исследование гидромеханического теплогенератора для ветроэнергетической установки // Молодой ученый. — 2009. — №8. — С. 32-34.

Механическое воздействие на жидкость в замкнутом объеме приводит к ее нагреву. В этом легко можно убедиться, включив обычный циркуляционный насос (например, дачный) в режиме “сам на себя”, то есть, соединив выход насоса с его входом. Через некоторое время вода в насосе нагреется до определенной температуры. Подобный опыт был поставлен Джоулем более ста лет назад. Целью эксперимента было доказать, что в результате механического воздействия на жидкость, механическая работа может быть превращена в тепло.  Не смотря на то, что имеются прямые преобразователи электрической энергии в тепловую - нагреватели, основанные на гидродинамическом способе нагрева жидкостей, лишены некоторых изъянов, присущих нагревателям, использующих ТЭНы. Таких, как пожароопасность и электроопасность.

Анализ существующих конструкций выявил ряд преимуществ и недостатков теплогенераторов. По мнению их конструкторов и исследователей, гидродинамические теплогенераторы отличаются необычно высокой эффективностью – отношением производимой теплоты к потребляемой энергии. Так, например, численные значения эффективности теплогенераторов, предложенных в [1,2], приближаются к единице, в [3,4] превосходят ее в пределах возможной ошибки калориметрических измерений, а в [5,6,7], по мнению авторов, превышают единицу в несколько раз! Подобные примеры можно продолжать и продолжать.

Все гидродинамические теплогенераторы, несмотря на многообразие их конструкций, отличаются двумя общими особенностями.[8]

Во-первых, в качестве рабочего тела в них используется только жидкость, преимущественно – вода. Во-вторых, вода подвергается специальной механической обработке – механоактивации.

Именно в результате специальной механической обработки происходит нагревание рабочего тела – воды и производство тепла теплогенератором. Процесс механоактивации, независимо от конкретных способов его осуществления, заключается в том, что воду путем механического воздействия на нее приводят в состояние сложного неравномерного движения.

При самом общем подходе, во всем многообразии конструкторских решений можно выделить две существенно различающиеся между собой разновидности теплогенераторов:

·    пассивные

·    активные.

К пассивным отнесены теплогенераторы статического типа, не содержащие подвижных частей в устройствах формирования потока жидкости. Механическая активация рабочего тела в этих генераторах происходит в процессе и в результате взаимодействия движущейся жидкости с неподвижными элементами рабочей камеры, выполненными и расположенными таким образом, чтобы наиболее эффективно формировать поток с резко выраженной нелинейностью пространственного распределения мгновенных скоростей жидкости, как по величине, так и по направлению.

К активным отнесены теплогенераторы динамического типа, в которых механическая активация рабочего тела происходит в результате воздействия на жидкость подвижных активирующих элементов генератора – вращающихся, колеблющихся или совершающих сложное движение.

На базе лаборатории кафедры энергообеспечения с.х. ОГАУ была создана и исследована одна из активных установок (рис. 1.), которая нагревает жидкость при механическом воздействии.

 

09-01-09_0913

Рис. 1. Экспериментальная установка

 

При испытании была снята механическая характеристика опытного образца теплогенератора (рис. 2), имеющего следующие параметры: внешний диаметр корпуса – D=0,5 м; высота цилиндра корпуса (размер в осевом направлении – Н=0,2 м; число лопастей – по 8 на статоре и роторе). Измерение частоты вращения осуществлялось тахометром часового типа ТЧ10.

Рис. 2. График зависимости М=f(ω), снятой экспериментально.

Полученную кривую можно аппроксимировать уравнением параболы М=а+вω2 , так как теоретически именно этим уравнением описываются механические характеристики машин, рабочие органы которых преодолевают сопротивление жидкости или газа. Для нахождения коэффициентов уравнения по полученным опытным данным построена кривая зависимости М=f2) (рис. 3), аппроксимирована прямой линией и по её параметрам определены коэффициенты уравнения:(а=3,1 – момент при ω=0 в точке пересечения прямой с осью ординат; в= ΔМ/Δω2).

Рис. 3 График экспериментальной зависимости М=f(ω2),

Таким образом, искомое уравнение механической характеристики опытного образца теплогенератора будет иметь вид

М =3,1+0,003ω2.                                    (1)

Так как мощность равна произведению момента на угловую скорость, уравнение изменения мощности легко определяется по уравнению изменения момента

Р = Мω = 3,1ω + 0,003ω3.                           (2)

Полученные уравнения позволяют подобрать ветродвигатель для данного теплогенератора по мощности и моменту.

Физических основы работы теплогенераторов и причин нагревания рабочего тела до сих пор остаются спорными и неясными.

Существуют мнения, что температура воды на выходе генератора повышается в результате прямого преобразования работы в теплоту за счет внутреннего трения в жидкости, рассеяния энергии акустических колебаний и т.п.

Если же причины нагревания рабочего тела менее очевидны, следует выяснить, или хотя бы пытаться выяснить, в чем они заключаются.

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Дж.Л. Григгс. Патент США US 5188090, 1993 г.

2. Ю.С. Потапов. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент РФ RU 2045715, 1995 г.

3. Л.П. Фоминский. Как работает вихревой теплогенератор Потапова. РАЕН, Черкассы, «ОКО-Плюс», 2001 г.

4. Ю.С. Потапов, Л.П. Фоминский. Успехи тепловой энергетики. В сб. «Фундаментальные проблемы естествознания и техники», том I, СПБ, 2002 г.

5. Ю.С. Потапов и др. Способ получения тепла. Патент РФ RU 2165054, 2000 г.

6. Л.Г. Сапогин, Ю.С. Потапов и др. Устройство для нагрева жидкости. Патент РФ RU 2162571, 2000 г.

7. Г. Ранк. Патент США US 1952281, 1934 г.

8. http: //www.ecoteplo.ru/

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle