О возможности создания "сверхъединичных" теплогенераторов

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - О возможности создания "сверхъединичных" теплогенераторов

О возможности создания "сверхъединичных" теплогенераторов

О возможности создания «сверхъединичных» теплогенераторов

"Наука - это то, чего не может быть.

А то, что может быть, - это технический прогресс".

Академик П.Л. Капица.

Термин «сверхъединичные» теплогенераторы в научный оборот ввел Л.П. Фоминский: «Сверхъединичными называются устройства, приводимые в работу электрическими или другими двигателями, вырабатывающие тепловой энергии больше, чем потребляют механической энергии от двигателей» [1, стр. 81]. На основании анализа опубликованной технической информации он причислил к «сверхъединичным» конструкции изобретателей: Ю.Перкинса и Р.Поупа [2], Григса [3], Махмеда Гексена [4], А.Ф. Кладова [5], Е.Г. Порсева [6], А.Д. Петракова [7], Ю.С. Потапова [8] , В.П. Котельникова [9] и другие.

Одним из первых не лабораторных, а реально эксплуатирующихся устройств, стал теплогенератор Ю.С. Потапова – ЮСМАР. Л.П. Фоминский и Ю.С. Потапов объединили свои усилия как для продвижения теплогенераторов ЮСМАР на рынок, так и для теоретического обоснования принципов их работы [10-12]. Падкие на сенсации, но технически малограмотные журналисты извратили идеи изобретателей и стали писать в газетах, что у теплогенератора ЮСМАР КПД больше единицы, хотя изобретатели разъясняли, что это не КПД, а «эффективность», под которой понимали: «отношение вырабатываемой энергии к затраченной на ее получение работе» [1, стр. 81]. Многие талантливые изобретатели, в том числе Л.П. Фоминский и Ю.С. Потапов, имеют характер тяжелый для общения и не склонны к дискуссиям. Часть обиженных ими оппонентов не справедливо перенесла негативное отношение лично к авторам идеи на их детище, а заодно и на все другие подобные конструкции и подвергли такие устройства не всегда обоснованной и часто бездоказательной критике. Для сравнения, утверждение, что коэффициент преобразования энергии (КПЭ) тепловых насосов больше единицы ни у кого не вызывает возражений.

Если систематизировать аргументированные критические замечания, то в основном они сводятся к следующему:

1.     Понятие КПЭ является полным аналогом КПД. КПД кавитационных теплогенераторов составляют 93–96 % и не может превышать 100% [13, 14].

2.     «В условиях теплогенераторов гидродинамическую кавитацию нельзя рассматривать как источник дополнительной энергии. Ансамбль расширяющихся, схлопывающихся и пульсирующих кавитационных каверн представляется как своеобразный энергетический трансформатор энергии, коэффициент полезного действия которого в принципе, как и любого трансформатора не может превосходить единицу» [15].

3.     «Гидродинамические теплогенераторы могут работать с эффективностью, превышающей единицу, тем не менее, режим, при котором достигается подобная эффективность, строго говоря, обеспечивается не столько генератором, сколько методом отбора тепла от внешнего низкотемпературного источника – системы водоснабжения» [16].

Агрессивная компания критики «сверхъединичных» теплогенераторов привела к тому, что некоторые экспериментаторы стали перестраховываться и при получении КПЭ>1 прекращать исследования. Так в результате испытаний теплогенератора на основе «вихревой» трубы, проведенных в лаборатории «Основы трансформации тепла» кафедры «Промышленные теплоэнергетические системы» Московского Энергетического Института было определено, что при затраченных 2 кВтч электрической энергии количество произведенного тепла составляет 3817 ккал (4,4 кВтч). Однозначного объяснения происхождения дополнительно выработанной тепловой энергии найдено не было [17]. На всякий случай работы по данной тематике на кафедре закрыли. В ходе испытаний теплогенератора ТПМ 5,5-1, проведенных Институтом технической теплофизики НАН Украины (г. Киев), был получен КПЭ>1. Экспериментаторы объяснили себе этот результат: «не только объективной погрешностью измерений, но и влиянием теплообмена между неизолированными элементами установки и внешней средой» [18].

Несмотря на компанию критики все равно регулярно появляется информация о результатах проведенных испытаний «сверхъединичных» теплогенераторов. В лаборатории физико-химической гидроаэродинамики ИПРИМ РАН (г. Москва) 19.01.2007 г. был проведен эксперимент, в ходе которого зафиксировано превышение в точке максимума полученной тепловой энергии над затраченной электрической КПЭ=13,4 [19]. Фирма ЮРЛЕ (г. Минск) в процессе испытаний 29 июля 1999 года, без учета теплопотерь в окружающую сферу, получила КПЭ=0,975-1,15 [20]. У теплогенераторов фирмы «Торнадо» (г. Киев), в зависимости от конструкции системы теплоснабжения, значения КПЭ изменялись в диапазоне 60-200% [21]. В «Запорожской Государственной Инженерной Академии» был разработан Преобразователь Энергии Движения Жидкости (ПЭДЖ) с КПЭ=2,79 [22]. На сайте www.ecoteplo.ru группы компаний «Тепло XXI века» (г. Москва) размещены отзывы потребителей: РУП «Волковысский завод кровельных и строительно-отделочных машин» (Республика Беларусь) КПЭ=1,48; АО «АБИОС» (г. Миядзаки, Япония) КПЭ=1,95-2,18; «Славия» (Саратов) КПЭ=1,49-1,57; «ИКЦ «Паритет» (г. Архангельск), без учета теплопотерь, КПЭ=1,23 [23]. Теплогенератор изобретателя Кочкина С.С. (г. Новосибирск) работает с КПЭ=1,24 [24], теплогенераторы фирмы «Автономное тепло» (г. Москва) - с КПЭ=1,5-1,85 [25]. Фирма «ТКС-Техно» (г. Москва) декларирует КПЭ=2,0 [26], Научно-производственный концерн «Акойл» (г. Ижевск) – КПЭ=1,2-1,8 [27], а Научно-внедренческое предприятие «Ангстрем» (г. Тверь) - КПЭ=1,7 [28]. Директор Самарского института инновационных технологий (ИИТ) профессор Степанов Е.С. утверждает, что серийно выпускаемые ими теплогенераторы МУСТ на затраченный киловатт электроэнергии вырабатывают 1,2 кВт тепловой энергии [29]. Корейская фирма DHP (Daum Hydrogen Power) в технических характеристиках своих теплогенераторов указывает теплопроизводительность в два раза большую, чем мощность применяемых электродвигателей [30].

В Тамбовском государственном техническом университете ведутся работы по созданию многоступенчатого роторного кавитационного теплогенератора. Полученные в ходе экспериментов КПЭ=1,45-1,65 [31, 32]. В Институте химии растворов РАН (г. Иваново) были проведены эксперименты по использованию роторных кавитационных теплогенераторов для нагрева суспензии крахмала. В сравнении с традиционным способом получения коллоидных растворов полисахарида время нагрева до 95 оС сократилось в три раза, причем средний размер частиц был более чем в полтора раза ниже обычного [33]. казано, что при использовании для нагрева роторных кавитационных теплогенераторов время нагрева. Этот перечень можно продолжить. Работы по созданию подобных теплогенераторов ведутся и за рубежом: в Болгарии, Германии, Корее, Словакии, США, Франции и т.д.

Большое количество полученных в ходе испытаний результатов не может позволить огульно обвинять их авторов в некомпетентности либо в мошенничестве. Для подтверждения или опровержения «сверхъединичности» необходимо глубокое экспериментальное изучение процессов, происходящих в теплогенераторах.

Для объяснения получения в ходе испытаний дополнительной энергии было выдвинуто несколько гипотез [24]:

1.     В процессе кавитации происходит образование ассоциатов-кластеров воды с выделением тепла.

2.     При пузырьковой кавитации возможно протекание ядерных реакций с малым выходом нейтронов.

3.     Возможен механизм энерговыделения при низкотемпературных ядерных реакциях с участием динейтронов.

4.     При сильном нагреве или электролизе паров воды происходит разложение на ионы Н+ и ОН-, которая примерно в два раза энергетически более выгодна, чем реакция разложения воды на водород и кислород. Затем при захвате ионами водорода электронов со стенок заземленного бака и соединении двух атомов водорода в молекулу водорода происходит выделение энергии 436 кДж/моль, что примерно в два раза больше, чем при горении водорода.

Вода является естественным ядерным топливом. Возбудителем ядерной реакции является кавитация. Затраты энергии на разрушение связей между атомами молекулы Н2О примерно на семь порядков меньше энергии связи их элементарных частиц. В воде исходные и конечные продукты реакции одинаковы: вода остается водой. Незначительный дефицит массы прошедшей реакцию воды в естественных природных условиях восстанавливается, что подтверждено экспериментально. Измерения, в частности на чистой воде, показывают отсутствие радиации. Воздух и вода в энергоустановках являются ядерным топливом. Поэтому основанная на этих природных веществах энергетика названа естественной [34, 35].

Высказываются и другие гипотезы:

5.     «На механическое разрушение химических связей ионов и молекул воды требуется в два раза меньше энергии, чем на термическое разрушение этих связей. Это главная причина, в силу которой не удается повысить показатель энергетической эффективности одноступенчатых кавитационных процессов выше 200%» [36].

6.     «С позиции теории движения, доказано, что при наличии ускорения вращения тел их суммарная масса – энергия уменьшается. Появление дополнительных связей между частицами вещества приводит к выделению значительного количества энергии связей в виде тепла. Согласно теории на каждый Дж механической энергии, вкладываемой во вращение, должно выделяться до 2Дж энергии в виде излучений. Таким образом, затрачивая энергию на механическое движение жидкости, в результате получаем ее приращение за счет выделения других видов энергии, что в сумме превышает затраченную механическую в 1,5-1,85 раз» [37].

7.     «Теплогенератор это - управляемый усилитель мощности, в котором энергетический поток электрического мотора посредством собственно теплогенератора управляет более мощным потоком энергии, получаемым при разрыве (или созидании) водородных связей ассоциатов молекул воды. Управляемый поток всегда мощнее управляющего» [38].

8.     «Значительные давления могут быть достигнуты в микрообъемах при процессе схлопывания кавитационных пузырьков, в результате чего в отдельных микрообъемах на короткое время может быть достигнуто такое давление, которое превращает энергию гравитационного колебания ультраэлементарных частиц в тепловые колебания «элементарных» частиц, но этот и вышеотмеченные процессы не учитываются в опыте Джоуля для определения механического эквивалента единицы теплоты. Необходимо определить границы условий применимости принятого механического эквивалента единицы теплоты, что исключит возникновение конфликтов между изобретателями теплогенераторов, у которых КПД больше 100% (Ю. Потапов и др.) и экспертными комиссиями» [39].

9.     Получение дополнительной энергии объясняется с точки зрения схожих гипотез: «торсионных полей» [40], Бозе-излучения [41] и эфиродинамики [42].

Теория «торсионных полей» вызвала активное неприятие Комиссии по борьбе с лженаукой [43]. И хотя, в теории «торсионных полей» лишь в качестве одного из многих примеров ссылаются на «сверхъединичные» теплогенераторы, и она является лишь одной из нескольких гипотез, пытающихся объяснить процесс образования дополнительного тепла, некоторые члены Комиссии заодно бездоказательно отвергают и саму возможность такого процесса [44].

До тех пор пока нет практически подтвержденных математических методов расчета и оптимизации конструкции, гипотеза не может считаться теорией. Наличие нескольких гипотез свидетельствует о том, что процессы требуют дальнейшего изучения для подтверждения или опровержения гипотез.

Например, по результатам испытаний исследователями из лаборатории физико-химической гидроаэродинамики ИПРИМ РАН был сделан вывод, что разрушение кластеров не является основным источником энергии в теплогенераторе [19]. На основании данных полученных только в одном эксперименте Фоминский Л.П. объявил в прессе, что подтверждена теория «холодного термояда», сторонником и пропагандистом которой он является [45]. Однако если проанализировать методику измерений [18], то станет ясным преждевременность такого заявления, так как в ходе испытаний замеры проводились не поверенными бытовыми устройствами, сотрудниками, не аттестованными для проведения этого вида измерений, а увеличение мощности излучения до 15 мкР/ч находится в пределах фоновых значений [46]. Для сравнения, дозиметрические замеры установки «Теплогенератор» конструкции Атаманова В.В. и Кочкина С.С., проведенные специалистами Отдела ядерной и радиационной безопасности № 128 ОАО «Балтийский завод», показали мощность дозы гамма-излучения вплотную у теплогенератора 0,017-0,022 мР/час. Был сделан вывод: «Радиационные параметры обследуемого объекта находятся на уровне фоновых значений» [47]. Впервые о теории «холодного» ядерного синтеза 23 марта 1989 года объявили американские ученые Мартин Флейшман и Стенли Понс. Согласно их утверждениям «холодный термояд», в отличие от «горячего» практически безвреден и не создает радиоактивных отходов. Для доказательства того, что в теплогенераторах происходит «холодный» ядерный синтез необходимо обнаружить «ядерный пепел» - гелий-4 и тритий, а сделать это на заводских испытательных стендах практически не возможно.

На основании единичных экспериментов нельзя давать окончательное заключение о правильности гипотез. Необходимо проведение серии научных экспериментов на хорошо оборудованных стендах, с привлечением специалистов разного профиля: гидравликов, теплотехников, химиков, физиков-ядерщиков, математиков и т.д. К сожалению, государственное финансирование науки мизерно, а предприниматели не в состоянии финансировать фундаментальные научные исследования. Поэтому теплогенераторы разрабатываются эмпирическими методами, их рабочие характеристики часто не стабильны, полученные в ходе испытаний результаты не всегда можно повторить.

Отсутствие единой официально признанной методики определения теплопроизводительности кавитационных теплогенераторов не позволяет поставить окончательную точку в дискуссии о «сверхъединичности». Основной проблемой при определении и сравнении теплопроизводительности кавитационных теплогенераторов является ее зависимость от системы теплоснабжения, которая не учитывается при некоторых измерениях. На существование такой зависимости указывают многие производители теплогенераторов [21, 48, 49, 50]. Это же подтверждает практика. Например, модернизация системы отопления позволила ООО «АПЕКС-ТЕРМИНАЛ» в полтора раза сократить электропотребление тепловыми гидродинамическими насосами ТС1-090 в отопительном сезоне 2008/2009 г.г. по сравнению с 2007/2008 г.г. [51].

Рассмотрим влияние некоторых факторов «обвязки» теплогенератора на его теплопроизводительность по результатам испытания теплового гидродинамического насоса ТС1-075, зав. № 318, проведенных 15 июля 2009 г. на экспериментально-испытательной базе в г. Мытищи Московской области. Общий вид испытательного стенда для определения работоспособности тепловых гидродинамических насосов ТС1 показан на фото 1.

Фото 1. Испытательный стенд для определения работоспособности тепловых гидродинамических насосов ТС1.

Общий объем помещения, в котором смонтирован испытательный стенд, 320,11 м3.

В испытательном стенде применяются 20 стальных регистров диаметром 158 мм, длиной 1940 мм, толщиной стенок 4 мм и 2 регистра длиной 500 мм. Соединительные трубопроводы диаметром 48 мм, с толщиной стенок 2,5 мм. Суммарная длина трубопроводов (в т.ч. напорных рукавов – гибких вставок) составила 19,17 м. Регистры и соединительные трубопроводы покрыты в два слоя теплозащитным покрытием изолат - ТУ 2216-001-59277205-2002. Система гидравлически закрытая, подпитки, утечки и испарения теплоносителя нет. При проведении испытаний циркуляция теплоносителя осуществлялась циркуляционным насосом Grundfos UPS 25/80 с расходом 3,93 м3/час только по контуру ТС1 – регистры. В качестве теплоносителя использовалась водопроводная вода. В систему было залито 0,4 куб. м. воды. Датчики температур – термопреобразователи сопротивления ТСМ 012-000.11.5 L=120 кл. В, установлены на входной и выходной магистралях на расстоянии 3,1 м от патрубков.

В процессе испытаний были получены температурные графики Твх (обратная магистраль) и Твых (прямая магистраль), показанные на Рис.1.

Рис.1. Температурные графики испытаний ТС1-075, проведенных 15.07.09 г.

Из графика видно, что Твх на участке 1-3 не изменялась. Это свидетельствует о том, что цикл циркуляции воды по контуру длится примерно 10 минут. Выключение ТС1-075 произошло в точке 9, через 40 минут после включения. На участке 3-9 градиент нагрева, разница между Твых и Твх, составлял примерно 19-24 оС, что соответствует норме.

На графике Твых можно выделить три характерных участка: точки 2-3 со скоростью нагрева 2,22 оС/мин, точки 3-4 со скоростью нагрева 0,714 оС/мин и точки 4-9 со скоростью нагрева 2,0 оС/мин. Падение скорости нагрева может объясняться тем, что в в точке 3 в теплогенератор начала поступать вода с незавершившимися кавитационными процессами. В точке 4 процесс заполнения теплогенератора такой водой закончился, и скорость нагрева стабилизировалась. При этом скорость нагрева на участке 4-9 уменьшилась на 10%, по сравнению с участком 2-3.

За время работы теплогенератора температура в помещении изменилась с 20 оС до 24 оС. После выключения теплогенератора, начиная с точки 14, идет линейное падение Твх и Твых. На участке 15 -23, за 40 минут, Твх , уменьшилось на 10 оС. Это свидетельствует о том что, из-за наличия элементов без теплоизоляции стенд имеет значительные тепловые потери. В реальной системе отопления эти потери идут на обогрев помещений. Поэтому они должны учитываться при определении теплопроизводительности теплогенераторов.

Теперь обратим внимание на точки 20 и 23. Значения температуры теплоносителя Твх запаздывают по сравнению с Твых на 15 минут, тогда как цикл циркуляции воды по контуру длится примерно 10 минут. Это может означать только то, что теплоноситель отбирает тепло запасенное металлом трубопроводов стенда. При расчете КПЭ разоблачителями «сверхъединичных» теплогенераторов теплоемкость материала стенда обычно не учитывается.

Приведенные графики позволили обратить внимание только на три фактора, влияющие на величину теплопроизводительности, а таких факторов, требующих оптимизации, множество. Это: вид теплоносителя, диапазон изменения рабочих температур теплоносителя, объем, расход и давление теплоносителя в системе, длина и диаметр трубопроводов, вид и тепловая мощность теплосъемного оборудования и т.д. Прежде, чем замерять теплопроизводительность необходимо определить оптимальные характеристики системы, а следовательно, и сертификационного стенда. Такой стенд должен быть оснащен аттестованным высокоточным измерительным оборудованием и лицензионным программным обеспечением для сбора и обработки информации полученной в ходе испытаний.

Поскольку создание сертификационного стенда требует больших средств и времени, на первом этапе можно пойти другим, более простым путем. На одном и том же испытательном стенде, в одних и тех же условиях провести сравнительные испытаний кавитационных теплогенераторов и теплопроизводящего оборудования, чей КПД не вызывает сомнения, например: ТЭНовых или электродных котлов. Для получения достоверных результатов необходимо провести сравнительные испытания продолжительностью не менее одного месяца, а желательно в течение отопительного сезона. Даже без учета не оптимальности режима работы кавитационных теплогенераторов, такие испытания позволят в первом приближении получить аргументы для подтверждения или опровержения тезиса о «сверхъединичности».

Литература

1.     Фоминский Л.П. Сверъхединичные теплогенераторы – блеф или реальность? Журнал «Справочник промышленного оборудования», № 2, сентябрь-октябрь 2004, ВВТ, стр. 81-93.

2.     Патент США № 4 424 797 на «Устройство нагрева». Ю.Перкинс и Р. Поуп (Приоритет от 13 октября 1981 г.).

3.     Патент США № 5188090, н. Кл. 126/247. Griggs J.L. От 23.02.93.

4.     Патент СССР № 1329629, МПК F24 J3/00. Насос-нагнетатель текучей среды.

5.     Патент РФ № 2054604, МПК F24 J3/00. Способ получения энергии.

6.     Патент РФ № 2116583, МПК F24 J3/00. Способ нагрева жидкости.

7.     Патент РФ № 2142604, МПК F24 J3/00. Способ получения энергии и резонансный насос-теплогенератор.

8.     Патент РФ № 2045715, МПК F25 B 29/00. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей.

9.     Патент РФ № 2161289, МПК F24 H 3/02. Теплогенератор.

10.           Патент РФ № 2165054, МПК F24 J3/00. Способ получения тепла.

11.           Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Энергия вращения – Кишинев – 2001. – 400 с. ISBN 9975-78-098-9/

12.           Фоминский Л.П. Роторные генераторы дарового тепла. Сделай сам. – Черкассы: «ОКО-Плюс», 2003, - 346 с. ISBN 966-7663-26-4.

13.           Халатов А.А., Коваленко А.С., Шевцов С.В., Франко Н.В. Вихревые теплогенераторы (термеры): проблемы и перспективы. УДК 662.995.018.8 www.nbuv.gov.ua/portal/Soc_Gum/Vamsu/Tehnichni nauky/2009_1/Halatov, Kovalen..

14.           Осипенков С.Б. О проблемах гидродинамических нагревателей. #"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">Превращение энергии гравитационного колебания «элементарных» вещественных частиц в теплоту. Доклад на VIII МНК 16-20 августа 2004 г., С-Петербург. #"#">http://www.ecoteplo.ru/images/20090813/image001.jpg