Ответы на вопросы в этом разделе
написаны и/или отредактированы Др. Белявским
Вопрос:
Электроэнергия из морской воды?- Это воспринимается как Вечный Двигатель.
Ответ:
а) Прежде всего, не из морской воды, а за счет тепла морской воды, речной воды, а также воздуха.
Поток входит в установку при температуре T, охлаждается и выходит при более низкой температуре. Разность температур ΔT, количество вещества в потоке и его теплоемкость определяют величину энергии E1, которая забирается у потока (например, у морской воды).
Важно указать, что установка, использующая ВГД, полностью соответствует первому и второму началам термодинамики. Здесь не рассматриваются процессы возникновения энергии (энергию E1 мы забираем, охлаждая поток). И очевидно, что для работы теплового насоса обязательно будет затрачена физическая работа ΔP.
б) Коэффициент преобразования энергии теплового насоса равен
COP = (E1 + ΔP)/ΔP.
Этот коэффициент характеризует отношение количества теплоты, подводимого к нагреваемому теплоносителю, к энергии, затраченной на работу установки. Его величина больше 1 и не имеет теоретических ограничений. Реально, в домашних кондиционерах, работающих зимой как тепловые насосы, этот коэффициент равен примерно 2.
Задача проекта состоит в том, чтобы снизить внутренние затраты энергии и резко увеличить COP. На основе современных технологий это невозможно.
Новая технология, использующая ВГД, дает надежду.
Вопрос:
Концепция Волн Градиента Давления неожиданна и при первом прочтении воспринимается критически.
Однако внимательный анализ показал, что в ней нет внутренних физических противоречий.
Примите мои поздравления!
Действительно, ВГД описывают процессы в вашей вихревой камере и в вихревых трубах (эффект Ранка). Вихревые трубы применяются уже ~80 лет, однако они не нашли широкого применения в технике из-за низкой эффективности. Вы говорите о широком применении принципа ВГД в технике.
На чем основан ваш оптимизм?
Ответ:
Вихревые Трубы работают на сжатом газе. Градиент давления создается путем закрутки потока. Струи газа создают мощный звук. Эти обстоятельства определяют возникновение
Волн Градиента Давления.
Однако на сжатие воздуха в компрессорах затрачивается значительная энергия (электроэнергия). Поэтому как источники холода и/или тепла Вихревые Трубы не эффективны.
Наибольшее применение они нашли при переработке природного газа (природный газ в месторождениях находится под высоким давлением).
Понимание физических процессов (ВГД) в вихревых трубах поможет улучшить их эффективность. Но в целом, их прямое использование (использование сжатого газа, как единственного источника работы) считаю неперспективным.
Принцип ВГД позволяет создать существенно более эффективные установки.
Например, градиент давления можно создать за счет вращения бака, заполненного воздухом (при незначительных затратах энергии в моторе, в подшипниках и. т. д.).
Источником стартового звука может служить сирена, создающая мощный звук при незначительных затратах электроэнергии.
Звуковая частота будет подобрана из условий резонанса, что резко усилит мощность стартового звука.
Работа предстоит большая. Подробности конструкций установок я не могу сейчас обсуждать (патент оформляется), но основания для оптимизма безусловно есть.
Вопрос:
Мне кажется, что ваш оптимизм излишен. По моему, «новая энергетика» не получается.
Коэффициент преобразования энергии теплового насоса для идеального холодильного цикла можно представить в виде отношения температур
COP = T1/( T1 – T2), где T1 и T2 температуры (в градусах Кельвина) нагреваемого и охлаждаемого теплоносителя. Если, как вы указываете, забирать тепло у морской воды при 20°С и конвертировать его в 120°С, то COP = 3.9.
Причем это в идеальном т.е. практически недостижимом случае. Учитывая, что КПД электрогенератора с паровой турбиной не более 30%, — я не вижу перспективы.
Ответ:
Очень важный и точный вопрос!
а) КПД электрогенератора это отношение полученной электроэнергии к тепловой энергии, поданой в начало цикла. Если КПД равно 30%, это означает, что 70% тепла теряется.
В паровой турбине это тепло выносится паро-водяной смесью при температуре 100°С. Обычно это тепло сбрасывается в окружающее пространство.
Новая установка (которая сейчас патентуется) включает в себя два тепловых насоса (оба работают на принципе ВГД). Можно надеяться, что средняя эффективность установки позволит реализовать этот принцип практически.
б) Говоря о том, что ВГД является природным «тепловым насосом», нужно помнить о кавычках(» «).
ВГД это волновой процесс переноса энергии. Результат действия ВГД – перенос тепла (охлаждение одной части объема и нагревание другой части).
Процессы теплопереноса с точки зрения термодинамики являются неравновесными и необратимыми. В волновых процессах отсутствует «рабочая среда». Я думаю, что применение к ВГД представления о «холодильном цикле» некорректно.
Иллюстрацией к вышесказанному могут служить широко известные устройства – Тепловые Трубы (закрытая трубка, частично заполненная жидкостью), переносящие тепло знизу вверх. Если Тепловую Трубу нагревать снизу, жидкость вскипает, пар в верхней части отдает тепло нагреваемому теплоносителю и конденсируется.
Это устройство представляет собой замкнутую систему, в которой циркулирует постоянная масса теплоносителя. Внутри в разных зонах происходят процессы испарения и конденсации. Однако применить к этому устройству представление о термодинамическом цикле нельзя.
КПД идеального цикла определяется выражением
КПД= (T1 – T2)/T1, где T1 и T2 температуры рабочей среды (в градусах Кельвина) в нагревателе и охладителе.
В Тепловых Трубах T1=T2 (температура испарения равна температуре конденсации). И КПД Тепловой Трубы (в соответствии с выше приведенной формулой) должен равняться нулю. Однако эти устройства работают с очень высокой эффективностью.
Вопрос:
Меня заинтересовали результаты ваших исследований,
и я хотел бы разобраться в физике процесса температурной сепарации. В связи с этим я хочу выполнить численное моделирование с использованием программного пакета CFD (Computation Fluid Dynamics) для того, чтобы исследовать физику потоков.
Ответ:
Я приветствую ваше намерение понять физику температурной сепарации в вихревой камере. Думаю, что численное моделирование может достаточно хорошо описать гидродинамику вихревой камеры (поля давлений и скоростей). Однако описать температурную сепарацию с помощью стандартной CFD программы невозможно.
Представьте, что вам нужно обсчитать систему, в которой большая доля теплообмена осуществляется излучением. Вы обязательно используете CFD программу, включающую блок теплообмена излучением. Так же и в нашем случае.
Нужно создать теорию и методики расчета переноса тепла ВГД и добавить соответствующий блок в программу.
Вопрос:
В вашей статье сильная гравитация использована, как физическая модель, в которой может существовать ВГД. А может ли возникать ВГД в условиях земной гравитации?
Ответ:
Я полагаю, что гравитационное поле на земле слишком слабое, создаваемый тяготением градиент давления мал, и ВГД не возникнет (или будет очень слабой).
В то же время влияние этого явления (ВГД) в атмоферах больших планет и в «атмосфере» солнца нужно учитывать
(см. Гипотезы).
Вопрос:
Вы пишете, что ВГД это сорт упругих волн звукового типа. И одновременно указываете, что в ВГД отсутствуют колебания. Я полагаю, что распространение волн звукового типа всегда должно быть связано с колебательным процессом. В чем ошибка?
Ответ:
Это не так. Существуют упругие волны, в которых нет колебаний. Например, ударная волна.
Обычно источником звуковых волн являются колебательные или пульсирующие процессы. Однако звуковые волны порождаются также и однократным возмущением. Например, однократный хлопок, гром в атмосфере, разрыв надувного шарика.
Источником волн этого типа являются: однократный механический удар, однократное расширение воздушного столба в зоне искрового пробоя, расширяющаяся волна сжатия.
В учебниках по гидродинамике рассматривается физическая модель,- поршень в длинной трубе. Эта модели используется для получения формулы скорости звука. Поршень «мгновенно» начинает двигаться с постоянной скоростью. Перед ним движется упругая волна сжатия. С обратной стороны поршня в противоположном направлении движется волна разрежения.
Эти волны реальные, их несложно зафиксировать. По своей физической природе эти волны являются обычными упругими волнами звукового типа, но колебания отсутствуют.
Вопрос:
Каков статус этого проекта?
Ответ:
В настоящее время (2024) выполненные теоретические разработки и экспериментальные исследования полностью подтверждают правильность и обоснованность концепции Волн Градиента Давления (TRL 3).
На основе этой концепции можно объяснить все экспериментальные факты температурного разделения в газах.
Целью экспериментальных и теоретических исследований является выявление наиболее эффективных способов использования явления теплопередачи Волнами Градиента Давления для создания эффективных Тепловых Насосов.
Оптимальным вариантом развития проекта является привлечение инвесторов для продолжения проекта ‒ разработки новых технологий на основе ВГД.
Этот процесс связан с мобилизацией значительных средств и требует времени.
