Автором открытия является Др. Ян Белявский
Волна Градиента Давления:
Процесс Переноса Энергии в Газах
Волны Градиента Давления (ВГД) (Pressure Gradient Elastic Waves, PGEW) — это волны звукового типа (звук, ультразвук, инфразвук). Они распространяются со скоростью звука, отражаются, интерферируют… Однако, этот сорт волн обладает уникальными свойствами. Возникновение ВГД приводит к интенсивному переносу энергии в объёме, что проявляется в нагревании и охлаждении его стенок.
Мы знаем, что звук влияет на температурные процессы в газах. Опубликованы научные стати о влиянии звука на нагревание, на охлаждение, на сушку… К этому же классу явлений следует отнести температурное разделение в вихревых трубах (эффект Ранка) и нагревание дна полости, установленной напротив сопла (эффект Гартмана-Шпренгера), работа этих устройств всегда сопровождается громким звуком. Временное отсутствие адекватного объяснения вынуждало нас относить эти явления к экспериментальным физическим парадоксам.
Др. Белявский неожиданно обнаружил температурное разделение, работая с вихревой камерой (Статья 1). Температура на периферии достигала + 465⁰С, а температура в центре снижалась до ˗45⁰С (воздух поступал в вихревую камеру при комнатной температуре ~20⁰С). Этот эффект не мог быть объяснён существовавшими ранее теориями. Это обстоятельство побудило автора к дополнительным исследованиям и к пониманию физики явления.
Быстрая флуктуация плотности всегда создаёт в газе упругую волну звукового типа. Это положение доказано математически (в предположении о возникновении однократной флуктуации сжатия или разрежения). Быстрое сжатие газа приводит к его разогреву, быстрое расширение – к охлаждению. Обычная звуковая волна представляет собой совокупность отдельных волн сжатия и разрежения, которые чередуются и удаляются со скоростью звука от источника волны (который колеблется или пульсирует). Нагревание в волне сжатия компенсируется охлаждением в волне разрежения, поэтому температура в любой точке пространства не изменяется.
Волна Градиента Давления возникает, когда в области пространства или в объёме одновременно выполняются три условия:
• Объём заполнен сжимаемой средой (газ);
• Внутри объёма или области пространства существует градиент давления (гравитация, вращение, ускорение, замедление…);
• Внутри этого объёма существуют флуктуации плотности (мощный звук, турбулентные пульсации).
Волна Градиента Давления переносит энергию из зоны низкого давления в зону высокого давления. Этот перенос энергии проявляется в охлаждении зоны низкого давления и в нагревании стенки, в зоне высокого давления. Направление переноса тепла определяет вектор градиента давления. Волна Градиента Давления это уникальный природный тепловой насос.
Концепция ВГД объясняет эффекты Ранка и Гартмана –Шпренгера, а также другие температурные эффекты в газах. Экспериментальные результаты, которые не могут быть объяснены без привлечения ВГД (Статья 4), подтверждают эту теорию. Понимание физики явления позволяет улучшить характеристики существующих и создать новые устройства, работающие на этом принципе. Предварительные оценки позволяют обоснованно полагать, что эти устройства будут существенно более экономичными, чем существующие.
Результаты исследований опубликованы в четырёх статьях и докладывались на многочисленных конференциях.
Для выполнения работ по этому техническому направлению создана компания PG Wave Ltd.
Проект “Новое поколение высокоэффективных тепловых насосов, работающих на принципе ВГД” финансировался в 2014-2015, и финансируется в 2020 году (вторая часть) Министерством Энергетики Израиля.
Вся интеллектуальная собственность проекта ВГД, включая патент, является собственностью Др. Яна Белявского.
Что это все может нам дать?
1.Будет создан новый класс тепловых насосов, осуществляющих охлаждение и нагрев (как в домашних кондиционерах). Новые аппараты могут работать на любом газе, Фреоны не нужны. Эти установки будут более эффективными, чем используемые сегодня, и смогут работать в любом интервале температур.
Например, будут созданы опреснительные установки, использующие цикл прямого испарения морской воды, с возвратом в начало цикла всей энергии, затраченной на нагрев и испарение. Все это даст значительную экономию электроэнергии.
2. Сегодня значение коэффициента COP у лучших тепловых насосов (Фреоновый цикл) равно 2 ÷ 3. Когда мы создадим новые тепловые насосы, работающие на ВГД, со значением коэффициента преобразования энергии COP больше 4, их можно будет использовать вместо конденсаторов пара в пароводяном энергетическом цикле. Этот цикл используется в значительной части электростанций, на всех кораблях в океане (использующих органическое топливо), а также на все атомных станциях. Сегодня все эти энергетические установки выбрасывают 70% тепловой энергии (тепловое загрязнение). Это обусловлено величиной КПД паровых турбин ~30%.
Предлагаемый тепловой цикл, включающий тепловой насос, работающий на ВГД, вместо конденсатора пара, позволит использовать 30% органического и ядерного топлива для выработки такого же количества электроэнергии. При этом на 70% снизится выброс углекислого газа, и полностью исчезнет тепловое загрязнение.
3. Когда и если новые тепловые насосы смогут конвертировать тепло от 50 -70⁰С до 110 – 120⁰С, электричество можно будет получать используя неограниченный природный источник – низко потенциальное тепло (воду, прогретую солнцем).