Ответы на вопросы в этом разделе сайта написаны и/или отредактированы Др. Яном 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) Отопительный коэффициент 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 (2013 год) 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 ~70 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. Отопительный коэффициент 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). Первый преобразует ~70% тепловой энергии (которая раньше сбрасывалась) от 100°С до 120°С с высокой эффективностью. Второй – добавляет 30% энергии «перекачивая» тепло от 20°С до 120°С. 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 устройсво 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. Я думаю, что численное моделирование может достаточно хорошо описать гидродинамику вихревой камеры (поля давлений). 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 которорой 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). Хотя это нужно будет проверить.
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. И одновременно указываете, что в ВГД отсутствуют коллебания. Я полагаю, что распространение волн 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 упругих волн являются колебательные или пульсирующие процессы (звук). Однако волны порождаются также и однократным возмущением. Например, гидроудар в жидкости, гром в атмосфере. Источником волн этого типа являются: однократный механический удар и однократное расширение воздушного столба в зоне искрового пробоя.
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 и на какие цели будут ипользованы деньги, полученные как пожертвования?
Ответ: В настоящее время проект находится на стадии подтверждения концепции. Направлением разработок являются исследования, которые экспериментально подтвердят существование ВГД и одновременно обоснуют эффективность предложенных технических решений.
Целью этих работ является разработка прототипов новых устройств (кондиционера, холодильника, осушителя для газов и теплового насоса) и подтверждение эффективности их работы.
Оптимальным вариантом развития проекта безусловно является привлечение инвесторов для создания новой компании, которая будет разрабатывать новые технологии на основе ВГД. Однако этот процесс связан с мобилизацией значительных средств и требует времени.
Сегодня (2013) источником всех затрат на данный проект являются личные средства Др. Белявского.
Средства, привлеченные в виде пожертвований, будут затрачены на следующие направления:
— проведение экспериментальных исследований;
— патентование новых технологий;
— организационная и рекламная деятельность (статьи, конференции, выставки, веб-сайт);
— привлечение соиспонителей.