Вихре-колебательная электро станция

 

Оглавление

АКТУАЛЬНОСТЬ 1

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ ТИПА ИМПЛОЗИЯ. 2

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ ТИПА  УСИЛИТЕЛЬ  ЭНЕРГИИ. 3

ЭКСТРАКЦИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ АТМОСФЕРЫ. 7

СПОСОБЫ ГЕНЕРАЦИИ ВИХРЯ. АНАЛОГИ 13

ВИХРЕ-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ НАСОС. 16

 

 

 

  

  АКТУАЛЬНОСТЬ.

 

  Солнечные воздушные электростанции могут решить проблемы обеспечения электроэнергией удаленные районы. Состояние разработок сейчас, в связи с увеличением глобального энергетического и экологического кризиса, в ряде стран (Австралия, Германия, США, России, Канада и др.) вновь начали разрабатывать и строить солнечные воздушные электростанции. Солнечные воздушные электростанции имеют ряд достоинств по сравнению с традиционными возобновляемыми источниками энергии (ветро- и гидрогенераторами, солнечными с использованием фотоэлементов и др.). Но известные типы солнечных воздушных электростанций имеют также ряд серьезных недостатков: - очень большие габариты, особенно высокие башни (до 1 км); 
 - большая стоимость строительства электростанции; 
 - очень низкий коэффициент полезного действия по экстракции тепловой энергии от солнца; 
 - зависимость от наличия солнца и проблемы обеспечения круглосуточно электроэнергией потребителя; 
 - необходимость очищать большие площади прозрачной крыши от пыли или снега. 

Солнечные воздушные электростанции уже были сделаны в Испании 30 лет  назад. Но они оказались малорентабельными  и не пошли в массовое производство из-за недостатков перечисленных  выше. Глубинная причина выше перечисленных  недостатков современных типов  солнечных воздушных электростанций кроется в том, что сделана  ставка на экстракцию только части  тепловой энергии от солнца, на применение только цикла теплового двигателя  и не экстрагируются другие виды энергии  атмосферы. Надо расширить виды энергий, которые можно экстрагировать из атмосферы и оторваться от конструктивных стереотипов в части съема  энергии, ее преобразования и подачи в форме электрической энергии. Если этого не сделать, то все финансы  и время будут потрачены впустую. Внедрения и бизнеса с этими  источниками энергии не будет.  

 

 

 

 

 

 

ИСТОЧНИК  ЭНЕРГИИ ТИПА ИМПЛОЗИЯ.  
                 
   Самопроизвольная передача энергии может быть только, когда потенциал этой энергии выше, чем имеет потребитель. В случае низкопотенциального источника энергии (окружающей среды) это невозможно, т.к. это будет противоречить известным законам для всех видов энергии. Например, в простой системе холодное тело не отдаст свою тепловую энергию горячему телу (второй закон термодинамики). 
     Тем или иным способом создается область, в которой потенциал еще ниже, чем имеет низкопотенциальная окружающая среда (создать «потенциальную яму»). 
    Будет происходить перенос энергии от внешней низкопотенциальной среды в «потенциальную яму». Экстрагированная таким образом энергия имеет очень низкий потенциал по сравнению с потенциалом потребителя аналогичной энергии. Поэтому эта энергия не может быть принята потребителем. Но потребителю не обязательно получить энергию именно того вида, что была экстрагирована. Потребителю необходима энергия из вне для: 
 - использования этой энергии, без совершения работы (например, полученная из вне тепловая энергия для обогрева помещений); 
 - получения полезной работы сразу, при переносе низкопотенциальной энергии из вне в потенциальную яму; 
 - получение полезной работы из энергии перенесенной потребителю.  
   На пути переноса энергии можно поставить преобразователь, который будет выполнять одну из следующих функций: - преобразовывать часть этой энергии в другой вид Е0 и затем с помощью этой энергии получить работу А; - часть переносимой энергии превращать в работу А (этот режим преобразователя будет являться двигателем). Такой процесс, когда энергия переносится не от двигателя в окружающую среду (эксплозия), а от окружающей среды в двигатель, по определению Виктора Шаубергера, называется имплозия.  
  На создание потенциальной ямы и управление процессом необходимо потратить определенную энергию Ed. Потребитель получает энергию Ec, из которой необходимо вычесть энергию идущую от потребителя на организацию физического процесса по экстракции энергии Ed. Таким образом, чистая энергия, полученная потребителем, будет Ec - Ed. Отношение полученной потребителем чистой энергии Ec - Ed к энергии затраченной на организацию физического процесса Ed будет называться коэффициентом усиления энергии k k = (Ec - Ed) / Ed (1) Для потребителя целесообразно (за исключением особых случаев), когда коэффициент усиления энергии больше 1. В этом случае потребитель будет получать энергии больше, чем он потратил на организацию физического процесса по экстракции низкопотенциальной энергии из окружающей среды. Если коэффициент усиления энергии таков, что чистой энергии достаточно Ec - Ed для потребности потребителя, то в этом случае система становится в части расхода энергии на поддержание и управление физическим процессом самодостаточной, т.е. такой источник энергии не потребляет для своей работы энергии извне, он становится автономным. Отношение полученной потребителем чистой энергии Ec  - Ed к полученной извне энергии  Ee + Ed будет являться коэффициентом полезного действия η этого преобразователя в качестве источника энергии: η = (Ee + Ed)  /  (Ee + Ed ) (2) В силу закона сохранения энергии Ee ≥ Ec, поэтому коэффициент полезного действия имплозивного источника энергии будет всегда η ≤ 1. Т.е. вечные двигатели невозможны также и в имплозивных источниках энергии. Целесообразность и выгода для потребителя в этом источнике энергии заключается в том, чтобы он тратил энергию на образование потенциальной ямы и управление физическим процессом меньше, чем получает чистой энергии при экстракции из окружающей среды (т.е. k ≥ 1).  
  Работа может совершиться, если на пути переноса энергии будет помещен преобразователь (двигатель), который преобразует часть экстрагированной энергии в работу. Например, перепад температур может обеспечить работу двигателя, на выходе которого будет механическая энергия вращения вала, а далее электрическая энергия с генератора, соединенным с этим валом. Потребитель получает механическую или электрическую энергию вместо тепловой. При необходимости эту энергию можно преобразовать в тепловую. В этом способе напрямую потребитель получить тепловую энергию не сможет. Это не есть недостаток. Такой способ отбора энергии от холодных тел предлагал Виктор Кушин. В обычных тепловых двигателях КПД меньше единицы в связи с потерями тепловой энергии на пути переноса от горячего к холодному телу и трущихся частях. В двигателях типа имплозия тепловые потери не могут происходить в принципе, потому что температура окружающей среды будет выше температуры рабочего тела двигателя. Поэтому двигатели типа имплозия при прочих равных условиях должны иметь КПД выше, чем обычные тепловые двигатели.  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСТОЧНИК  ЭНЕРГИИ ТИПА  УСИЛИТЕЛЬ  ЭНЕРГИИ. 
   
  Возможна экстракция низкопотенциальной энергии и поднятие ее потенциала выше, чем имеет потребитель. На создание потенциальной ямы и управление процессом необходимо потратить определенную энергию Ed. Если коэффициент усиления энергии будет k ≥ 1, то такое устройство будет являться усилителем энергии. Для экстракции низкопотенцильной энергии выбирается или создается рабочее тело, с которым возможно проделывать следующие ниже манипуляции. Рабочее тело. Рабочим телом может быть область низкопотенциальной среды или область потребителя, или область между средой и потребителем. Экстракция энергии из окружающей среды, преобразование этой энергии и передача ее потребителю происходит посредством переноса энергии рабочим телом (фиг. 1, 2). Рабочее тело может быть любой природы (газ, жидкость, твердые тела, электромагнитные или другие поля). Рабочее тело в преобразователе может быть одной природы, может состоять из одного или нескольких веществ. При переносе энергии рабочее тело может перемещаться в пространстве или оставаться на месте.    Используются (находятся) способы изменить физические свойства или создать специальные формы движения в рабочем теле, которые приведут к тому, что будет возможно: - экстрагировать энергию из низкопотенциальной среды в рабочее тело; - потенциал этой энергии поднимать от сверхнизкого до высокопотенциального; - передавать эту энергию потребителю. К рабочему телу поступают свежие порции окружающей низкопотенциальной среды (или возможен непрерывный приток новых порций энергии из вне). При всех этих изменениях свойств, форм движения и переносе энергии закон сохранения энергии, естественно, остается в силе. Выше перечисленные условия относятся как к известным видам энергии, так и к слабоизученным или еще не открытым. Условия создания зоны в рабочем теле потенциала ниже, чем имеет окружающая среда, трансформирование характеристик экстрагированной энергии в теле с целью поднятия потенциала энергии выше, чем имеет потребитель можно осуществлять различными способами: колебательные, волновые и вихревые движения любой физической природы, фазовые преобразования, химические реакции, разрывы сплошности (например, кавитация) и мн. др.  
Для организации физического процесса экстракции низкопотенциальной энергии и ее переноса необходимо выделить энергию Ed : - для создания в рабочем теле области со сверхнизким потенциалом; - для создания в рабочем теле области с высоким потенциалом; - для экстракции энергии в рабочее тело из внешней среды; - для подъема потенциала рабочего тела со сверхнизкого уровня до высокого; - для передачи экстрагированной энергии потребителю; - для подачи к рабочему телу свежих порций внешней среды (притока новых порций энергии из вне); - для управления этим процессом. Типовая схема источника низкопотенциальной энергии показана на фиг. 1 и 2.  

 
Фиг. 1. Схема переноса энергии из низкопотенциальной области к высокопотенциальной.высокопотенциальной  
  Фиг. 2. Структура усилителя энергии (для варианта автономного источника энергии внешний источник энергии убирается, и энергия подается от энергии потребителя, - показано пунктиром). 

Передача низкопотенциальной энергии Ee потребителю возможна при  выполнении следующих последовательных операций: 
  1. Экстракция энергии. Создание области (потенциальной ямы) с потенциалом P1 ниже, чем имеет окружающая среда P0 (фиг. 1 и фиг. 2). Иначе перехода энергии от окружающей среды не произойдет. Потенциал соответствующей энергии (температуры, давления, уровня электромагнитного поля или др.) должен быть ниже, чем в окружающей низкопотенциальной среде. Используются (находятся) способы изменить физические свойства или создать специальные формы движения в рабочем теле, которые приведут к тому, что в рабочем теле появится область с потенциалом ниже (сверхнизкий потенциал), чем имеет окружающая низкопотенциальная среда. Эта область при экстракции энергии должна иметь связи с низкопотенциальной средой. 
  2. Трансформация характеристик энергии. Потенциал экстрагированной энергии станет еще более низкий по отношению к потенциалу потребителя, чем имела сама окружающая среда. Поэтому обычным путем экстрагированная энергия не может быть передана потребителю. Поэтому физические характеристики экстрагированной энергии должны быть преобразованы от низкого P1 до высокого P2 уровня, выше уровня, чем имеет потребитель P3 (см. фиг. 1 и «трансформатор характеристик рабочего тела» на фиг. 2). Трансформация характеристик энергии может происходить как внутри одного вида энергии, так и преобразования в другой вид энергии. Для потребителя пригодны для использования следующие виды энергии: - тепловая; - механическая; - электрическая; - производства топлива, например, водорода. На выходе трансформатора характеристик энергии, энергия должна иметь выше той, что имеет потребитель. При разработке механизма трансформации характеристик энергии должен соблюдаться закон сохранения энергии. Используются (находятся) способы изменить физические свойства или создать специальные формы движения в рабочем теле, которые приведут к тому, что в рабочем теле появиться область с потенциалом выше, чем имеет потребитель. 
  3. Передача энергии потребителю. Полученная энергия высокопотенциального уровня с помощью передающего преобразователя передается потребителю (см. фиг. 1 и 2). Эта задача хорошо решена в известных высокопотенциальных источниках энергии. 
   4. Насос. При непрерывном процессе экстракции энергии необходима подача новых порций внешней среды. Для преобразователей энергии небольшой мощности достаточно будет естественная (конвективная или диффузионная) подача вещества из окружающей среды. При больших мощностях преобразователя потребуется для этого специальный насос (см. Фиг. 1). 
  5. Силовой блок формирования характеристик рабочего тела. Для формирования требуемых режимов во всех элементах преобразователя энергии (см. пп. 1-3) необходим силовой блок формирования характеристик рабочего тела (см. фиг. 1). 
  6. Блок управления. Для поддержания этого процесса внутри преобразователя энергии требуется специальная система управления (блок управления, см. фиг. 2). 
  7. Внешний источник энергии. Для обеспечения работы преобразователя энергии требуется внешний источник энергии (см. фиг. 2). В случае, если эта энергия берется из экстрагированной энергии для потребителя, то усилитель энергии стновится автономным источником энергии. Описанные выше общие принципы экстракции низкопотенциальной энергии и структура усилителя энергии являются универсальными и пригодны для любого вида энергии (тепловой, давления атмосферы, гравитационной, электромагнитной и других малоизвестных или еще не известных физических полей и энергий).  
 
Сравнение источников энергии типа имплозия с усилителем энергии. 
  Процесс имплозия это процесс как первое звено у усилителя энергии. 
Возможные преимущества способа имплозия по сравнению с усилителем энергии: 
- на образования физического процесса тратиться меньше энергии; 
- происходят меньшие потери экстрагированной энергии на пути совершения работы для потребителя; 
- проще конструкция.

Источники низкопотенциальной энергии из атмосферы.

(Физические и математические  модели экстракции низкопотенциальной  энергии атмосферы с помощью  различных физических процессов). 
  Из атмосферы можно экстрагировать следующие виды энергии: 
1. Тепловая. 
2. Давления атмосферы.  
3. Гравитационная.     
 

ЭКСТРАКЦИЯ  ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ АТМОСФЕРЫ.

 
  Ситуации сейчас. Аналог.

Используется механизм нагрева  атмосферного воздуха энергией солнца и всплывание нагретого воздуха  в вертикальной трубе под воздействием солнечной энергии.  
 
На пути движения вверх воздуха ставится электрогенератор с турбиной, который забирает часть механической энергии поднимающегося вверх воздуха. Предельное кпд экстракции энергии определяется циклом теплового двигателя Карно.  
  Около поверхности земли можно создать физические условия, при которых температура воздуха будет больше чем в верхних слоях. Благодаря этому плотность воздуха около поверхности будет больше, чем вверху и нижние области воздуха будут всплывать под действием архимедовой силы.  
  Тепловую энергию посредством всплывающей теплой области воздуха можно преобразовать в механическую энергию. По сути это будет тепловой двигатель. Коэффициент полезного действия такого преобразователя для идеального (предельного) случая будет определяться циклом Карно. 
На графиках показано кпд для идеального преобразователя с перепадом температур между нагретым воздухом и холодными верхними слоями в 10, 20 и 30 градусов.  
Для получения электрической из тепла атмосферы по этому способу строится конструкция, состоящая из прозрачной крыши и высокой башни. Под крышей нагревается воздух под действием солнечных лучей и поднимается в башне вверх. На пути поднимающегося вверх воздуха ставят электрогенератор с лопастями. Поднимающийся воздух вращает лопасти и генератор вырабатывает электрическую энергию. 
Такие солнечные воздушные электростанции имеют реальное кпд намного меньше идеального, и имеет его не более 2%. 
  В солнечных воздушных станциях, которые строились ранее и сейчас используется выше описанный способ. Эти электростанции не нашли широкого применения, потому что имеют серьезные недостатки: 
1. Очень низкое кпд. 
2. Большая стоимость строительства. 
3. Очень большие габариты. 
4. Сложности при эксплуатации, в т.ч. необходимость постоянной очистки большой поверхности крыши от пыли и снега. 

  Способ экстракции тепловой энергии из низкопотенциальной тепловой энергии атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW):   
На рисунках показана схема экстракции кинетической энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой энергии:  

- конвективная передача (рисунок слева);  

- диффузионная передача  энергии (рисунок справа).  

   
  
  Способ экстракции тепловой энергии из низкопотенциальной тепловой энергии и из энергии при конденсации воды из атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW):   
На рисунках показана схема экстракции кинетической энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой энергии и конденсации воды из атмосферы:

 
 
    
  Способ усиления кинетической энергии струи за счет экстракции низкопотенциальной тепловой энергии и энергии конденсации воды из атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW)    
    
  Энергии давления спокойной окружающей среды, при определенных физических условиях (Know How), может экстрагироваться и может быть в несколько десятков раз больше энергии устройства создавшего вихрь. Следует подчеркнуть, что наши исследования опираются на классическую фундаментальную физику и являются продолжением работ Константина Циолковского, Никола Тесла, Виктора Шаубергера, профессора Александра Предводителева, нобелевского лауреата Ильи Пригожина и многих других.  
  
   Получение дополнительной кинетической энергии струи за счет экстракции энергии давления атмосферы (KNOW HOW). 

 
 
 

 

 

 

 

 

  Получение дополнительной кинетической энергии струи за счет экстракции энергии давления атмосферы (KNOW HOW) с помощью вихря (KNOW HOW). 
   
  Получение дополнительной кинетической энергии струи за счет экстракции энергии давления атмосферы с помощью спирального вихря (KNOW HOW). 
 
  Способ экстракции тепловой энергии из низкопотенциальной энергии давления атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW):  

На рисунках показана схема  экстракции кинетической энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой энергии и конденсации воды из атмосферы: 
 
  
  Разработаны способы экстракции низкопотенциальной тепловой и потенциальной (давления) энергии с помощью вихря (KNOW HOW): 
 

На рисунках показан общий  случай, - одновременной экстракции кинетической энергии ветра и  течений и низкопотенциальной энергии 
 
 
  Общие принципы конструирования механизмов по созданию необходимых аэродинамических, термодинамических и других режимов, обеспечивающих выполнение задачи по экстракции энергию с воздушных потоков, нагретых солнцем с одновременной экстракцией низкопотенциальной тепловой энергии и энергии давления атмосферы.  
 Для создания необходимых аэродинамических, термодинамических и других режимов, обеспечивающих выполнение задачи по экстракции высокопотенциальной и низкопотенциальной энергии атмосферы предлагается создать специальный вихрь.