О некоторых методах получения тепловой и электрической энергии нетрадиционными способами Традиционные источники тепловой и электрической энергии, применяемые в настоящее время, работают на принципах использования энергии, выделяющейся в процессе протекания различных химических или ядерных реакций, а также использования в том или ином виде тепловой энергии. Первичная энергия, чаще всего в виде тепловой энергии, используется или непосредственно, или преобразуется в необходимую форму, например, в электрическую. Возможно и непосредственное получение электрической энергии в процессе химических или ядерных реакций либо фотоэлектрических преобразований. Примеры всем известны. Всем известна и крайне низкая эффективность таких систем, их вредность для окружающей среды (в большей части случаев), опасность при эксплуатации, невосполнимое расходование природных ресурсов и т.д.
Если рассмотреть энергетический спектр известных в настоящее время преобразований вещества из одной формы в другую или из одного вида в другой, то можно проследить следующее. Все химические реакции по своей энергетике находятся в зоне до 5 МэВ (самая высокоэнергетическая химическая реакция - окисление водорода), ядерные реакции - в зоне за 1 МэВ. В энергетическом спектре явный разрыв, что по всем канонам науки невозможно. Процессы же, протекающие в веществе в этой части энергетического спектра, науке пока не понятны и не известны. Но все чаще появляются публикации, в которых описаны эффекты, не объяснимые с точки зрения традиционных законов термодинамики и ядерной физики. Все, наверно, помнят нашумевшие сообщения о холодном ядерном синтезе. Явления не смогли объяснить и перестали о них сообщать. По всей вероятности, мы на пороге больших открытий, способных коренным образом изменить понятия об основах построения материи, формах взаимодействия и проявления, а следовательно, на пути к появлению новых способов получения скрытой от нас энергии окружающего пространства. На нашем предприятии начаты работы в этой области, сделаны первые шаги по теоретическому обоснованию "cреднеэнергетических" процессов и практической проверке теоретических изысканий. Но об этом пока рано говорить, т.к. работы находятся в самом зародыше.
В данной статье мы хотим рассказать об известных нам разработках в области получения энергии нетрадиционными способами. А точнее, о двух разработках - теплогенераторе и квантовой теплоэлектростанции. Физика процессов, протекающих в такого рода установках, пока еще не изучена и не описывается известными законами физики.
В одном из номеров газеты "Деловой мир" была опубликована статья под заголовком "Свет и тепло вашему дому", в которой рассказывается о разработках заслуженного изобретателя Республики Молдова академика Юрия Семеновича Потапова в области создания нетрадиционных источников тепловой энергии. В этой статье упоминаются тепловые генераторы типа "Юсмар" и квантовые теплоэлектростанции (КТЭС). Кроме материалов по теплогенераторам и КТЭС (рекламных материалов в большей мере, чем технических), в данной статье приведены весьма лестные отзывы о работах Потапова и доктора физико-математических наук профессора МАДИ Л. Сапогина. Статья вызвала большой интерес у специалистов нашего предприятия, но породила в первую очередь недоверие к написанному, т.к. в основе всей разработки стоит возможность получения энергии практически из воды с коэффициентом преобразования энергии больше 1 (т.е. КПД больше 100%).
И хотя разработки Потапова запатентованы в России, Молдове, на Украине и во многих странах дальнего зарубежья, материалы решено было проверить. В РКК "Энергия" был направлен наш представитель, которому в мытищинском испытательном центре РКК "Энергия" была продемонстрирована установка, включающая в себя теплогенератор Ю.С. Потапова. Испытательный центр тесно сотрудничает с Потаповым и даже наладил производство теплогенераторов на одном из подмосковных заводов.
Конструкция теплогенератора крайне проста и представляет собой полый цилиндрический сосуд (трубу), на входе которого находится циклон с входным коническим патрубком, а на выходе - тормозное устройство. Через входной патрубок вода попадает в циклон, где формируется вихревой поток, устремляющийся в трубу и тормозящийся на выходе из трубы. Перед тормозным устройством к отверстию в цилиндрической части трубы приварена отводная трубка, соединенная с верхней частью циклона. Вода, подаваемая в теплогенератор насосом, проходя через него, нагревается и может использоваться, например, для отопления или горячего водоснабжения. Кроме теплогенератора, в состав установки входят насос (обычный напорный, с воздушным или водяным охлаждением), система управления и арматура. В ряд установок входит и бойлер, В этом случае теплогенератор и насос находятся внутри бойлера. Такие установки производятся практически серийно и могут быть поставлены заказчику. Мощность производимых установок - от 2,8 кВт до 65 кВт. Стоимость - от 1250 до 6500 $. Самое интересное (даже невероятное, с точки зрения традиционных подходов) в этих установках то, что имеются результаты испытаний, подтверждающие, что они способны производить тепловой энергии больше, чем расходуется электроэнергии. Достигнутые значения коэффициента преобразования энергии - до 1,7. Но, по словам Потапова, есть результаты исследований по достижению этого показателя до 10 и более.
В таблице 1 приведены некоторые технические характеристики выпускаемых НПФ "Юсмар" теплогенераторов.
Наименование параметра | Значение параметра для данного типа ТГ | ||||
Юсмар-1М | Юсмар-2М | Юсмар-3М | Юсмар-4М | Юсмар-5М | |
Мощность электродвигателя |
2.8 | 5.5 | 11.0 | 45.0 | 65.0 |
Напряжение сети, В | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 |
Число оборотов электродвигателя, об/мин |
2900 | 2900 | 2900 | 2900 | 2900 |
Обогреваемая площадь, кв.м |
90-100 | 150-160 | 300-350 | 900-1000 | 1500-1600 |
Средний расход электроэнергии на обогрев помещения с заданной в п.4 площадью, кВт/ч |
1.4 | 2.2 | 5.0 | 20.0 | 30.0 |
Теплопроизво- |
3498 | 6956 | 11918 | 57848 | 77540 |
Масса установки (с бойлером), кг |
130 | 150 | 200 | 450 | 550 |
Объем воды в отопительной системе (ориентировочно), л |
70-100 | 200 | 1000 | 4000 | 6000 |
Стоимость полного комплекта (теплогенератор, насос, бойлер, система управления), $ |
1300 | 1700 | 3000 | 5600 | 6400 |
Максимальная температура жидкости на малом круге циркуляции, oС |
98 | 100 | 140 | 150 | 150 |
Диаметр по осям отверстий фланца (D), мм |
110 | 110 | 110 | 160 | 160 |
Длина теплогенератора (L), мм |
620 | 880 | 1125 | 1680 | 1850 |
Диаметр трубы (d), мм |
53 | 75 | 95 | 160 | 180 |
Масса теплогенератора, кг |
6.5 | 10.0 | 18.0 | 37.0 | 45.0 |
После посещения РКК "Энергия" наш представитель был командирован в Кишинев непосредственно к Ю. С. Потапову. Здесь специалисты НПФ "Юсмар" и сам Потапов ознакомили его со своими разработками, и в частности с теплогенераторами различных модификаций и квантовыми теплоэлектростанциями. Действующий опытный образец КТЭС малой мощности демонстрируется в лаборатории, а две КТЭС в это время находились на территории предприятия и были также продемонстрированы. Одна, мощностью 1 МВт, монтируется для нужд самого предприятия, а другую, мощностью 2 МВт, готовили для заказавшего потребителя. О теплогенераторе было сказано выше, а КТЭС - это достаточно сложное и громоздкое изделие. В основе ее работы заложены те же теплогенераторы, которые обеспечивают преобразование энергии с коэффициентом больше 1. Они располагаются в нижней части КТЭС. К ним подключены насосы для прокачивания через них воды. В верхней части станции находится так называемый квантовый двигатель. Полезная мощность КТЭС снимается с выходного вала, к которому подключается стандартный электрогенератор. После приведения в рабочее состояние КТЭС (выход насосов на рабочий режим и прогрев установки) около 50% вырабатываемой генератором электрической мощности используется на нужды самой КТЭС, а остальное - на нужды потребителя. Т.е. станция становится автономной и не зависимой от внешних источников энергии. Кроме электрической, КТЭС вырабатывает и тепловую энергию - около 25-30 % от электрической мощности. В таблице 2 приведены основные характеристики КТЭС, готовых к производству НПФ "Юсмар".
Наименование | Электрическая мощность, кВт | Тепловая мощность, кВт | Габаритные размеры, мм | Масса, кг | Цена, $ | |||
КТЭС-1 |
4.0 | 5.0 | 800х300х1800 | 290 | 9.500 | |||
КТЭС-2 |
30.0 | 15.0 | 800х500х1800 | 350 | 28.500 | |||
КТЭС-3 |
100.0 | 90.0 | 2600х2700х2800 | 1200 | 57.000 | |||
КТЭС-4 |
200.0 | 130.0 | 2600х2700х2800 | 2700 | 83.000 | |||
КТЭС-5 |
800.0 | 260.0 | 2600х2700х2800 | 9100 | 180.000 | |||
КТЭС-6 |
1000.0 | 360.0 | 2600х2700х2800 | 11200 | 250.000 | |||
КТЭС-7 |
2000.0 | 900.0 | 2600х2700х2800 | 17800 | 350.000 |
Станция работает при низком давлении воды и температуре до 90 oС. Принцип работы КТЭС основан на преобразовании энергии движения воды в электрическую плюс тепловую энергию с высоким КПД. Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами со статической системой возбуждения или генераторами на постоянных магнитах. Выработка тепловой энергии осуществляется при циркуляции воды через теплогенераторы с высоким коэффициентом преобразования электрической в тепловую. Станция работает в продолжительном режиме и может стартовать от сети трехфазного переменного тока, дизельной электростанции или другого источника энергии. Средний срок службы до капитального ремонта - 15 лет. В комплект поставки КТЭС входят:
- теплогенераторы;
- электрогенератор;
- задвижки;
- щиты электрические;
- пульт управления;
- электронасосы;
- квантовая станция (квантовый двигатель).Как уже говорилось выше, физика (или химия) процессов, протекающих в теплогенераторах, до настоящего времени неясна. Но в этом направлении ведутся работы, в частности, уже упомянутый Л. Сапогин из МАДИ пытается по заказу Ю.С. Потапова создать более или менее стройную теорию теплогенератора. По нашему мнению, с большой достоверностью можно утверждать, что одним из явлений, присутствующих в процессе генерации тепловой энергии в теплогенераторе, является кавитация (образование и схлопывание пузырьков газа в движущейся с большой скоростью жидкости).
В журнале "Мир науки" (N 43 за 1989 г.) описаны работы американских ученых по созданию ультразвуковых химических реакторов. В таких реакторах с помощью ультразвукового генератора производится возбуждение пузырьков газа, находящихся в микротрещинах частиц примесей жидкости. Выделяющаяся при схлопывании пузырьков энергия используется для ускорения высокоэнергетических химических реакций. Природа этого явления, по-видимому, близка к тем, что происходят при перемещении жидкости в теплогенераторе Ю.С. Потапова.
Следует отметить, что явление кавитации известно уже давно и подвергалось многим исследованиям. Например, известно, что при схлопывании пузырьков газа температура жидкости в приграничной области достигает 10000 oС, а скорость выбрасываемой жидкости - более 400 км/час. Такая температура достаточна для разложения воды на кислород и водород и возбуждения электронов атомов вещества. Но само явление кавитации не объясняет те эффекты, которые наблюдаются при действии теплогенератора. Здесь нужно работать и работать.
Хотелось бы также рассказать о работах, проводимых на нашем предприятии по созданию аккумулятора теплоты для предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания транспортных средств. Аккумулятор способен запасать избыточное тепло двигателя внутреннего сгорания и отдавать накопленное тепло при необходимости подогрева двигателя. При массе 8 кг такой аккумулятор теплоты способен запасать до 1,5-2 МДж энергии. На основе этой разработки можно создать теплоаккумулятор большой емкости, который может обеспечить пиковые тепловые нагрузки, аварийное теплоснабжение, быстрый обогрев помещений, накопление тепловой энергии в солнечные дни для обеспечения горячего водоснабжения и др. В аккумуляторе теплоты используется принцип поглощения или выделения тепловой энергии при фазовых переходах некоторых веществ. Конструкции аккумуляторов могут быть простыми и дешевыми.
В заключение предлагается обсудить вопрос создания мощных установок с большим запасом холода или низкотемпературной энергии Учитывая особенности нашей природы, можно в зимнее время накопить в карьерах, оврагах или других неудобьях определенное количество льда, через который будет проходить система трубопроводов. Прокачивая теплоноситель через естественный запасник холода, можно поддерживать температуру в охлаждаемых помещениях на уровне 0,5-3 (5) .С. Конечно, эта простая, на первый взгляд, идея требует хорошей технической проработки, и мы готовы взяться за ее реализацию при наличии заказчика.
А.Чечин,
зам. генерального конструктора ЦСКБ,А.Сторож,
зам. начальника отделения,А.Филатов,
нач. сектора
http://www.zodchiy.ru/s-info/digest/n4-96/en11_1.htm
Промышленный образец
термогенератора ТМГ-5,5
Широко были представлены
системы учета энергоресурсов, технические средства охраны и системы доступа,
системы телемеханики и контроля магистральных газо- и нефтепродуктопроводов,
датчики давления, блоки питания, преобразователи измерительные, малогабаритные
металло- и деревообрабатывающие станки и инструменты.
На выставке были показаны:
комплекс технических средств учета и контроля "Энергия", удостоенный диплома 1
степени в номинации "Лучший экспонат", датчики давления (ДРЕ-003 и ТЖИУ-406),
инвертор сварочного тока (ИСТ-160) и электронное пускорегулирующее устройство,
устанавливаемое в лампах дневного света. Ресурсосберегающий потенциал этих
приборов при минимуме затрат способен принести максимум прибыли (до 30 %).
Повышенный интерес проявили
посетители к инвертору сварочного тока и электронному пускорегулирующему
аппарату "ЭПРА".
Интересна
совместная разработка ООО "Термовихрь", ОАО "Пензенский завод коммунального
машиностроения" и Пензенского государственного университета - вихревые системы
автономного действия, предназначенные для отопления и горячего водоснабжения
помещений различного назначения. Их работа основана на извлечении тепловой
энергии из воды в специальном устройстве, называемом термогенератором
(теплогенератором). Вода многократно прокачивается электронасосом под давлением
0,2 - 0,5 МПа через вихревой энергоразделитель, при этом она нагревается.
Температура воды может регулироваться в пределах до 150 оС, что
позволяет использовать ее для отопления и горячего водоснабжения. Конструкция
термогенератора очень проста и высоконадежна, в ней используются серийно
выпускаемые комплектующие и доступные материалы. Установка смонтирована в едином
блоке, может устанавливаться в любом подсобном помещении, работает в
автоматическом режиме, поддерживая заданную температуру.
Сравнительные характеристики электрических отопительных установок
Наименование | Потребляемая электрическая мощность, кВт | Напряжение сети, В | Обогреваемый объем помещения, куб. м | Температура теплоносителя, оС | Теплопроиз- водительность, ккал/ч |
Удельная теплопроиз- водительность, ккал/кВт ч |
Стоимость установки, руб. (у.е.) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Вихревые термосистемы | |||||||
ТМГ-3(Россия) | 3 | 380 | до 150 | до 100 | 3100 | 1030 | 27440 (980) |
ТМГ-5,5(Россия) | 5,5 | 380 | до 300 | до 100 | 5700 | 1030 | 28280 (1010) |
Юсмар 1М (Россия) | 7,5 | 380 | до 350 | до 90 | 7600 | 1010 | 50400 (1800) |
Юсмар 2М (Россия) | 17 | 380 | до 700 | до 90 | 17000 | 1000 | 106400 (3800) |
Водонагреватели электродные проточные | |||||||
ВЭП-06(Россия) | до 6 | 220 | до 300 | до 95 | 5000 | 830 | - |
ЭВП-03(Россия) | 5 | 220 | 170 | до 95 | 4150 | 825 | - |
ГАЛАН-М (Россия) | до 6 | 220 | 200 | до 95 | 4800 | 800 | - |
Электрокотлы с ТЭН | |||||||
Руснит-212 (Россия) | 12 | 380 | 330 | 75 - 85 | 8300 | 700 | 6300 (225) |
Руснит-205 (Россия) | 6 | 380 | 150 | 75 - 85 | 4800 | 690 | - |
CML (Испания) | 10 | 380 | до 375 | до 100 | 7150 | 715 | 30268 (1081) |
ET-9 ACV (Бельгия) | 9 | 380 | 225 | до 85 | 6500 | 720 | 21700 (775) |
DAKON PTE-9 (Чехия) | 9 | 380 | 225 | до 95 | 6500 | 725 | 16520 (590) |
ELEKO-12 (Словакия) | 8 | 380 | 200 | до 90 | 6000 | 750 | 18200 (650) |
По оценкам ведущих
специалистов, эффективность вихревых термогенераторов значительно выше, чем у
всех известных теплогенераторов, за исключением тепловых насосов. Уникальная
конструкция вихревого термогенератора защищена патентами РФ.
Вихревые термосистемы
автономного действия выгодно отличаются простотой, надежностью, экономичностью и
эффективностью эксплуатации и могут быть рекомендованы в качестве альтернативных
систем отопления:
http://www.zodchiy.ru/s-info/archive/01.01/page1.html