Энергетическая проблема земной цивилизации и альтернативная энергетика (стр. 5 )

Приведенный обзор конструкций не ставит целью рассмотрение физических основ работы ГТГ и причин нагревания рабочего тела. Однако, именно эти причины до сих пор остаются спорными и неясными. Действительно, если температура воды на выходе ГТГ повышается в результате прямого преобразования работы в теплоту за счет внутреннего трения в жидкости, рассеяния энергии акустических колебаний и т. п., то в этом случае достоинства гидродинамических ГТГ сводятся только к их конструктивной простоте и, возможно, несколько большей эффективности по сравнению с конкурирующими вариантами.

Весьма характерным в работе ГТГ является тот факт, что температура воды на его выходе может достигать точки кипения при общих затратах энергии на нагревание воды, явно недостаточных для получения такого результата.

При обычно используемой, калориметрической процедуре измеренное приращение количества тепла, производимого генератором за единицу времени, может существенно превысить измеренную за то же время потребляемую генератором энергию. Эффективность нагревания становится особенно заметной, когда температура исходной воды, подвергаемой механоактивации, составляет (63 – 70 )°С. Затраты энергии на нагревание в теплогенераторе воды с начальной температурой 66,5°С до точки кипения минимальны и явно неэквивалентны потребному для этой цели количеству тепла.

Так как подобные факты нуждаются в объяснении, предложены приведенные выше гипотезы о причинах сверхпроизводительности гидродинамических ГТГ.

4.2.3.Новые технологии при кавитационном режиме движения жидких сред

Разнообразные физические эффекты, в том числе и выделение дополнительной(внутренней) энергии, обнаруженные при кавитационном режиме течения жидких сред, позволяют применять их для широкого спектра новых технологий.

4.2.3.1. Устройства, работающие на принципе теплового генератора, могут эффективно применяться для дезинфекции воды (уничтожение всех видов бактерий) и подготовки воды для различных бытовых и технологических нужд. При этом не требуется никаких химических реагентов (хлор, медный купорос).

Установки могут отлично использоваться для обеспечения питьевой и горячей водой больниц, детских сооружений, гостиниц, плавательных бассейнов любого назначения, частных домов, бань и т. д. и имеют преимущество перед существующими системами: долговечность, энергозатраты меньше в 3-4 раза, одновременно дезинфекция, фильтрация, смягчение и согревание воды до температуры +95°С. Отпадает вопрос хранения в городской черте жидкого хлора для обеззараживания воды. Не требуется высоких напряжений и дорогих металлов (для случая обеззараживания воды способом ионизации).

Происходит смягчение и активная деаэрация воды за счёт кристаллизации солей и выпадения их в специальные отстойники Технологии могут применяться для водоподготовки в паровых котлах, а также для вторичного (циклического) использования сбросных продувочных вод из паровых котлов, насыщенных солями.
4.2.3.2. Устройства для нагрева жидкостей при перевозке их в железнодорожных цистернах.

Подобные устройства состоят из вала отбора мощности (кардан, клиноременная передача или др.), насоса, установленного под цистерной и теплового генератора, смонтированного внутри цистерны. Во время движения состава происходит прямой переход механической энергии, вращающейся пары колес в тепловую энергию посредством перекачки жидкости через тепловой генератор. При этом:

• Отсутствуют специальные нагревательные элементы; теплообменники и др.

• Не возникает пригорания нагреваемых жидкостей (нефть, масло).

• Активное кавитационное перемешивание (миксирование) жидкостей.

• Коагуляция растворенных в нагреваемой жидкости технологически вредных составляющих (в нефти - парафины, сера), впоследствии удаляемых из отстойника, находящегося в цистерне.

• Исключается применение пара для нагрева цистерн при выкачке из них содержимого с высокой вязкостью (нефть, масла и др.) в холодное время года.

• Полная экологическая чистота и взрывобезопасность процесса нагрева.

• Возможность нагрева различных классов жидкостей (нефтепродукты, щелочи, кислоты и др.)

• Быстрая реконструкция существующих цистерн.

• Возможность контроля процесса нагрева (отключением электромагнитной муфты на вале отбора мощности).

4.2.3.3. Обогрев пассажирских железнодорожных вагонов

Технология такого обогрева обеспечивает следующие преимущества:

• Отпадает необходимость установки дорогих трансформаторов (преобразователей), преобразующих высоковольтное напряжение в низковольтное с большими потерями.

• Низкая себестоимость и высокие эксплуатационные свойства данных систем.

• Быстрая и недорогая модернизация существующих пассажирских составов.

• С увеличением скорости состава в вагонах увеличиваются тепловые потери, которые автоматически компенсируются увеличением тепловой производительности генератора, зависящей от оборотов на валу насоса.

Система отопления вагона может быть заполнена любой незамерзающей жидкостью, что облегчает эксплуатацию вагонов во время отстоя в холодное время года. Данные системы отопления могут применяться не только на железнодорожном транспорте, а везде, где есть возможность отбора механической энергии путем вала отбора мощности, минуя процесс получения электроэнергии для циркуляционного насоса.

4.2.3.4. Гидродинамический нагрев для химических технологий

Гидродинамические нагреватели могут встраиваться в следующие химические технологии:

•Безпригарный нагрев жидких сред с одновременным миксированием.

•Эмульгация с получением стойких эмульсий (бензин - вода, масло - вода, ртуть - вода и др.) без применения химических эмульгаторов, причем перемешивание происходит на молекулярном уровне, что и обеспечивает длительный срок жизни эмульсий.

•Подача и дозировка одного из эмульгируемых компонентов путём инжекции (позволяет конструкция устройства).

4.2.3.5. Гидродинамический нагрев в технологиях виноделия

• При циркуляции вина через контур нагревателя происходит быстрая ферментация, что позволяет сократить сроки выдержки вина в десятки раз.
4.2.3.6. Гидродинамический нагрев в сельском хозяйстве

Обработанная в тепловом генераторе вода, при использовании её для полива, повышает всхожесть растений и улучшает их дальнейшее произрастание, благодаря перестройке молекул воды с образованием групп OH, HOOH.

4.2.3.7.Гидродинамический нагрев в технологических циклах нефтепереработки

Нефть - высокомолекулярная, гетерогенная(неоднородная) жидкость, молекулы которой при атмосферном давлении и нормальной температуре сложно ориентированы. Таким образом, достигается энергетически выгодное равновесие межмолекулярных и внешних сил. При приложении к нефти внешнего давления несколько сот атмосфер, молекулы поляризуются, противодействуя внешним силам, сохраняя равновесие системы. Если внешнее давление резко снять, то внутренние силы начнут разрывать макромолекулы на более мелкие составляющие, при этом плотность уменьшается.

Этот принцип положен в основу обработки нефти и нефтепродуктов в гидродинамическом генераторе ультразвуковых колебаний.
Поток нефтепродуктов, проходя через генератор, преобразуется из ламинарного в поток со срывной кавитацией, особенностью которой является то, что схлопывание больших кавитационных образований происходит в центре потока жидкости, а сам процесс является строго периодичным. Частота следования импульсов обуславливается скоростью потока и геометрическими параметрами генератора и находится в интервале от 500 до 25 000 Гц. Давление в импульсе может превышать давление на входе в генератор в 10-15 раз.
Весь поток нефтепродуктов проходит через зону высокоэффективной кавитации. При схлопывании кавитационных пузырьков за очень короткое время (менее 1 микро сек) температура достигает несколько тысяч градусов Цельсия и развивается давление более 1000 Атм.

Таким образом, непосредственно в потоке создаются условия для обработки нефти и нефтепродуктов, указанные выше. Вследствие большой стабильности рабочих частот достигается высокая однородность готового продукта, что невозможно реализовать при термическом крекинге. Следует отметить, что данная технология позволяет не обезвоживать сырую нефть, которая содержит до 20% воды, а подвергая её воздействию ультразвуковой кавитации, вовлекать в ряд химических реакций, приводящих к образованию спиртов, простых и сложных эфиров, при этом повышаются теплотворные свойства топлива при снижении его себестоимости.

Аналогичные процессы происходят в случае применения генератора в установке для смешения исходного бензина с различными добавками. Различные типы бензина, проходя через генератор, не только меняют свои свойства, но и перемешиваются с присадками на молекулярном уровне, что значительно улучшает эксплуатационные качества смесей из-за их однородности и стойкости к расслоению.
4.2.3.8. Гидродинамическая кавитация для измельчения твердых частиц однородных и не однородных материалов в водной среде

Во многих странах, приняты правительственные программы для энергетики, в области сжигания угля. Ученые Америки, Канады и многих других стран, ведут поиск технологии измельчения минералов, в частности угля, до размеров 20-30 микрон, для решения принципиальной возможности, улучшения процессов сгорания и уменьшения количества окислов азота и углерода.

Существующие технологии имеют огромную энергоёмкость и существенно повышают стоимость конечного продукта. Новые технологии могут существенно улучшать экономические и экологические характеристики угольных котлов, что наиболее выгодно

для реабелитации устаревших электростанций.

Разработаны и испытаны кавитационные диспергаторы, позволяющие измельчать угольную крошку до 25 микрон округлой формы, с подмешиванием воды непосредственно перед сжиганием в форсунке котла. Этот метод сжигания позволяет получать максимальную отдачу по калорийности с минимальным количеством вредных выбросов в атмосферу. Экологичность получения тепловой энергии увеличивается на 50-60%.

Разрабатывается диспергатор - эмульсификатор подобного принципа действия для получения водной эмульсии мазут (нефть) + вода непосредственно перед сжиганием в форсунке, что позволит получить; максимальную отдачу по калорийности, увеличить КПД сжигания на 25-30% с уменьшением вредных выбросов в атмосферу на 50-60%.Одним из перспективных следует считать процесс ультразвукового измельчения минеральных суспензий. Исследовательские работы последних лет показали, что в основном, этот процесс происходит за счет кавитационной эрозии.