Техника - молодёжи 2005-11, страница 59

«.тг'лч ЁЁШ,'

Рис 1

Рис.2

Пассивный вихренагреватель жидкости: 1 — завихритель; 2 — рабочая вихревая камера; 3 — выходной патрубок; 4 — тормозное устройство; 5 — перепускная магистраль

Пассивный ВНЖ с аксиальным вводом потока жидкости:

1 — рабочая камера; 2 — входной патрубок; 3 — сужающее устройство; 4 - выходной патрубок; 5 — турбулизатор

ность пассивных нагревателей, 8НЖ активного типа более перспективны дли практического использования, поскольку обеспечивают более эффективную механо-активацию жидкости.

Температура воды на выходе ВНЖ может достигать точки кипения при общих затратах энергии, 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 <бб,5±3,5)° С. Затраты энергии на нагревание воды с начальной температурой t = 66,5° Сдо точки кипения минимальны и явно неэквивалентны потребному для этой цели количеству тепла.

Предложены различные гипотезы о при ■ чинах сверхпроизводительности ВНЖ, Наиболее убедительной причиной вьделения избыточного тепла в ВНЖ представляется механоактивация жидкости.

М ЕХАЛ ОАКТИ ВАЦИЯ

Многие физические свойства жидкости могут обратимо изменяться в результате ее механической обработки. Численные значения относительной статической диэлектрической проницаемости е. теплоемкости С, коэффициента преломления света п и другие показатели механо-активированной воды могут существенно отличаться от справочных значений, характеризующих обычную воду.

Наиболее существенной причиной подобных отличий служат кавитационные явления. Т.к. поверхности кавитационных полостей являются границами раздела фаз, приповерхностные слои жидкости вблизи границ раздела находятся в механически напряженном состоянии, существенно отличающемся от состояния свободной жидкости

При развитой кавитации относительный объем приповерхностных областей жидкости становится весьма значительным: в каждом кубическом миллилитре кавитирую щей жидкости содержится от 5 О³ до Ю'пэ-рогазонаполненных пульсирующих кавитационных пузырьков со средним диаметром около 10 мкм каждый.

Физические свойства кавитирующей жидкости не могут не зависеть от ее свойств в приповерхностных областях Из представленных на рис. 4 зависимостей видно, что диэлектрическая проницаемость (воды в тонкой пленке или в капле, начиная с толщины d₀ пленки или диаметра D₀ капли, становится значительно меньшей проницаемости воды в свободном объеме.

При уменьшении толщины d плоского слоя воды от 40 до 10 мкм ее относительная диэлектрическая проницаемость монотонно убывает от номинального значения £=81 до значения е= 10+3, т.е. уменьшается почти на порядок. Сходную картину можно наблюдать и для капли воды при уменьшении диаметра D от 60 до 10 мкм.

Принято считать, что относительно высокая величина статической диэлектрической проницаемости свободной воды связана с высокими значениями ди-польных моментов надмолекулярных образований — короткоживущих ассоциаций молекул (на но кластеров (НэО)п), пространственная ориентация которых во внешнем электростатическом попе определяется его направленностью.

Поэтому уменьшение диэлектрической проницаемости воды в тонком слое естественно связать с понижением ориенгацион-ной восприимчивости молекулярных ассоциаций, т.е. с частичным «замораживанием» в при поверх постных областях результи рующих дипольных моментов кластеров некомпенсированными кулоновскими силами поверхностного слоя, возникающими в результате структурного упорядочения молекул этого слоя механическими силами поверхностного натяжения.

Как следует из приведенных графиков, в нормальных климатических условиях толщина плоского одностороннего приповерхностного слоя воды, в котором может частично сохраняться дальний порядок, составляет около 0,5d_o = 20 мкм, а ради альная толщина частично упорядоченного приповерхностного слоя капли воды -около 0,5D_o = 30 мкм.

Соответственно, эффективные толщины приповерхностных слоев для плоской поверхности и капли составляют около 11 мкм и 1 б мкм.

Из графиков также следует, что при убывании размерных параметров d и D значение диэлектрической проницаемости воды ^

Puc. J

Активный внж: 1 — активатор 2 — приводной вал; 3 — цилиндрическая рабочая камера; 4 — входной патрубок; 5 — выходной патрубок; 6 — тормозное устройство

|ТМ 2005'П дзд