Техника - молодёжи 2005-11, страница 60
ЭХО «ТМ» J га 1 2 ft а D Рис 5 Контур циркуляции рабочего тела состоит из соединенных между собой трубопроводами внж (1), нагнетательного электронасоса /2), змеевика (3), помещенного в емкость теплообменника (А) в пределе стремится к величине em[n (пунктир), близкой значению высокочастотной диэлектрической проницаемости ел льда в его наиболее распространенной кристаллической модификации I: emjn =ел. Сравнимость значений ет|П и ел дает основания предположить, что при d < d0, D < D0 не только диэлектрическая проницаемость, но и другие структурно зависимые параметры, в частности. — удельная теплоемкость Св, могут при переходе воды из жидкого состояния Вт в частично упорядоченное подобное льду состояние Bj приближаться по значениям к параметрам твердой фазы. Т.к. удельная теплоемкость воды в 2 раза превышает удельную теплоемкость льда, то изменение теплоемкости воды при ее переходе из свободного состояния в частично связанное не может не сопровождаться заметным тепловыделением. Проверку такой возможности провели, используя в качестве пассивного ме-ханоактиватора завихритель, на вход которого под большим давлением подавалась холодная вода. Вследствие механоактивации в завихри-теле поток воды характеризовался крайне неравномерным распределением локальных скоростей и, соответственно, - высокими градиентами механических напряжений в жидкости: в потоке возникали области с отрицательными давлениями и создавались условия дпя разрыва сплошности жидкости и развития кавитационных процессов, сопровождавшихся наглядным признаком кавитации — сонолюминесцентным свече нием жидкости. При этом на выход заверителя поступала горячая кавитирующая вода, в близком к дисперсному состоянии При начальной температуре воды на входе эавихритепяТ} = 20°С температура воды после механической обработки возрастала до ~2 ~ 55°С. при начальной температуре Т-| = 40"С - до температуры Т85°С; при начальной температуре Т-| = бб,5°С на выход завихригеля поступала кипящая вода. Сравнительная оценка количества тепла, эквивалентного работе механоактивации, и тепла, потребного для нагревания воды в указанных температурных интервалах, позволяет сделать вывод о наличии дополнительного тепловыделения в процессе механоактивации. При специальном механическом воздействии, вызывающем интенсивную кавитацию, часть воды переходит в упорядоченное (коллоидоподобное), близкое к жидкокристаллическому состояние Вт. При этом переход В ^ —сопровождает -ся тепловыделением. Переход такого рода можно определить как фазовый переход «в широком смысле», в результате которого достигается выделение избыточного тепла Е.Ф. Фурмаковым установлено, что активация воды, сопровождаемая интенсивной кавитацией, может приводить к выделению и поглощению теплоты. Важно отметить, что если температуру Т2 горячей воды в дисперсной фазе В2 понизить, например, путем теплообмена с окружающей средой, то темпе ратура Т-] воды в фазе В^ после обратного перехода может оказаться более низкой, чем первоначальная. С большой долей уверенности можно предположить, что именно на этом основан эффект ВНЖ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ Количество тепла, выделяющееся при механоактивации воды, зависит от теплоты фазового перехода и мощности, рассеиваемой в воде при ее активации. Оценку копичества тепла Q^ft, выделяющегося в воде при высвобождении ее собственной внутренней энергии а результате фазового превращения, можно получить, учитывая и1-ттенсивность механоактивации, степень различия между собой молярных теплоемкостей воды в свободном и активированном состояниях, Э также начальную температуру воды. Расчеты показывают, что при полной механоактивации для получения на выходе нагревателя кипящей воды необходимо, чтобы ее начальная температура составляла около Ti = 66,5° С, что согласуется с результатами Фоминского и Потапова. Таким образом, описанные тепловые эффекты позволяют получить в рабочей камере ВНЖ весьма существенное дополнительное тепловыделение 0изб. Рассмотрим две схемы функциони рования ВНЖ: с замкнутым контуром циркуляции рабочего тела и с открытым контуром. В первой схеме вь деление теплоты 0изб при переходе воды из стабильного низкотемпературного состояния в метастабиль-ное высокотемпературное происходит без изменения общего энергосодержания системы «8НЖ — контур». При этом теплота, временно выделенная в контуре водой при фазовом переходе, будет вновь поглощена в пределах того же контура водой, самопроизвольно возвращающейся в свое исходное низкотемпературное состояние по прошествии времени релаксации. В этом случае вначале выделяемая, а затем поглощаемая теплота является вирту- Рис 4 Зависимость диэлектрической проницаемости воды (в тонкой пленке толщиной d или в капле диаметра D Д-Щтм ;оо5ч 1) |
