Техника - молодёжи 2005-11, страница 61

альной и не может изменить производительность генератора таким образом, чтобы его эффективность превысила единицу.

Работа ВНЖ с замкнутым контуром поясняется рис. 5.

С помощью насоса вода с температурой т₁ подается на вход ВНЖ, нагревается в нем до температуры Т₂. поступает в теплообменник, где охлаждается до температуры Т^ и через насос вновь подается на вход ВНЖ

Теплопроизводительность нагревателя за время (пропорциональна перепаду температуры на теплообменнике ДТ и расходу G воды в контуре.

При этом эффективность работы ВНЖ, а пренебрежении рассеянием тепла трубопроводами и элементами 1, 2 контура, оценивают отношением теппопро из водитель-ности электроэнергии, потребляемой насосом за время г.

Однако эта оценка может быть достоверной только в том случае, когда вся вырабатываемая генератором теплота Q передается во внешнюю среда, например, потребителю.

Фактически, теплота Q представляет собой сумму двух составляющих, из которых первая, вызвана экзотермическим

превращением воды, а вторая, в конечном итоге, получена путем преобразования электроэнергии U в эквивалентную ей теплоту AQ. При непрерывном производстве теплоты нагревателем потребитель может получить только ту ее часть, которая поступает к нему посредством теплопередачи, т.е. теплоту ДО, причем всегда ДО <U.

Другая часть теплоты Q, теплота Q^g, обусловлена временным тепловыделением; т.к. по истечении времени релаксации Тр эта часть теплоты вновь поглощается водой, она недоступна для передачи потребителю.

Перепад температуры ДТ в теплообменнике нельзя использовать в качестве информативного параметра для оценки эффективности работы ВНЖ по схеме рис. 5.

Таким образом, процедура оценки теплой роизводительности нагревателя на основе параметра ДТ является некоррекшой, а значение эффективности — завышенным.

Для более достоверной оценки эффективности ВНЖ применим другую метрологическую процедуру, позволяющую контролировать только ту часть произведенной генератором теплоты, которая передается потребителю. Подобный подход можно осуществить, например, с использованием калориметра, представляющего собой резервуар 4 с образцовой жидкостью, в котором размещен теплообменник 3 (на рис. 5 резервуар изображен пунктирной линией).

Зная, насколько изменится температура Т образцовой жидкости в резервуаре за время т. можно определить количество тепла ДО, отданного теплообменником образцовой жидкости за это время, и достоверно оценить эффективность ВНЖ с помощью соотношения

41= ДО/и, где всегда q-j <1, поскольку, как уже отмечалось, ДО < U.

Но тогда эффективность ВНЖ с замкнутым контуром не может превосходить единицу.

Естественно предположить, что причиной завышенной оценки эффективности

ВНЖ может быть некорректность калориметрических операций. Поэтому значения эффективности, полученные Л.П. Фомин-ским, Ю,С. Потаповым, Л.Г, Сапогиным и Г. Ранком, иллюзорно представляются им достоверными.

Весьма перспективным может стать использование ВНЖ в качестве простейших преобразователей работы непосредственно в теплоту при наличии природных источников механической энергии (ветер, падающая вода и др.). В ВНЖ подобного типа возможно на выходе насоса с ветроприводом и активатором сразу же получить горячую, в т.ч. кипящую вода.

Для схемы с открытым контуром можно обеспечить такой режим работы, при котором Q^g непрерывно извлекается из проточной воды, испытывающей прямое фазовое превращение в пределах контура и p«i актирующей уже после выхода за его пределы. Избыточное тепло извлекается из внешней среды, ограничения по эффективности работы ВНЖ отсутствуют.

Описанный режим работы нагревателя с открытым контуром рассмотрим на примере активного ВНЖ с роторным активатором, приводимым от турбины (т.н. «Танцующая звезда» по патенту РФ № 21 75272).

«Танцующая звезда" (ТЗ) содержит гексагонально-циклоидный завихритель, изобретенный автором еще в 1994 г. Он генерирует шесть параллельных вихревых потоков, совместно образующих на выходе из вихревых камер структуру, типологически аналогичную смерчу (рис. б).

Вихревые камеры, расположенные в статоре, на выходе снабжены роторным активатором. Тыльная поверхность ротора (в котором выполнены три сквозных отверстия) при вращении в контакте с передним торцом статора периодически перекрывает тройку вихревых камер. Скорость перекрытия достаточно высока для обеспечения гидроудара. Отраженные от плоскости ротора гидроударные волны перепускаются в осевые зоны от крытых в этот момент трех других камер. 8 результате данных конструктивных особенностей достигается высокий коэффициент механоактивации. Предлагаемой разновидности ВНЖ на базе изобретения «Танцующая звезда» не требуется отдельного мощного привода активатора (как в аналоге — «Тепловой установке ТС-1», имеющей электродвигатель мощностью 55 кВт). И нагнетание, и механоактивация осуществляются от приводного электродвигателя стандартного насоса. При этом ВНЖ конструктивно выполнен по модульному принципу и является приставкой к насосу,

Вход рабочей камеры ТЗ подсоединяется к водопроводной системе, а выход теплообменника — к резерву ару-отстойнику. В рабочую камеру ТЗ подается пор ция водопроводной воды с температурой около Т^ =20 °С, нагревается в ней до температуры около Т? =55 "С, после чего поступает а теплообменник, где за время около tsI ,5 мин отдает часть своего тепла калориметру, охлаждаясь при этом до температуры около Т =2Ъ "С, а затем сбрасывается в теплоизолиро-

Рис.6

«Танцующая звезда»

ванный отстойник. Через время около т=10 мин после сброса вода в отстойнике «самопроизвольно» охлаждается до температуры Т = (12 - 15) °С.

Расчетная эффективность ВНЖ на базе устройства «Танцующая звезда», вычисленная как отношение измеренного количества тепла, переданного теплообменником калориметру в течение заданного времени, к измеренной энергии, потребляемой электронасосом за то же время, существенно превышает единицу.

В этом случае нет никакого нарушения закона сохранения энергии, т.к. работа производится по обратному («холодильному») термодинамическому циклу. Режим, при котором достигается подобная эффективность, обеспечивается не только самим ВНЖ, но и методом отбора тепла от внешнего низкотемпературного источника — системы водоснабжения. Идея такого метода - метода теплового насоса - была впервые предложена еще В. Томсоном (лордом Кельвином) и детально развита В.А. Михельсоном. Интересные перипетии, связанные с многолетним недопониманием общественностью холодильных циклов, изложены в 9-м номере «ТМ» за 1990 г. (Г. Смирнов «30 лет - ни да, ни нет»). Описана ситуация, возникшая в начале 1960-х гг.. когда советская пресса привлекла внимание к феномену «Бабьегородского переулка». На заводе «Сантехника» при испытаниях полупроводниковой термобатареи обнаружили, что экспериментальная установка выделяет больше тепла, чем потребляет электроэнергии. После продолжавшихся около года дискуссий опыты получили официальный ярлык «лженауки». Интересен объект «остракизма»: термоэлектрическая разновидность теплового насос.а, опередившая на два десятилетия западных и японских производителей кондиционеров «зима - лето»! цш

[1<7,Ц>М-Я1 59