Клуб Изобретателей

Вихре-колебательная электростанция
Вихре-колебательная электростанция
Для разработки вихре- колебательной электростанции используем принципы экстракции низкопотенциальной энергии спокойной окружающей среды.


- для экстракции низкопотенциальной энергии необходимо создать потенциальную яму потенциал, которой ниже потенциала окружающей среды (тогда окружающая среда отдаст часть своей энергии этой яме);

- потенциал экстрагированной энергии необходимо поднять до высокого потенциала (выше потенциала потребителя); например для поднятия температуры газа с помощью поднятия давления (закон Бойля-Клайперона);

- передача высокопотенциальной энергии потребителю не вызывает принципиальных проблем.

Структура вихре-колебательной электростанции



Наши предложения



Учитывая новизну предлагаемого типа электростанции, вначале целесообразно провести научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу по созданию действующего макета вихре-колебательной электростанции.

Цель работы:
1. Создание физического процесса по экстракции энергии из спокойной атмосферы с помощью вихря.
2. Определение оптимальных режимов работы вихревой электростанции.
3. Тестовые испытания.
4. Разработка методики проектирования вихревой электростанции любой мощности.


Затем по вашему заказу мы можем разработать и изготовить первые образцы возобновляемых источников энергии:

1. Вихре-колебательная автономная электростанция для дома


Электростанция для дома будет иметь следующие характеристики:
- мощность электрическая на выходе 5 кВт (при отборе всего 1% энергии давления от проходящего через вихрь атмосферного воздуха); электропитание на выходе стандартное 220 В или 380В, частота 50 Гц;
- объемная скорость проходящего воздуха - 3 м3/с;
- скорость внутри вихря проходящего воздуха – 15 м/с;
- перепад давления между проходящим воздухом и струями в вихре – 0.14 атм;
- размеры реактора, в котором работает вихрь: диаметр - 0.76 м , высота - 0.5 м;
- электростанция требует энергию только для запуска; потом она работает все время автономно, подает энергию потребителю и сама себя обеспечивает энергией для поддержания работы вихря и пр.;
- электростанцию можно ставить на крыше и др.;
- электростанция полностью обеспечит отопление дома, воды, приготовление пищи (вместо газа или топлива), электропитание бытовой и промышленной технике.

2. Вихре-колебательная автономная электростанция на 100 кВт


Электростанция будет иметь следующие характеристики:
- мощность электрическая на выходе 100 кВт (при отборе всего 1% энергии давления от проходящего через вихрь атмосферного воздуха); электропитание на выходе стандартное 220 В или 380В, частота 50 Гц;
- объемная скорость проходящего воздуха - 73 м3/с;
- скорость внутри вихря проходящего воздуха – 15 м/с;
- перепад давления между проходящим воздухом и струями в вихре – 0.14 атм;
- размеры реактора, в котором работает вихрь: диаметр - 3.7 м , высота - 2.5 м;
- электростанция требует энергию только для запуска; потом она работает любое время автономно, подает энергию потребителю и сама себя обеспечивает энергией для поддержания работы вихря и пр.;
- электростанцию можно ставить рядом с потребителем.
- электростанция полностью обеспечит отопление помещений, воды, приготовление пищи (вместо газа или топлива), электропитание бытовой и промышленной технике.

3. Вихре-колебательная автономная электростанция на 50 МВт.

Решение глобальных энергетических проблем.
1. Глобальный энергетический кризис.
Сейчас на Планете происходит нехватка электрической, тепловой и механической энергии. Решение энергетических проблем путем сжигания нефти, газа, угля и других топлив, ядерной, водородной и биоэнергетики является дорогим и приносит огромный экологический ущерб и потепление на Планете.



К этому надо добавить, что количество углеводородного топлива резко сокращается. Вода начала уходить в пустоты от выработки угля и нефти и на Земле катастрофически увеличивается дефицит воды. А к дикому «достижению» сегодняшней цивилизации,
- сотни тысяч километров электролиний, газо-нефте и теплотрасс, - уже все привыкли.
Сейчас делается большая ставка на традиционные возобновляемые источники энергии: использование энергии ветра, течений, морских волн, солнца и т. п. Но это обеспечит, в лучшем случае, не более 2-15% потребности в энергетике на Планете. Традиционные возобновляемые источники энергии делаются уже давно и разрабатываются различные их модификации. Эти источники энергии не решат энергетические проблемы в глобальном масштабе из-за большой стоимости, сложности конструкции, зависимости от наличия ветра или солнца и отрицательного влияния на окружающую среду.
Уже многими экспертами делаются заключения об альтернативной и возобновляемой энергетики как «зелёный пузырь»:
Но сейчас сотни миллиардов долларов вкладываются в развитие традиционных возобновляемых источников энергии!? Если не остановить раздувание этого «пузыря», то будут произведены неразумные трата огромных финансов, которые не решат глобальные энергетические проблемы. Почему? Потому что ученые еще не нашли источник возобновляемой энергетики без существующих недостатков.

2. Поиск идеальных источников энергии.
В течение 100 лет энергетические проблемы решаются на уровне многочисленных изобретений, но не ставился вопрос насколько эти источники энергии идеальны для потребителя. В результате этого Человечество имеет то, что имеет: электро и тепловые

станции на топливе, атомные электростанции, ветро-гидроэлектростанции, солнечные и др. Успешное решение всех энергетических проблем зависит от нахождения идеального источника энергии.
Предлагается сначала определить критерии, по которым источник энергии можно считать идеальным для потребителя. Затем найти такой источник энергии и оценить его практические возможности по экстракции из него энергии. И только потом предлагать создавать преобразователи этой энергии (электрической, тепловой и механической).
Решение всех энергетических проблем могли бы обеспечить идеальные источники энергии, которые имели бы следующие свойства:
1 Не использует никакие виды топлива.
2 Энергия имеется в спокойной окружающей среде круглосуточно, не зависит от наличия ветра, течений, волн или солнца и географического местоположения потребителя.
3 Находится рядом с потребителем (стали бы не нужны тысячи километров электролиний,
газовых и нефтяных трубопроводов и тепловых магистралей).
4 Эта энергия бесплатная.
5 Не наносит экологический или иной вред.
6 Величина этой энергии около потребителя достаточна для обеспечения потребностей. Скорость экстракции этой энергии удовлетворяет потребителя.
7 Известны способы экстракции этой энергии
8 Преобразователь этой энергии автономный
Источниками энергии, близкими по качеству к идеальным, до сих пор не созданы.
Из существующих возобновляемых источников энергии могут соответствовать требованиям идеальных источников энергии по пп. 1-5, - это внутренняя энергия тепловая и статического давления спокойной атмосферы и водной среды. Эти энергии являются низкопотенциальными возобновляемыми.
Для получения ответа о том, что внутренняя энергия тепловая и статического давления спокойной атмосферы и водной среды соответствуют требованию идеальных источников энергии по п.6 необходимо провести сравнительную оценку этих энергий с существующими возобновляемыми источниками энергии по величинам конечной энергии, полученной потребителем.
Для сравнения выберем:
- высокопотенциальную возобновляемую кинетическую энергию ветра и течений (на основе этого вида энергии во всем мире построены ветроэлектростанции и ГЭС); эти источники энергии и преобразователи, будут выбраны в качестве образцов для сравнения с предполагаемым идеальным источником энергии;
- низкопотенциальную возобновляемую тепловую энергию и энергию статического давления спокойной атмосферы и водной среды (на данном этапе поиска это предполагаемые идеальные источники энергии).

3. Этапы экстракции возобновляемой энергии из окружающей среды.
Процесс получения энергии из окружающей среды происходит по следующим этапам, показанной на фиг. 1.








Фиг. 1. Структура автономного преобразователя энергии для экстракции возобновляемой низкопотенциальной энергии окружающей среды.
3.1. Внутренняя энергия.
Окружающая среда имеет внутреннюю энергию (кинетическую, тепловую и статического давления атмосферы и водных сред), см. фиг. 1. Внутренняя энергия является первичным источником энергии, содержащимся в данной среде при данных характеристиках движения или хранения энергии.
3.2. Выделенная энергия.
Выделенной энергией является та энергия, которая может быть выделена из внутренней энергии благодаря использованию для этих целей изменения характеристик среды (изменение температуры, статического давления, влажности, скорости течений). Физическая природа выделенной энергии остаётся той же, что и внутренняя. Мы можем при этом извлечь только часть внутренней энергии.
3.3. Экстрагированная энергия.
Из выделенной энергии можно тем или иным способом и устройством экстрагировать энергию, подняв потенциал выделенной энергии выше потенциала потребителя. Эти способы и устройства производят экстракцию выделенной энергии с потерями.
3.4. Преобразование энергии.
Экстрагированную энергию необходимо преобразовать в вид энергии, необходимый потребителю: электрическую, тепловую или механическую. Из экстрагированной энергии тем или иным способом и устройством потребитель получает энергию, в основе которых заложено преобразование энергии в форму необходимую потребителю. Эти способы и устройства производят преобразование энергии с потерями.
3.5. Энергия для обеспечения экстракции энергии.
На выполнение преобразований на всех этих этапах необходима энергия, а также на подачу свежих порций среды (воздух или вода, на фиг.1 «Подача среды»), которая берется из полученной энергии или внешних источников.
3.6. Энергия полученная потребителем.
Энергия полученная потребителем будет равна преобразованной энергии за вычетом энергии необходимой на выполнение преобразований на всех этапах, а также на подачу свежих порций среды.

4. Сравнение полученных энергий из энергии атмосферы.
Ниже будут приведены упрощенные оценки ожидаемых результатов по полученной энергии. Для сравнения характеристик будущих электростанций, экстрагирующих энергию тепловую и статического давления неподвижной воздуха будем брать следующие виды энергии:

- кинетическая энергия; плотность воздуха

a  1.29 кг/м3; значения кпд для

экстракции кинетической энергии ветра (ветроэлектростации): доля выделенной энергией
 ka  0.5 , кпд экстрагированной энергии ak  0.8, кпд полученной энергии aks  0.9

(тогда общий кпд akg

  ka ak aks

будет akg

 0.36 );

- тепловая энергия; удельная темплоёмкость воздуха
CaUp  1.298кДж / ( м3  К )  1.298кДж / с /  м3 / с  К   1.298


кВт/(м3/с*К); значения

кпд для экстракции тепловой энергии: доля выделенной энергией  Ta  0.01  0.3 , кпд экстрагированной энергии aTp  0.2 , кпд полученной энергии aTps  0.2 , доля энергии

необходимая для выполнения всех этапов экстракции энергии

 haT

 0.5

(тогда общий

кпд   1   h    T   будет aTg  0.006 , - меньше одного процента);
aTg aT a aT aTs
- энергия статического давления; значения кпд для экстракции энергии статического давления: доля выделенной энергией  pa  0.01  0.3 , кпд экстрагированной энергии ap  0.2 , кпд полученной энергии aps  0.2 , доля энергии

необходимая для выполнения всех этапов экстракции энергии  hap  0.5

(тогда общий

кпд apg

 1   hap   pa ap aps

будет apg  0.006 , - меньше одного процента);

- тепловая энергия конденсации влаги; удельная теплота конденсации влаги
r  2260 кДж/кг; значения кпд для экстракции энергии тепловой при конденсации влаги

из атмосферы: доля выделенной энергией  r

 0.01  0.3, кпд экстрагированной энергии

r  0.2 , кпд полученной энергии rs  0.2 , доля энергии необходимая для выполнения

всех этапов экстракции энергии  hr

 0.5

(тогда общий кпд rg

 1   hr    r r rs

будет rg  0.006 , - меньше одного процента).
Произведем сравнение удельных полученных мощностей (величина мощности полученная потребителем с 1 м3/с воздуха) атмосферы (кинетическую, тепловую, статического давления и тепловую энергию при конденсации влаги):
- удельная полученная кинетическая мощность воздуха при разных скоростях ветра Vak

qaUkgka Vak  aks  ak  ka 

a  9.8  V


ak
1000 2
- удельная полученная тепловая мощность воздуха при разных температурах воздуха Ta
qaTUpgTa Ta  1  h aT  aTUps  aTUp  Ta  CaUp  Ta
- удельная полученная мощность статического давления воздуха при разных давлениях pa
qapUgp a pa  1  h ap  aps  ap  p a  98  pa
- удельная полученная тепловая мощность конденсации влаги воздуха при разных удельных значениях влаги  r

10




qaUkgka  Vak qaTUpgT a  233 qaTUpgT a  293 qapUgp a  1 qrUg r  0.01 qrUg r  0.05

1



0.1



0.01



1  3


1  4
0.01 0.1 1
Vak
 T a  T a  p a   r   r
40
The relative change in the characteristics of air
Фиг. 2. Зависимость удельных полученных мощностей от доли выделенной

энергии кинетической Vak , тепловой  Т
40 a
абсолютной влажности атмосферы  r .
Выводы (из фиг. 2):

, статического давления  pa и

1. Из полученных результатов предварительной оценки полученной энергии при экстракции тепловой энергии и энергии статического давления из спокойной окружающей атмосферы следует:
- удельная полученная тепловая мощность воздуха, при общем кпд aTg  0.006 , при Ta  233 градусов Кельвина в 2-30 раз, а при Ta  293 градусов Кельвина в 5-75 раз больше, чем удельная полученная кинетическая мощность ветра;
- удельная полученная мощность статического давления, при общем кпд apg  0.006 , при

статическом давлении

p  1 кгс/ см2

в 10-200 раз больше, чем удельная полученная

кинетическая мощность ветра;
- удельная полученная тепловая мощность конденсации влаги, при общем кпд rg  0.006 ,

при  r

 0.01 (маловлажная атмосфера) в 2-40 раз больше, при  r

 0.05 (влажная

атмосфера) в 10-200 раз больше, чем удельная полученная кинетическая мощность ветра.
2. Результаты сравнительные оценки в п.1 показали, что даже при очень низком общем кпд экстракции низкопотенциальной энергии тепла и статического давления спокойной атмосферы можно получить удельная мощность во много раз большую (2-200 раз), чем получают ветроэлектростанции. И это несмотря на то, что при экстракции низкопотенциальной энергии требуется расходовать часть экстрагированной энергии на подачу воздуха из спокойной атмосферы (в случае экстрагирования кинетической энергии ветра масса воздуха на рабочие органы ветроэлектростанции подаётся сама).
3. Величина полученной энергии позволяет выделить энергию для обеспечения экстракции энергии (удовлетворяется п.8 требований идеального источника энергии).
4. Получены доказательства, что низкопотенциальная возобновляемая энергия спокойной окружающей атмосферы (тепловая энергия и энергия статического давления) является реальным идеальным источником энергии. Оказалось, что целесообразно использовать не прямую экстракцию энергии Солнца (солнечные и ветроэлектростанции),

а энергию тепловую и статического давления спокойной атмосферы полученную путем накопления энергии Солнца на Земле.
5. Проведенная оценочная работа показала конкретно, на какие величины надо изменять характеристики среды (температуру, статическое давление, влажность), чтобы получить с единицы массы окружающей среды энергию намного большую, чем дают существующие ветроэлектростанции.
6. Выделение энергии из идеальных источников начинается при любых малых изменении температуры, статического давления и влажности воздуха.
7. В данном разделе проведена сравнительная оценка при общем кпд будущего источника энергии тепла и статического давление не более 1%. При реальном разворачивании НИОКР в этом направлении можно получить кпд намного большие 1%.
8. Теперь надо найти способы экстракции энергии тепловой и статического давления из спокойной атмосферы (п. 7 требований к идеальным источникам энергии).

5. Сравнение полученных энергий из энергии воды.
Для сравнения характеристик будущих электростанций, экстрагирующих энергию тепловую и статического давления неподвижной воды будем брать:

- кинетическая энергия; плотность воды

w  1000 кг/м3; значения кпд для

экстракции кинетической энергии воды (гидроэлектростации): доля выделенной энергией

 kw  0.5 , кпд экстрагированной энергии wk  0.8, кпд полученной энергии wks

 0.9

(тогда общий кпд будет wkg   kw wk wks  0.36 );


CwU

- тепловая энергия; удельная темплоёмкость воды
 Cwm  w  4.193 кДж / кг * К  1000кг / м3  4183кВт / ((м 3/ с)  K) ; значения кпд

для экстракции тепловой энергии: доля выделенной энергией  Tw  0.01  0.3 , кпд
экстрагированной энергии wT  0.2 , кпд полученной энергии wTs  0.2 , доля энергии

необходимая для выполнения всех этапов экстракции энергии

 hwT

 0.5 (тогда общий

кпд wTg

 1   hwT    Tw wT wTs

будет wTg  0.006 , - меньше одного процента);

- энергия статического давления; значения кпд для экстракции энергии статического давления: доля выделенной энергией  pw  0.01  0.3 , кпд экстрагированной энергии wp  0.2 , кпд полученной энергии wps  0.2 , доля энергии необходимая для выполнения всех этапов экстракции энергии  hwp  0.5 (тогда общий

кпд wpg

 1   hwp   Tw wp wps

будет wpg  0.006 , - меньше одного процента).

Произведем сравнение удельных полученных мощностей (величина мощности полученная потребителем с 1 м3/с воды) водной среды (тепловую и статического давления):
- удельная полученная кинетическая мощность воды при разных скоростях течений Vw


qwUkgVw kw wk  wks  wks  wk 

w  kw  w
1000 2

- удельная полученная тепловая мощность воды при разных температурах воды TC
qwTUgTC  Tw wT  wTs   1  UwT  CwU  TC  Tw  wTs  wT
- удельная полученная мощность статического давления воды при разных давлениях pw
qwpUgpw  p w wp  wps  1  Uwp  98  pw  p w  wp  wps

1103

100


qwUkgVw kw qwTUg5 T w qwTUg20 T w qwpUg1 p w qwpUg20 p w


10

1

0.1

0.01

1  3

1  4

1  5

0.01 0.1 1
Vw
 T w T w p w p w
10
The relative change in the characteristics of water

Фиг. 3. Зависимость удельных полученных мощностей от доли выделенной

энергии кинетической Vw , тепловой  Т
10 w
Выводы (из фиг. 3):

и статического давления  pw

воды.

1. Из полученных результатов предварительной оценки полученной энергии при экстракции тепловой энергии и энергии статического давления из спокойной водной среды следует:
- удельная полученная тепловая мощность воды, при общем кпд wTg  0.006 , при

TC  5 градусов Кельвина в 50-2000 раз, а при TC

 20 градусов Кельвина в 200-10000 раз

больше, чем удельная полученная кинетическая мощность течений;
- удельная полученная мощность статического давления, при общем кпд wpg  0.006 , при

статическом давлении

p  1 кгс/ см2

приблизительно равна, а при статическом давлении

p  20 кгс/ см2

при  pw  0.01  0.3 в 5-200 раз больше, чем удельная полученная

кинетическая мощность течений.
2. Результаты сравнительные оценки в п.1 показали, что даже при очень низком общем кпд экстракции низкопотенциальной энергии тепла и статического давления спокойной водной среды можно получить удельная мощность во много раз большую (1- 10000 раз), чем получают гидроэлектростанции. И это несмотря на то, что при экстракции низкопотенциальной энергии требуется расходовать часть экстрагированной энергии на подачу воды из спокойной водной среды (в случае экстрагирования кинетической энергии течений масса воды на рабочие органы гидроэлектростанции подаётся сама).
3. Величина полученной энергии позволяет выделить энергию для обеспечения экстракции энергии (удовлетворяется п.8 требований идеального источника энергии).
4. Получены доказательства, что низкопотенциальная возобновляемая энергия спокойной окружающей водной среды (тепловая энергия и энергия статического давления) является реальным идеальным источником энергии.
5. Проведенная оценочная работа показала конкретно, на какие величины надо изменять характеристики среды (температуру и статическое давление), чтобы получить с единицы массы окружающей среды энергию намного большую, чем дают существующие гидроэлектростанции.

6. Выделение энергии из идеальных источников начинается при любых малых изменении температуры и статического давления воды.
7. В данном разделе проведена сравнительная оценка при общем кпд будущего источника энергии тепла и статического давление не более 1%. При реальном разворачивании НИОКР в этом направлении можно получить кпд намного большие 1%.
8. Теперь надо найти способы экстракции энергии тепловой и статического давления из спокойной водной среды (п. 7 требований к идеальным источникам энергии).

6. Общие принципы экстракции низкопотенциальной энергии спокойной среды.
Наши результаты в разделах 4 и 5 показали, что низкопотенциальная возобновляемая энергия тепловая и статического давления атмосферы и водных сред могут являться идеальными источниками энергии. Но эта энергия находится в неподвижной среде и низкопотенциальная (имеет потенциал энергии равный или ниже потенциала энергии потребителя). Поэтому эта низкопотенциальная энергия не будет самопроизвольно переходить к потребителю. Для успешного перехода этой энергии к потребителю необходимо разработать способы экстракции низкопотенциальной энергии из спокойной среды (на всех этапах экстракции возобновляемой энергии из окружающей среды показанных в разделе 3).
6.1. Этап «Выделенная энергия».
Одним из способов может быть создание зоны в окружающей среде или

контактирующей с ней, в которой потенциал

P1 (температуры, статического давления или

влажности) ниже потенциала окружающей среда

P0 , см. фиг. 4.



Фиг. 4.
В результате этого создаются физические условия передачи энергии из

окружающей среды в эту «потенцильную яму»

P1 .

6.2. Этап «Экстрагированная энергия».

Затем потенциал выделенной энергии

P1 поднимается до потенциала

P2 .

Происходит процесс преобразования низкопотенциальной энергии в

высококопотенциальную, с потенциалом

P2 выше потенциала потребителя

P3 . Этот

процесс является этапом «Экстракции энергии».
Примечание.
Способы «Преобразование энергии», «Энергия для обеспечения экстракции энергии» и «Полученная энергия» могут быть различные и зависеть от выбранного типа источника энергии.
7. Способы экстракция энергии с помощью вихря.
Одним из перспективных способов экстракции низкопотенциальной энергии по схеме на фиг.4 является использования вихря специальной структуры, см. фиг. 5.


Фиг. 5.
Существуют несколько способов образования воздушных вихрей:
1. Вращающимися лопастями.
2. Компрессором подающим воздух в цилиндрическую емкость (в том числе трубка Ранка-Хилша).
3. Акустический.
4. Другие.
Но все эти способы создания вихря неэкономичны. И имеют главный недостаток, - в случае экстракции энергии вихрем он должен начинать увеличивать скорость своего движения за счет преобразований энергий в самом вихре. Но наличие внутри вихря деталей будут препятствовать процессу экстракции энергии. Создание вихря с помощью компрессора очень неэкономично.
Разработан высокоэкономичный способ создания вихря с помощью механических колебаний специальной формы.
Обнаружено, что при определенных значениях частот и амплитуд колебания в цилиндрическом сосуде образуется очень интенсивный вихрь (из воды или других сыпучих сред). В центре вихря образовывалась воздушная воронка вдоль всей оси вихря. По внутренней поверхности вихря вода по спиральной траектории поднималась вверх, достигала верха вихря, затем, по внешней поверхности вихря по спиральной траектории опускалась вниз.
С помощью механических колебаний специальной формы можно также создавать воздушный вихрь в сосуде и в атмосфере. Этот эффект может уменьшать аэрогидродинамическое сопротивление течений около поверхности до нуля.

7.1. Способы экстракции тепловой энергии.
7.1.1. Через центральную зону вихря прокачивается воздух из окружающей среды с помощью самого вихря или специальным воздушным насосом. Во внутренних слоях вихря, в зоне пониженного статического давления, можно получить температуру T1  P1 ниже температуры окружающей среды T0  P0 . В результате этого будет перенос тепловой энергии из окружающей среды в эту «потенциальную тепловую яму». Затем эта экстрагированная в вихре энергия переносится на внешнюю область вихрь, которая имеет большое статического давление. Благодаря большому статическому давлению температура поднимается до высокого потенциала T2  P2 . Далее тепловая энергия с

температурой

T2  P2 будет передаваться потребителю с температурой T3  P3 .

Потребитель получает тепловую энергию (режим теплового насоса).
7.1.2. Спиральные струи в теле вихря преобразуют скрытую тепловую энергию струи в дополнительную кинетическую струю вихря (эффект Шаубергера).

7.1.3. Во внутренних слоях вихря, в зоне пониженного статического давления,
можно получить температуру T1  P1 ниже температуры окружающей среды T0  P0 .
Влажный воздух проходящий через центральную зону (там вихревое движение отсутствует) охлаждается ниже температуры росы, и часть влаги из атмосферного воздуха конденсируется. При этом выделяется тепловая энергия и вода.
7.1.4. Примером экстракции тепловой энергии из спокойной атмосферы является тепловой насос.

7.2. Способы экстракции энергии статического давления.
7.2.1. Через центральную зону (вне тела самого вихря) подаётся внешний воздух

самим вихрем или воздушным насосом. Статическое давление

p0 в центральной зоне (вне

тела вихря) p0  P0 . Во внутренних слоях вихря статическое давление воздуха p1 .
Скорость движения воздуха во внутренних слоях вихря намного больше скорости движения внешнего воздуха через центральную зону. Поэтому вихрь имеет в своей

внутренней области движение воздуха со статическим давлением p1  p0

( P1  P0 ).

Благодаря перепаду статических давлений между
воздуха будет передаваться вихрю.

p1  P1 и

p0  P0 энергия внешнего

7.2.2. Вне вихря статическое давление спокойной атмосферы будет

p0  P0 около 1

атм. На внешних витках вихря будет движение воздуха с большой скоростью. Поэтому в

них будет статическое давление p1  p0

( P1  P0

) . Этот перепад статических давлений

будет перемещать границу во внутрь вихря. Таким способом вихрю будет передаваться статическая энергия из спокойной окружающей атмосфере. Эта экстрагированная механическая энергия будет поглощаться в форме более быстрого вращения вихря и в других формах.
7.2.3. Экстракция энергии статического давления может происходить только при движении границы раздела между внешней средой и рабочим телом (например, струёй, вихрем или др.). Это движение не может быть однонаправленным бесконечно долго. Проблемы с перемещением границы. Перемещение может быть только на конечную величину перемещения:
- одноразовое с перемещением локальных границы в пространстве (как в струе);
- или эта граница должна возвращаться в исходное положение, при условии, что на это должна расходоваться только доля ранее экстрагированной энергии. Поэтому должны быть созданы физические условия беспрерывного повтора этого движения. Тогда создаются общие условия: колебательный перемещение границы в пространстве и во времени и одно направленное усредненная передача энергии из вне в вихрь. Отсюда следует, что это должен быть автоколебательный процесс. Общие признаки автоколебательного процесса:
- эта система нелинейная;
- наличие обратной положительной связи, которая периодически прерывает поступление в систему энергии из вне;

- на выходе энергия имеет колебательный характер;
- между прерыванием поступающей в систему энергии и колебания энергии на выходе должен быть определенный сдвиг фазы во времени.
Только при выполнении всех этих условий будет возможен автоколебательный процесс, и, соответственно, экстракция энергии из вне.
7.2.4. Примером экстракции энергии статического давления из спокойной атмосферы является вакуумная бомба и срыв крыш при урагане (для срыва крыши используется энергия статического давления неподвижного воздуха внутри крышы).

7.3. Способы преобразования экстрагированной энергии тепловой и статического давления могут быть различные и зависеть от выбранного типа источника энергии.



8.1. Экстракция энергии с помощью вихря внутри ёмкости.
При колебании внутри ёмкости образовывался вихрь из воды, с воздушной воронкой в середине.
Фиг. 6. Водяной вихрь в трубе.
8.1.1. Экспериментальные измерения импеданса (реакции вихря на механические колебания генерирующих вихрь) показали, что при определенных режимах колебания появляется отрицательное активное сопротивление. Это означает, что жидкий вихрь экстрагировал энергию из вне (из атмосферного воздуха через внутреннюю поверхность вихря).
8.1.2. Самопроизвольное увлечение частоты вращения водяного вихря по отношению к частоте колебания при генерировании вихря.
Обычно в наших опытах частота вращения водяного вихря была меньше частоты колебаний генерирующей вихрь (из-за трения вихря о внутренние стенки сосуда).
Но были режимы колебания (геометрия сосуда, степень заполнения сосуда водой, частота и амплитуда колебания), когда частота вращения вихря намного превышала частоту возбуждающих колебаний.
Возможные причины само увеличения частоты вращения водяного вихря:
- вихрь начинал экстрагировать энергию атмосферы через движения внутренней поверхности вихря;
- появлялся новый механизм генерирования вращения жидкости, который давал большую частоту вращения вихря.
8.1.3. Сверх интенсивное акустическое излучение водяного вихря.
При различных режимах колебания возникали вихри двух типов:
- водяной вихрь был прозрачный;
- водяной вихрь был белый от кавитационных пузырьков в теле водяного вихря. Звук от этих вихрей был очень тихим.
Но были отдельные режимы вращения вихря, когда из трубы с водяным вихрем объёмом в 1 литр излучался звук очень высокого уровня. На уровне звука от турбореактивного самолета на аэродроме, когда вы рядом с двигателем.
Возможные причины этого эффекта:
- вихрь начинал экстрагировать энергию атмосферы через движения внутренней поверхности водяного вихря;
- появлялся новый эффект при вращении жидкости, который давал большой уровень акустического излучения.
8.1.4. Примером экстракции энергии атмосферы являются торнадо и морские воронки.


8.2. Экстракция энергии из спокойной атмосферы с помощью вихрей около колеблющегося цилиндра.
8.2.1. Образование вихрей около колеблющегося цилиндра.

Известно что, около колеблющегося цилиндра в спокойной среде образуются вихри, см. фиг.7.

Фиг.7. Усредненное во времени течения (в форме вихрей) около и вдали от колеблющегося в спокойной среде цилиндра.
Фотография вихрей около колеблющегося цилиндра (визуализация делалась с помощью порошка серебрянки, которая концентрировалась в центрах вихрей).
Нами экспериментально установлено, что вихри перемещаются в течение периода колебания сложным образом, см. фиг. 8.
Фиг. 8. Кинематика вихрей около колеблющегося цилиндра без отрыва вихрей.
При малых колебаниях цилиндра вокруг четырех вихрей существует круговая граница (красным цветом), которая остается неподвижной в течение всего периода колебания и вихри её не пересекают.
Если увеличивать амплитуду колебания цилиндра, после достижения определенной амплитуды колебания, круговая граница разрушается и вихри отрываются и уходят от цилиндра, см. фиг.9.


Фиг. 9. Кинематика вихрей около колеблющегося цилиндра с отрывом вихрей.
Фиг.10. Кинематика вихрей около колеблющегося цилиндра в течение периода колебания. Верхний рисунок для малых амплитуд колебания, нижний, нижний - для больших (когда вихри начинали отрываться).
В зависимости от относительных амплитуд колебания и колебательных чисел

Рейнольдса структура течений и вихрей качественно меняется, см. фиг.11.

Фиг.11. Типы вихревых движений при различных относительных амплитудах колебаний

S и колебательных чисел Рейнольдса Re .
S  2  s
d
Re  d  (s 2   f)

где: s - амплитуда колебания; d - диаметр цилиндра; f - частота колебания;
 - кинематическая вязкость воздуха или воды.
8.2.2. Экстракция энергии спокойной среды с помощью вихрей около колеблющегося цилиндра.
В известных научных работах кинематика, динамика и энергетика колеблющегося в спокойной среде цилиндра исследуется на основе стационарной аэрогидродинамики.
Это есть большая ошибка. Мы разработали новые методы исследования колеблющегося цилиндра на основе колебательной аэрогидродинамики. Мы получили новые очень важные результаты:
8.2.2.1. Получили экстракцию энергии из неподвижной среды с помощью вихрей.
8.2.2.2. Обнаружили новый эффект, – образование присоединенной упругости в несжимаемой среде (аналог известной присоединенной массы).
8.2.2.3. При пересчете по нашей методике результатов известных публикаций, обнаружили экстракцию энергии из неподвижной среды.

9. Попытки увеличить мощность ветро- гидроэлектростанций. Обзор.
9.1. Попытки увеличить мощность традиционных ветроэлектростанций с помощью различных конструкций.
Делаются многочисленные попытки увеличения мощности ветровых электростанций с помощью различной механизации (насадки, башни и т.п.).

Вихревые ветро-гидро-энергетические преобразователи потоков сплошной среды
(Серебряков Р. А., Бирюк В. В. ).


Ветровая турбина Invelox от SheerWind.
9.2. Экстракция энергии тепловой и статического давления атмосферы.
9.2.1. Работы Виктора Шаубергера.

Виктор Шаубергер обнаружил ряд важнейших физических закономерностей:
1. Спиральные струи и вихревые структуры могут экстрагировать внешнюю низкопотенциальную энергию (имплозия).
2. Виктор Шаубергер обнаружил важнейшую физический эффект. При определенных кинематических и геометрических характеристиках спиральной струи тепловая энергия самопроизвольно переходит в дополнительную кинетическую энергию (дополнительную скорость течения). При этом температура струи понижается. Сейчас ученые обнаружили, что в прямолинейной струе происходит аналогичное явление. Но это происходит при скоростях струи близкой к скорости звука, а у Виктора Шаубергера этот эффект на спиральной струе происходил при скоростях несколько метров в секунду!
3. Спиральные и вихревые течения могут изменять величину гидродинамического сопротивления.
Виктор и Вальтер Шаубергер делали различные устройства, в которых пытались экстрагировать энергию из окружающей среды (имплозия). В основе их устройств было вращательное движение воздуха или воды по сложным спиралеобразным траекториям. Успешно действующих устройств не сохранилось. Если довести работу Виктора Шаубергера до конца, энергетическая проблема будет успешно решена.
Эти работы продолжают изучаться современными учеными. lВихревой генератор Марка Таннера.
Американский изобретатель Mark Tanner создал вихревую турбину экстрагирующую энергию статического давления из спокойной атмосферы (эффект Бернулли).

Этот вихревой двигатель был представлен в 2010 году на выставке в Калифорнии. После запуска турбины привод отключался от сети и турбина работала сама себя обеспечивала энергией и нагрузку.

Марк Таннер считает, что такие вихревые генераторы могут изменить всю энергию планеты.
Но, к сожалению, работы были остановлены. Причины:
1. Физика экстракции энергии из атмосферы есть очень трудная и малоисследованная область науки.
2. Для создания вихря использовались несколько лопастей помещенных в сам вихрь, что не позволило вихрю саморазвиваться.
9.2.2. Atmospheric Cold Megawatts (ACM).

Технологию под названием "Атмосферные холодные мегаватты" развивает молодая американская компания Cold Energy, созданная в 2004 году. Существует распределение атмосферного давления, сохраняющееся достаточно долго. Если соединить такие соседние районы открытым с двух концов трубопроводом, длиной, скажем, в 300 км, то в нём установится постоянный поток воздуха. Далее нужно лишь поставить в трубе ветряную турбину и снимать энергию. Технология ACM способна производить электричество в таком же масштабе, что и угольные электростанции или
Тип Поиск инвестиций
Вид деятельности Производство
Активно до 2020-09-18 11:43:01
Создано 2019-09-23 03:18:00
Регион Россия / Томская область
Внимание! Контактная информация автора доступна только зарегистрированным пользователям.

Зарегистрироваться Авторизация

InventorsClub – это место поиска ваших будущих партнеров!

Вы можете подать бесплатное объявление и начать поиск инвестора в свои изобретения прямо сейчас.


Зарегистрироваться

Авторизация