Разделы: Электротехника
Размещена 28.05.2018. Последняя правка: 28.05.2018.
Просмотров - 2448

Процесс перехода электрической энергии в тепловую энергию (закономерность, определенная после 175-года из закона Джоуля-Ленца)

Акматов Баатыр Жороевич

кандидат технических наук, доцент

Ошский технологический университет имени академика Адышева М.М

доцент, кафедра "Электроэнергетика"

УДК 621.313.322

Отмечается важность в какой-то степени прямого и косвенного влияния тепловой энергии на повышение жизненного уровня общества на планете Зенмля. Поэтому непрерывно продолжается использование тепловой энергии в быту.  А получение тепловой энергии посредством сжигания веществ (древесины, брикетов, угля, нефтепродуктов, сланцев и т.п.) известно издревле. Однако научно доказано, что получение тепловой энергии в этом направлении сопровождается получением низкого показателя КПД и возникновением экологических проблем.    

Если принять во внимание экологические проблемы, то солнечная и электрическая энергии считаются переспективными в качестве источника тепловой энергии. Однако солнечная энергия не всегда достаточна. Поэтому в качестве приоритетного направления получения тепловой энергии можно назвать электрическую энергию (но, приняв во внимание вредные стороны АЭС, атомная энергия не перспективна). Получение тепловой энергии из электрической энергии производится в традиционных и нетрадиционных направлениях («сверхъединичные устройства»).   

I. Традиционное направление

В ТЭН, ВИН, электродных и других подобных устройствах электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию. В этом направлении принцип работы всех типов электрических нагревателей основан на принципе закона Джоуля-Ленца. Показатель КПД 96% - 98% [1,2,3].  

II. Нетрадиционные направления:

1. Кавитационные нагреватели.

В принципе работы кавитационного нагревателя заложено, что под давлением 5-10МПа насоса-компрессора через 50-100 параллельно расположенных трубы с внутренним диаметром 5-10 мм вода должна протекать со скоростью 90-100 м/сек. После этого вода поступает в нагревательную камеру, где под давлением 5-10 МПа кавитационные пузырьки издают звук и может нагреваться до до температуры 100⁰С- 150⁰С или выше. Для получения кавитационных пузырьков требуется давление 5-6 кПа, а для этого должен применяться электрический насос мощностью 3 кВт [4].

2. Вихревой теплогенератор

В качестве примеров вихревых теплогенераторов можно назвать  тепловой генератор В.Шаубергера [5], вихревой теплогенератор А. Потапова [6] и т.п.

Вихревой теплогенератор работает в воде и необходим для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, разработан в начале 90-годов. В 1995-году получен российский патент на изобретение «Теплогенератор и устройство нагрева жидкости» № 2045715, а также сертификат на промышленный образец.

В вихревом теплогенераторе первого звена коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую энергию не меньше 1,2 (КПД не менее 120%). Это означает, что этот показатель на 40%-80% больше, чем КПД в отопительной отрасли на этот момент времени. В устройстве вихревого теплогенератора электроэнергия используется в электронасосе для принудительного движения воды, а вода дополнительно производит тепловую энергию. Каждая молекула дает 0,24 – 0,50 эВ энергии.  

3. Генератор А. Росси

Шесть профессоров  Италии и Швеции отмечают, что в укаазанном генераторе по сравнению с потребленной электрической энергией получают в 3,74 раз больше тепловой энергии [7]. Однако в этом генераторе используется никелевый порошок. А. Росси считает, что в этом теплогенераторе источником энергии является ХЯС [7,8]. Однако мнения ученых полностью не удовлетворяются отмеченным высказываниям со стороны А. Росси [9].

4. Установка, эффективно производящая тепловую энергию на основе электрофизической ионизации, – теплогенератор «ЭФИ» [10].

Мы убеждаемся, что при получении тепловой энергии нетрадиционным методом в вышеуказанной установке с потреблением электрической энергии показания КПД будут больше 100%.

Тепловая энергия – это беспорядочное (Броуновское) движение молекулы вещества. Рассматривая с этой точки зрения, выше отмечается возможность при использовании электрической энергии получения тепловой энергии различными методами. Однако не во всех случаях молекула нагреваемой воды подвергается изменению, подвергается различному изменению ее скорости. В результате температура нагреваемой воды (жидкости) изменяется на разную величину. Именно поэтому получение тепловой энергии из электрической энергии доказывают результаты, полученные из экспериментальных показателей. Например, 1 м³ электролизное пространство обладает способностью поглотить 400кВт электроэнергии, из этого получается 1000 кВт тепловой энергии [11]. Кроме этого, как доказывают экспериментальные данные, полученные в процессе электрофизической ионизации, достижение за короткое время большого изменения внутренней энергии воды (жидкости) в объеме и в результате этого полученная в этом объеме энергия (кинетическая энергия) движения вещества также произведет тепловую энергию [12].

Как доказывает эксперимент, закономерность получения тепловой энергии из электрической энергии в процессе электрофизической ионизации (ЭФИ), взятая из [12]-работы, описана ниже.
  Q_эфи=Q-Q₀ (1)
Q_эфи=Q_1эфи+2Q _2эфи (2)

Здесь Q_ЭФИ – тепловая энергия, полученная методом электрофизической ионизации в жидкости, Q₀ –  тепловая энергия жидкости с температурой t₀ в объеме между электродами до подвергания электрофизической ионизации посредством пары электродов, m – масса, С – тепловая емкость жидкости, μ – мольная масса вещества, подвергнутая электрофизической ионизации, R – универсальная газовая постоянная.    

На основе указанной закономерности эффективность получения тепловой энергии из воды рассмотрена в [13, 14] – работах.   

Кроме этого, в отличие от основанных на законе Джоуля-Ленца электрических нагревателей зависимость показателя КПД основанных на закономерности процесса электрофизической ионизации (ЭФИ) электрических нагревателей от температуры нагреваемой воды (жидкости), т.е. чем больше температура нагреваемой воды,  тем больше будет показатель КПД. Согласно данным 1-таблицы КПД установки возрос в 1,89 раза (этот показатель не предельный) [15].  

Таблица 1.

№ п/п	Темпер.воды                            (жидкости) Физ.                         параметры.	310 С (220С -400С)	310 С (210С- 410С)	49,50 С (410С- 580С)	500 С  (410С- 590С)	310 С (210С- 410С)	510 С  (410С- 500С)
1	2	5	6	7	8	9	10
1	U                                            (В)	212,0	215,0	215,0	215,0	215,0	215,0
2	Объем ионизированной воды (жидкости) в паре электродов в 1 с (процентом)                 (%)	0,072	0,072	0,072	0,0864	0,1008	0,1008
3	Выработанная тепловая энергия в 1 сек.                               (Дж)	4123,63636	3370,484	6210,449	5079,161	3332,04	4223,85
4	Необходимое время (сек.) повышение на 10С температуры нагреваемой воды (жидкости).	6,1(1)	5,7	3,47	4,1(1)	5,75	4,7(7)
5	Q/τ                                  (Дж/с)	824,73×5= 4123,636	674,1×5= 3370,484	1242,09×5= 6210,449	846,527×6= 5079,161	476,0058×7=3332,04	603,41×7=  4223,85
6	Q0                                      (Дж)	112,493	112,4928	179,6256	181,44	112,4928	185,0688
7	Qэфи=Q-Q0                        (Дж)	712,2345	561,6072	1062,4644	665,087	363,513	418,3412
8	ΔT                                          (К)	255,08	201,137	380,517	238,198	130,19	149,827×
9	ΔU=Q1эфи                           (Дж)	406,99115	320,918405	607,122522	380,049719	207,721717	239,052117
10	Eк= Q2эфи                            (Дж)	152,62168	120,344402	227,670946	142,518645	77,895644	89,6445439
11	Q1эфи+Q2эфи                       (Дж)	559,61283	441,262807	834,793468	522,568364	285,617361	328,696661
12=7	Q'эфи=Q1эфи+2×Q2эфи      (Дж)	712,23451	561,607209	1062,4641	665,087009	363,513005	418,341205

В-общем, получение тепловой энергии в теплогенераторе “ЭФИ” зависит не только от подаваемой извне мощности (напряжения U и силы тока I) электрической энергии, но и от  материала электродов, площади их поверхности, расстояния между ними. Кроме этого, зависит и от плотности воды (жидкости), химического состава, температуры нагреваемой воды, солнечного света и других подобных внешних влияющих процессов.

Принимая во внимание КПД установки по получению тепловой энергии при использовании электрической энергии и то, что этот показатель меняется в зависимости от многих физических параметров, определено на основе экспериментальных данных через 175 лет после закона Джоуля-Ленца.

На основе выше изложенного выводим

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При получении тепловой энергии одновременно принимая во внимание постоянные параметры, параметры непрерывности и экологические проблемы  электрическая энергия обладает преимуществом по сравнению со всеми источниками энергии.

2. При получении тепловой энергии, принимая к сведению устройство нагревательной установки, конструктивные материалы, удобство и простоту использования установки, теплогенератор «ЭФИ» приоритетен.

3. Так как в теплогенераторе «ЭФИ» получение тепловой энергии основано не на законе Джоуля-Ленца, а на процессе электрофизической ионизации, поэтому показатель КПД установки изменяется в зависимости от температуры нагреваемой воды.

1. Электрокотел электродный «Галан». htt://otoplenie-gid.ru/kotli/293- otoplenie-galan и http://www.galan.by/catalog/el
2. Вихревой индукционный нагреватель «ВИН». vinteplo.com/ua/node/30
3. Меринов А.Г. Электродный магнитогидродинамический водонагреватель (RU 2187764). http:/ www.findpatent.ru/patent/218/ 2187764.html
4. Цивинский С.В. Способ работы кавитационного устройства для отопления индивидуальных зданий. Патент на изобретение РФ №2162990 от 06.07.2000 г., класс 7 F24D 11/00.
5. Шаубергер В. Энергия воды. –М.: Яуза, Эксмо. 2007. -320 с.
6. Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Энергия вращения - Кишинев - 2001. - 400 с.
7. Лемыш А. Физики подтвердили: генератор Росси работает! http://www.chitalnya.ru/
8. Alvarez L.W. et al. // Phys. Rev. 105, 1127 (1957).
9. Эткин В. А. Генератор Росси: ХЯС или эфир? http://www.etkin.iri-as.org/
10. Патент 1854, Кыргыз Республикасы, 29.01.2016.
10. Акматов Б.Ж., Ташполотов Ы. Электрофизикалык иондоштуруунун негизинде суюктуктан жылуулук энергиясын натыйжалуу иштеп чыгуучу түзүлүш [Текст]/ Б.Ж. Акматов, Ы. Ташполотов; Кыргызпатент. -№20150051.1; арыз 27.04.2015; жаряланган 2016, Бюл. №2 (F бөлүгү, 24H 1/20).
11. Буйнов, Г.Н. Теплоэлектролизный инверсер- альтернатива ядерному реактору [Текст]/ Г.Н. Буйнов// Научный журнал «ЖРФМ», 1995. № 1, -с. 150-162. http://rusphysics.ru/articles/99/
12. Акматов, Б.Ж. Электрофизикалык иондоштуруу (ЭФИ) ыкмасында суюктуктан жылуулук энергиясын өндүрүүнүн эффективдүүлүгү [Текст]/ Б.Ж. Акматов// -Ош: 2015. Журнал «Весник» ОшГУ., -№1, -с.152-157.
13. Акматов, Б.Ж. Условия эффективного производства тепловой энергии в устройстве электрофизической ионизации [Текст]/ Б.Ж. Акматов// Журнал «Проблемы современной науки и образования», г. Иваново. 2017.-№ 7, -с.27-30.
14. Акматов, Б. Ж. Суюктуктарды электрофизикалык иондоштуруунун (ЭФИ) негизинде жылуулук энергиясын өндүрүүнүн закону [Текст]/ Б.Ж. Акматов Күбөлүк № 2666, Кыргызпатент. 31.07. 2015.
15. Акматов, Б.Ж. Зависимость коэффициента полезного действия (КПД) нагревательной установки от начальной температуры теплоносителя (жидкости) [Текст]/ Б.Ж. Акматов// Журнал «Альтернативная энергетика и экология», Российская Федерация, Нижегородская область, г. Саров. /Статус на рецензии/.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий