CC BY
6
4. Беляева Т. М. Информационные технологии в юридической деятельности: учебник и практикум для среднего профессионального образования / Т.М. Беляева, А.Т. Кудинов, Н.В. Пальянова, С.Г. Чубукова; ответственный редактор С.Г. Чубукова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 20ХХ. — 314 с.
5. Большаков, В.П. Инженерная и компьютерная графика: Учебное пособие / В.П. Большаков, В.Т. Тозик, А.В. Чагина. - СПб.: БХВ-Петербург, 20ХХ. - 288 с
©Ремазанов И., Чарыбаева А., Йазова М., 2023
УДК 631.371:621.311
Сорокодум Евгений Дмитриевич
ООО «Вихреколебательные технологии»,
г. Москва, РФ Серебряков Рудольф Анатольевич,
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ,
г. Москва, РФ
ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВАЯ И СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ - ЭНЕРГИЯ ВОДНЫХ СРЕД
Аннотация
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. В связи с отсутствием радикальных решений по решению энергетических проблем, сейчас во всех странах опять начали делать большую ставку на традиционные возобновляемую энергетику: ветровые и солнечные электростанции. 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 [1, 2, 5, 6,7].
Ключевые слова:
энергетические проблемы, гидроэнергетика, идеальный источник энергии,
энергия окружающей среды.
Sorokodum Evgeniy Dmitrievich
OOO "Vortex Oscillation Technologies",
Moscow, RF Rudolf Serebryakov,
Federal Scientific Agroengineering Center VIM,
Moscow, RF
THERMAL AND STATIC ENVIRONMENTAL PRESSURE ENERGY - ENERGY OF AQUATIC ENVIRONMENTS
Annotation
Solving energy problems by burning oil, gas, coal and other fuels, nuclear, hydrogen and bioenergy is expensive and brings huge environmental damage and warming on the planet. Due to the lack of radical solutions to solve energy problems, now in all countries they again began to place a big bet on traditional
renewable energy: wind and solar power plants. These energy sources will not solve energy problems on a global scale due to high cost, complexity of design, dependence on the presence of wind or sun, and negative impact on the environment [1, 2, 5, 6, 7].
Keywords:
energy problems, wind hydropower, ideal energy source, environmental energy.
Введение. Энергия Солнца аккумулируется в форме внутренней энергии движущейся (кинетическая энергия ветра, течений) и спокойной среды (энергии тепловой и статического давления спокойной атмосферы и водных сред). Эта энергия возобновляется на Земле энергией Солнца и имеет громадные запасы. Когда освобождается ничтожная доля тепловой и статического давления энергии из атмосферы и водных сред (которые до этого были в спокойном состоянии), то происходят ветры, тайфуны, торнадо, волны и др.
Около каждого потребителя находится тепловая энергия и энергия водной среды водоемов, рек и морей. Эта энергия бесплатная, экологически чистая и находиться на Земле везде. Внутренняя энергия является первичным источником энергии, содержащимся в данной водной среде при данных характеристиках хранения этой энергии.
Проведем сравнительную оценку этой энергии с существующими возобновляемыми источниками энергии [3, 4, 8].
1. Внутренняя энергия воды
Неподвижная водные среды имеют следующие виды внутренних энергий:
- тепловая;
- статического давления.
1.2. Внутренняя кинетическая мощность течений
(энергия, полученная гидроэлектростанциями), с общий кпд = 0.36 ;
wk :
Внутренняя кинетическая энергия для течения воды имеет вид E,
т ' V2
Е„ьп = —кк^ Кк , где: т™к - масса текущей воды; - скорость течения воды. (17)
1.3. Внутренняя кинетическая мощность течений
Кинетическую мощность для воды из получим :
ТГ1 Т/'2 л ту
помассе ^ = —^ = ^+ ^■—^, (18)
ш 2 оХ
где: ткк - массовая скорость воды; I - время;
В случае постоянства скорости течений, выражение для мощности упрощается:
Кк
N„кт = т„к ■ -у- (19)
1.4. Внутренняя удельная кинетическая мощность течений воды.
Каждый объем среды содержит в себе максимальную (внутреннюю) кинетическую энергию. Эту энергию удобнее оценивать через внутреннюю кинетическую мощность, отнесенную к массовой скорости Внутренняя удельная мощность по массовой скорости воды
„ _ ^\vktn _ ^мгк
Чч,кт ~ ~ - (20)
т,к 2
1.5. Сравнение внутренних энергий с внутренней кинетической водной среды.
Произведем сравнение низко потенциальных источников внутренней энергии (энергия
статического давления, тепловая водной среды) с высокопотенциальным, - с кинетической энергией течений воды. Потенциальные возможности источников энергии будем оценивать по удельной внутренней мощности. Ниже приведены результаты по удельной внутренней мощности по расчетам на компьютере (в разделе приведены формулы в форме для компьютерных расчетов).
1.6. Удельная внутренняя кинетическая мощность течений воды
:= 1.. 5 м/с
Vwk) : 1000 •
2
wk
кВт/(кг/с )
1000 2
1.7. Удельная внутренняя тепловая энергия спокойной воды
к В т /((к г /с )*К )
Cwm 4-183
Tw := 270.. 300 температура Кельвина
qwT (Tw) : Cwm • Tw
кВт/(кг/с
1.8. Удельная внутренняя энергия статического давления воды
р^==1а<и10 10000с кГ/м2 кг/м3
9.8 Pw
Pw) :=
1000
Р wk
кВт/(кг/с )
1.9. Сравнение удельных внутренних мощностей тепла, статического давления и кинетической энергии водных сред.
1 300 ' 100000
Рисунок 1 - Зависимость удельных внутренних мощностей кинетической энергии воды ^ (V ), тепла Т ), статического давления ^ (р^) от относительных изменений характеристик воды:
Рм
- V
кинетическом "
5
™к , тепловой , статического давления -
300 100000
На рис. 1 представлены зависимости внутренних мощностей тепла, статического давления, тепла конденсации и кинетической энергии воды от относительных изменений характеристик воды, которые реальны.
1.10. Сравнение относительных внутренних удельных энергий воды.
Сравнение внутренних энергий можно производить с помощью относительных удельных внутренних мощностей паТЬк
^ток • 5 м/с
С • Т
nwpk(Pw) •"
1 Vwk2
1000 2
9.8 Pw
1000 Р wk
1 Vwk2
1000
2
1х 10^
1Х104
__1X10
°Ао1 01 1
Тщ Рш 300 1 100000
Рисунок 2 - Зависимость относительных удельных внутренних мощностей тепла п„тк —),
Т
статического давления п^ (р№ ) от относительных изменений характеристик воды: тепловой —^,
статического давления р
100000
Из представленного выше видно, что:
- Удельные внутренние энергии спокойной атмосферы намного большие, чем удельная кинетическая водных сред (см. рис. 1 и 2):
- энергия тепловая паГк = 100000 раз больше, чем даёт удельная кинетическая энергия воды;
- энергия статического давления и ^ = 1 —100 раз больше, чем даёт удельная кинетическая энергия воды.
- Потенциальные возможности внутренней энергии спокойной водной среды огромные.
- На реальных экстракторах внутренняя энергия спокойной воды будет уменьшаться (это будет происходить из-за потерь внутренней энергии при её преобразовании в форму энергии необходимую потребителю). Это будет полученная энергия потребителем.
2. Полученная кинетическая энергия воды.
2.1. Сравнение полученных удельных мощностей из воды.
^к := 1 •• 5 м/с Л ^ := 0 4
qwkg (Vwk ''Л wkg ) • ' wkg ' i™
2
wk
Tw •= 270.. 300
1000 2 градус Кельвина
qwTg (Tw ' Л wTg ) • Л wTg ' Cwm ' T pw •= 1000.. 10000C
кВт/(кг/с)
кВт/(кг/с)
qwpg(pw ' ' wpg) •
кГ/м2 (давление napkg = 1 —100 /м2 на глубине 100 м)
9.8 Pw
= Л
wpg 1000
Р wk
кВт/(кг/с)
Для сравнительных оценок будем брать максимальные значения кпд для экстракции кинетической энергии течений (гидроэлектростации) Tlwkg = 0.4 , = 20м / с
з зм зоо ^сгго нхмхю
Рисунок 3 - Зависимость удельных полученных мощностей кинетической энергии воды Цу»к8 (Кк Лкя ), тепла Я„тв (Т„ Л „ТВ ) , статического давления ^ (Р„ Лурь ), от относительных
«V - I Р
изменений характеристик воды: кинетической , тепловой , статического давления _Р
Т
5
300
100000
2.2. Сравнение относительных полученных удельных энергий воды.
У^ := 5 м/с л ^ := 0.4
Tw := 270 , 271 .. 300
П„хк8(Tw , л wTg) :
л wT8 ' Cwm ' Т1
Л wk8 • 1 ^^
1000
^р8
• 9.8 р
Пwpk8(pw , л wp8) :
1000
Р wk
л wk8
• 1 У
wk
1000
;оо юоооо юоооо
Рисунок 4 - Зависимость относительных удельных полученных мощностей тепла (Тк, Л^), статического давления п (Р„,, ), от относительных изменений характеристик воды: тепловой
Т
300
, статического давления
Рщ
100000
Выводы.
1. При кпд=0.01 преобразования внутренней энергии в полученные энергии спокойной водной
2
2
2
среды (см. рис. 3 и 4):
- энергия тепловая больше nwK = 2000 раз, чем даёт удельная кинетическая энергия течений
воды;
- энергия статического давления при статическом давлении больше 50000 кГ/м2 немного больше, чем даёт удельная кинетическая энергия течений воды;
- энергия статического давления при статическом давлении меньше 50000 кГ/м2 намного меньше, чем даёт удельная кинетическая энергия течений воды.
2. При кпд=0.2 преобразования внутренней энергии в полученные энергии спокойной водной среды намного большие, чем удельная кинетическая атмосферы (см. фиг. 8 и 9):
- энергия тепловая паТк = 50000 раз больше, чем даёт удельная кинетическая энергия течений
воды;
- энергия статического давления п к = 0.4 — 40 раз больше, чем даёт удельная кинетическая энергия течений воды;
3. Полученные результаты подтвердили, что есть области, где величина полученной энергии достаточна для обеспечения потребностей потребителя. Таким образом, внутренняя энергия спокойной водной среды может являться идеальным источником энергии.
4. 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.
5. Выделение энергии из идеальных источников начинается при любых малых изменениях температуры и статического давления воды.
Список использованной литературы:
1. Сорокодум Е.Д. Перспективы экстракции низкопотенциальной энергии окружающей среды с помощью вихрей. IV Международного форума «Энергетика и экология», 15-16 января 2008, Москва.
2. Сорокодум Е.Д. Экстракция низкопотенциальной энергии из окружающей среды, обсуждение энергетических проблем митра. 4-й международный форум «Энергия и экология», Москва, Россия, 1516 января 2008.
3. Sorokodum E. "About the general principles extraction low potential energy of an environment". IWONE 2007, Malmo, Sweden, 2007.
4. Sorokodum E. Extraction of Low-Potential Energy from Environment. The Solution to Energy and Ecological Problems. World Affairs, Spring 2006, Vol. 10, No. 1, pp.166-183. URL: http://www.indianjournals.com/ijor.aspx?target=ijor:wa&volume=10&issue=1&article=009
5. Серебряков Р.А., Современное состояние, проблемы и перспективы развития ветроэнергетики, Вестник ВИЭСХ, №1(30), с. 89-96, 2018, ISSN 2304-5868/
6. Бирюк В.В., Серебряков Р.А., Ветроустановка на базе вихревого преобразователя потоков сплошной среды, Вестник ВИЭСХ, №1(30), 2018, с.97-103, ISSN 2304-5868.
7. Serebryakov R., Buruik V., VORTEX ENERGY, International independent scientific journal. Polish, 2020, №15, vol. 1, p. 34-49, ISSN 3547-2340.
8. Сорокодум Е.Д. Низкопотенциальная энергия окружающей среды, - спасение для человечества. Международная конференция "Наука и будущее: идеи, которые изменят мир" Москва, 2004. URL: http://www.vortexosc.com/images/pdf/sorokodum50.pdf
© Сорокодум Е.Д., Серебряков Р.А., 2023
