О возможном механизме нагрева воды и водных растворов при воздействии переменного электрического поля Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Решетневские Чтения

УДК 628.3.2

А. А. Фадеев, И. Я. Шестаков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

О ВОЗМОЖНОМ МЕХАНИЗМЕ НАГРЕВА ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Представлена структура возможного механизма трическим полем промышленной частоты.

Нагрев воды и водных растворов используется во многих отраслях экономики (от промышленного до бытового сектора) и является весьма затратным. Разработка экономичных устройств нагрева воды за счет использования ее специфических свойств приведет не только к экономии энергоресурсов, но и снижению отрицательного воздействия на окружающую среду.

Сотрудниками Сибирского государственного аэрокосмического университета разработан энергосберегающий способ нагрева воды и водных растворов переменным электрическим полем, при повышенном КПД процесса, который наблюдался при следующих условиях:

1. Воздействие переменного электрического поля (при этом наблюдалось полное отсутствие выделения газа).

2. Незначительная удельная мощность.

Хотя аномальный характер свойств воды отмечают многие ученые [1], до сих пор нет единого понимания механизма процесса. Исходя из литературных данных [2; 3] и опытов, была предпринята попытка осмысления фактического материала и выстраивания цепочки прохождения процесса. Условно процесс можно разбить на два этапа, которые характеризуются следующими фактами.

1. До воздействия электрического поля (ЭП):

- молекулы воды образуют связанные структуры (кластеры) (до 5 типов) [2], которые на границах раздела фаз (жидкость-воздух) выстраиваются в определенном порядке;

- молекулы воды представляют из себя ионо-меры - спиральные структуры с определенным шагом и направлением закрутки спирали - право-и левосторонние [2];

- все кластеры колеблются с одинаковой частотой, приобретая одну общую частоту [3].

2. Воздействие электрического поля (ЭП). Механизм воздействия электрического поля представлен на рисунке. Необходимо ввести некоторые пояснения.

Поляризация кластера: образование (перераспределение) кластеров, которые имеют одинаковую частоту колебания, и по мере возрастания упорядоченности увеличивается их дипольный момент и поляризация [4; 5].

нагрева воды и водных растворов переменным элек-

Резонанс: скорость различных процессов в водных растворах существенно изменяется при вполне определенных частотах тока, на которых развиваются резонансные явления [6].

Возможный механизм нагрева воды и водных растворов переменным электрическим полем

Разрушение кластеров: под воздействием электрического поля происходит накапливание энергии в кластерной структуре до некоторого критического значения, затем происходит разрыв связей между кластерами, происходит лавинообразное освобождение энергии, которая может затем трансформироваться в другие типы [7]. Повышение температуры также приводит к разрушению кластеров под влиянием тепловой энергии [5].

Раскручивание спиральной структуры: при нагреве за счет конвекции происходит вихревое движение слоев жидкости. Торсионные поля, создаваемые вихрем, выстраивают обрывки цепочек воды параллельно друг другу, что облегчает сцепление их концами и «полимеризацию» воды, которая сопровождается выделением энергии связи между структурами в виде излучений и тепла.

Данная модель является очень условной по следующим причинам:

1. Учтены только физические явления, в то время как несомненно, что происходящие при проведении данного процесса химические и электрохимические явления в той или иной степени влияют на процесс нагрева.

2. Некоторые моменты в объяснении возможного механизма являются неоднозначными, в силу отсутствия глубоких теоретических и практических наработок.

Механизмы специальных систем

Подводя итог, можно сказать, что моделирование процесса энергосберегающего нагрева воды и водных растворов позволит выявить основные факторы, влияющие на процесс, а за счет аномалии структуры воды и специфических режимов нагрева воды и водных растворов добиться экономии затрат энергии.

Библиографический список

1. Титаев, Б. Ф. Вода как источник энергии. Наука в России / Б. Ф. Титаев. Новосибирск : Радуга, 1996.

2. Вода как гетерогенная структура [Электронный ресурс] / А. В. Сыроешкин [и др.] // Исследовано в России. Электрон. журн. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/088.pdf. 2006. С. 843-854. Загл. с экрана.

3. Барабаш, Ю. М. Динамика параметров водных систем под действием слабого электромаг-

нитного излучения / Ю. М. Барабаш. М. : Наука, 2001.

4. Гончарук, В. В. Изменение свойств воды под влиянием электрохимической обработки / В. В. Гончарук, В. В. Маляренко // Химия и технология воды. 2001. Т. 23. № 4. С. 345-353.

5. Гончарук, В. В. Влияние температуры на кластеры воды / В. В. Гончарук, Е. А. Орехова, В. В. Маляренко // Химия и технология воды. 2008. Т. 30. № 2. С. 150-158.

6. Интенсификация электрохимических процессов : сб. науч. тр. / под ред. А. П. Томилова. М. : Наука, 1988. 215 с.

7. Лошицкий, П. П. Механизмы воздействия электромагнитных волн низкой интенсивности на воду и водные растворы / П. П. Лошицкий // Проблемы Электроники : метериалы 22 Междунар. науч.-практ. конф. Киев, 2005.

А. А. Fadeev, I. Ya. Shestakov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

ABOUT POSSIBLE MECHANISM OF THE HEATING OF WATER AND WATER SOLUTION UNDER AC FIELD INFLUENCE

The structure of the possible mechanism of the heating of water and water solution by ac field of the industrial frequency is presented.

© Фадеев А. А., Шестаков И. Я., 2009

УДК 621.368. (075)

И. О. Фролов, А. С. Мусабаев

Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры имени Н. Исанова, Кыргызская Республика, Бишкек

ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ КОЛЕСНЫХ

И ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН

Рассматриваются методы упрочнения электромеханической обработки деталей колесных и гусеничных машин в условиях высокогорья и жаркого климата Кыргызской Республики.

Повышение долговечности машин в первую очередь связано с повышением износостойкости деталей. Электромеханическое упрочнение - это один из эффективных методов упрочнения поверхностей деталей машин [1].

Детали любых агрегатов строительно-дорожных машин, лимитирующие их ресурс, выявляются на основании статистической информации. Такие данные можно получить только на основании анализа отказов при длительной эксплуатации машин. Низкая надежность таких деталей в первую очередь связана с низкими прочностными свойствами или недостаточной износостойкостью рабочих поверхностей. Более 80 %

отказов машин происходит в результате износа до предельной величины деталей сопряжений. Износ проявляется в виде увеличения шума и вибрации агрегатов или увеличения наружной и внутренней негерметичности. Кроме того, увеличение зазоров в сопряжениях гидроагрегатов способствует повышению температуры рабочей жидкости гидросистемы. Аналогичный процесс протекает в топливных, масляных, охлаждающих, тормозных и других системах, где используется принудительная подача жидкостей. Интенсивность изнашивания, как известно, зависит от нагрузки, механических свойств изнашиваемого материала, микрогеометрических характеристик рабочей поверх-