CC BY
50
Казаков Александр Леонтьевич, Братский алюминиевый завод, старший инженер по газоочистке, г.Братск
Основное производство электроэнергии из возобновляемых природных ресурсов: ветер, воздушный поток, водный поток
(без топлива)
1.Препятствия в развитии гидроэнергетики и ветроэнергетики.
В настоящее время возобновляемые природные ресурсы: ветер; воздушный поток; водный поток производят мизерное количество электроэнергии, против своих возможностей: Существующие ветряки используют ~ 1% напора ветра, поступающего в створ ветроколеса; Существующие гидроэлектростанции /ГЭС/, используют ~ 29% напора потока воды, - слишком примитивно...; Воздушный поток - «Естественная тяга», вообще не используется для производства электроэнергии.
Основным препятствием в развитии энергетики из природных ресурсов, стали Фундаментальные основы науки: «Закон сохранения энергии»; «Теория Жуковского Н.Е. -о ветряках» содержащие грубейшие ошибки науки, затормозившие развитие как ветроэнергетики, так и гидроэнергетики на сотни лет.
В «Теории Жуковского Н.Е. - о ветряках», основные постулаты, на которых базируются расчеты ветроэнергетических устройств ВЭУ, математически не просчитаны, в следствии чего ветроэнергетика малоэффективна. Подробнее о недостатках «Теории...» см. в тексте этой статьи.
В «Законе сохранения энергии», основным препятствием является надуманная «потенциальная энергия» не зафиксированная ни какими приборами, и не существующая в природе. Предполагается, что любая масса содержит флюид потенциальной энергии, и чем выше эта масса расположена от нулевого уровня Земли, тем больше она содержит флюида «потенциальной энергии» (по расчету, на основе методики «Закона сохранения энергии», «количество» флюида высчитывается в зависимости от высоты Н, нахождения массы), т.е. это не «Закон сохранения энергии», а Положение о трансформации «потенциальной энергии». Значит, если кубометр воды /м3/, на высоте полтины ГЭС, в 100 м., содержит ~ 100 единиц флюида «потенциальной энергии», то при опускании этого кубометра воды на нулевой уровень Земли, согласно расчета / если уменьшается высота Н, то и уменьшается количество
флюида «потенциальной энергии»/....«потенциальная энергия теряется....Значит не имело
смысла строить высокие плотины ГЭС, причем, в этом «Законе... » трактуется, что кинетической энергии Ек, работы потока, не может быть больше, чем флюида «потенциальной энергии». Т.е. работа потока этой наукой отвергается полностью. Тем не менее, несмотря на отсутствие «потенциальной энергии», на нулевом уровне Земли, гидроэлектростанции все же вырабатывают какую-то часть электроэнергии....Значит дело не в наличии или отсутствии флюида «потенциальной энергии», а в совершаемой работе /давлении/ потока воды. Отсюда, целесообразно продуктивно использовать напор потока воды, в конструктивных решениях, направленных на восприятие работы потока воды. Как видим, радиально-осевые гидротурбины могут воспринять ~ 29% напора потока воды, остальная вода ~ 71%, просто не работает на вращение гидротурбин, отсюда и низкая производительность гидроэлектростанций. Кроме того, в технологии использования воды на ГЭС, не учитывается кинетическая энергия потока, и не используется в «банках» медленно накапливается масса воды/.
Что же касается «Закона сохранения энергии», то его следует выявлять в самом веществе, в жидкости или газе, например, в процессе дросселирования, где энтропия - S (внешняя хаотичная энергия, проявляющаяся в виде температуры потока) переходит во внутреннюю
энергию - энтальпию, —j в равных частях. Этот пример показывает, что изменение количества энергии следует выявлять в самом веществе, при его изменениях, а не в потоке энергоносителя. Это можно увидеть в Приложении 1 и в Приложении 2 к этой статье.
Устранение препятствий, которые создает «Закон сохранения энергии» и «Теория Жуковского Н.Е. - о ветряках», позволит более полно использовать природные ресурсы для производства электроэнергии. На это и направлены технологические и конструктивные решения автора, представленные в виде: Ветроустановок, Аэроэлектростанций, Высокоэффективных Гидроэлектростанций.
2.а.Использование работы потока ветра для производства электроэнергии: (переменный, постоянный ток); производства вращательного движения для потребителей (станки, насосы движители для наземного, водного транспорта); выделение воды из воздуха; непрерывного производства электроэнергии при использовании воздушного потока (без ветра, без топлива).
Разработанные мной Ветроустановки , воспринимают все давление ветрового потока, поступающего в створ турбин (см. Рис. 1.). Например, при диаметре турбины 3 м. (площадь сечения S = 7 м2), и скорости ветра W = 8 м/сек., ветер несет энергии (работы потока) на ~ 21 кВт*ч., в створ турбины.
Для удобства расчета целесообразно пользоваться: Секундным объемом - Ус;
Секундной массой - Мс, а затем высчитывать съем электроэнергии от работы потока
ветра - Ек.
Секундный объем потока ветра - Ус, высчитывается по формуле Ус = Б * W (1)
Секундная масса потока - Мс, Мс = Vc * р (2)
Ек - Съем электроэнергии (кВт*ч.), высчитывается по формуле: Ек = Мс * W2:2 (3)
Где: S - площадь сечения турбины, - м2.
W - скорость потока ветра, м/сек.
р - плотность воздуха, например, при 20 оС (1,225 кг/м3), кг/м3.
Ек - регистрируемая (кинетическая) энергия в киловаттах в час (кВт*ч.) или в килограмм-сила (кгс.).
Отсюда, Ветроустановка с турбиной диаметром 3 м. Б = 7 м2. воспринимает секундный объем потока ветра Vc = 56 м3/сек.
Ус = Б * W = 7м2 * 8 м/сек = 56 м3/сек..
Секундная масса потока ветра составляет 68,6 кг/м3..
Мс = Vc * р = 56 м3/сек * 1,225 кг/м3 = 68,6 кг/сек..
Этот напор ветра регистрируется в виде киловаттов электроэнергии и составляет ~ 21 кВт*ч..
Ек = Мс * W2 : 2 = 68,6 кг/сек * 64 : 2 = 2195 кгс : 101,98 = 21 кВт*ч..
Где:
101,98 - коэффициент перевода кгс в киловатты (в кВт*ч.).
2.б.Использование конфузора.
Для полного использования напора ветра (устранения обтекания турбины и обеспечения «самоподсоса» дополнительного энергоносителя) на входе в турбину - 1 (см. Рис. 1.) ветрового потока, размещается конфузор - 2 (концентратор) (см. Рис. 1.), сечение которого в 1,4 - 4 раза больше сечения турбины. На малых сечениях конфузора, но при больших скоростях ветра, может иметь место обтекания конфузора. На больших сечениях конфузора (на больших турбинах) имеет место «самоподсоса» дополнительного энергоносителя в створ конфузора, что повышает КПД Ветроустановок. Отсюда, при площади сечения турбины S 7м2 , площадь сечения конфузора Sк, - составляет 12,6 м2. (при коэффициенте конфузора 1,8).
Sk = S * 1,8 = 12,6 м2.
Секундный объем Vcк составляет 100,8 м3/сек., при скорости ветра W = 8 м/сек.
Vcк = Sк * W = 12,6 м2 * 8 м/сек = 100,8 м3/сек.
При этом, напор Секундной массы Мск = 123,48 кг/сек.
Мск = Vck * р = 100,8 м3/сек * 1,225 кг/м3 = 123,48 кг/сек.
Это позволит вырабатывать ~ 38 кВт*ч. электроэнергии.
Ек = Мск * W2 : 2 = 123,48 * 64 : 2 = 3951 кгс : 101,98 = 38 кВт*ч.
Следует отметить, что в конфузоре обеспечивается стабилизация потока ветра (конфузор работает как рессивер) и создается давление 0,4 ат. в представленной конструкции. При этом, давление в 1 ат. обеспечивает производительность в 100 кВт*ч. электроэнергии (т.е. коэффициент на сжимаемость потока (ВЭУ) - 0,593, в данном случае неуместен и не работает...).
Р = Мск * W2 : 2 = 123,48 * 64 : 2 = 3951 кгс : 13,6 мм. рт. ст.: 735 = 0,4 ат.
Где:
Р - давление потока ветра. ат.
13,6 коэффициент перевода кгс в мм. рт. ст. (13,6 мм. вод. ст.).
735 - количество мм. рт. ст. в технической атмосфере, ат.
Это давление (Р = 0,4 ат. или 290 мм. рт. ст. ) уменьшает Секундный объем потока ветра Vк1, в турбине на 77%.
Vк1 = Wt * Wo = 760 * (273+^ : 273+Р) = 760 * (273+20) : 273 * (760+290) = 222680: 286650 = 0,77 * 100,8 м3/сек. = 77,6 м3/сек.
Расчет объема Vк1 осуществляется по «формуле приведения» Менделеева -Клайперона.
Поскольку уплотненный поток объемом 77,6 м3/сек. при основной скорости W = 8 м/сек. не пройдет через сечение турбины, то избыток объема - Vк2, будет обтекать конфузор. В этом случае потери на обтекание ^к2) составят 21,6 м3/сек. хотя при прохождении всего потока (77,6 м3/сек) через турбину, скорость его ^а) может увеличится до 11 м/сек., но это будет выявлено в эксперементе.
Vк2 = Vк1-V = 77,6 - 56 = 21,6м3/сек.
Вторичный расчет производительности.
Поскольку упомянутый объем Vк1 (77,6 м3/сек.), имеет Секундную массу Мск= 123,48 кг/сек. то 56 м3/сек., будет иметь массу Мз = 89 кг/сек.
77,6 -123,48; Х = 89 (кг/сек.).
56 -Х,
Отсюда, Ек (энергия вторичного расчета) составляет 28 кВт*ч.
Ек = Мз * W2 : 2 = 89 кг/сек * 64 : 2 = 2848 кгс : 101,98 = 28 кВт*ч.
2. в. Производительность при № = 12 м/сек.
Производительность Ветроустановки, при скорости ветра W = 12 м/сек. резко возрастает, при тех же параметрах турбины - без конфузора, за счет увеличения напора ветра. Исходные данные для расчета: S = 7 м2.; диаметр турбины 3 м.; W = 12 м/сек.; Vc -Секундный объем потока ветра, Мс - Секундная масса потока. Отсюда, Vc= 84 м3/сек..
Vc = S * W = 7 м2 * 12 м/сек.=84 м3/сек.
Секундная масса Мс = 102,9 кг/сек.
Мс = Vc * р = 84 м3/сек * 1,225 кг/м3 = 102,9 кг/сек..
При этих данных производительность Ветроустановки составляет 72 кВт*ч..
Ек = Мс * W2 : 2 = 102,9 * 144 : 2 = 7408 (кгс) : 101,98 = 72 кВт*ч..
2. г. Производительность турбины с конфузором.
Рассмотрим ту же турбину, но с коэффициентом конфузора 1,8. При этом коэффициенте площадь сечения конфузора Sк, составит 12,6 м2.
Sк = S * 1,8 = 7 м2 * 1,8 = 12,6 м2..
Отсюда, Секундный объем потока ветра Vск = 151,2 м3/сек.
Vcк = S * W = 12,6 м2 * 12 м/сек. = 151,2 м3/сек.
А Секундная масса этого потока Мск = 185 кг/сек.
Мск = Vск * р = 151,2 м3/сек. * 1,225 кг/м3 = 185 кг/сек.
И эта масса (Мск) способна выработать Екк = 130 кВт*ч. электроэнергии.
Екк = Мск * W2 : 2 = 185 кг/сек * 144 : 2 = 13320 кгс : 101,98 = 130 кВт*ч.
По этим же данным определяем и давление Р, создаваемое потоком в конфузоре равное 979 мм. рт. ст.-1,33ат.
Р = Мск * W2 : 2 = 185 * 144 : 2 = 13320 (кгс) : 13,6 = 979 мм. рт. ст. : 735 = 1,33 ат..
Это давление способно уменьшить объем потока энергоносителя Vc, поступающего в турбину, до Vc1, что составляет 70,9 м3/сек.
Уе1 = Wt * Wo = 760 * (273 + 20) : 273 * (760 + 979) = 222680 : 474747 = 0,469 * 151,2 = 70,9 м3/сек.
Это меньше первоначального объема потока (84 м3/сек.). Отсюда следует, что для поддержания скорости W = 12 м/сек., в турбину требуется дополнительный «подсос» энергоносителя с плотностью Ра = 2,6 кг/м3.
Ра = Мск : Vс1 = 185 кг/с : 70,9 м3/с = 2,6 кг/м3.
В объеме Vc2 содержится 13,1 м3/сек.
Vc2 = Vc - Vc1 = 84 м3/сек. - 70,9 м3/сек. = 13,1 м3/сек. Причем, этот бъем (13,1 м3/сек.) имеет массу Мс1 = 34 кг/сек.
Мс1 = Vc2 * ра = 13,1 м3/сек * 2,6 кг/м3 = 34 кг/сек.
Значит, за счет «самоподсоса» производительность Ветроустановки увеличилась на 24 кВт*ч.
Екп = Мс1 * W2 : 2 = 34 * 144 : 2 = 2448 (кгс) : 101,98 = 24 кВт*ч.
При этом, общая производительность (Ек общ.) Ветроустановки с конфузором, составляет 154 кВт*ч.. эл. энергии.
Ек общ. = Екп + Екк = 24 + 130 = 154 (кВт*ч.).
Причем, эту производительность гарантирует общее давление (Р общ.) в турбине, состоящее из давления (Р) и давления «самоподсоса» (Рп), равного 180 мм. рт.ст. или 0,2448 ат.
Рп = Мс1 * W2 : 2 = 34 * 144 : 2 = 2448 (кгс) : 13,6 = 180 мм. рт. ст.: 735 = 0,2448 ат.
Р общ. = Р + Рп = 1,33 + 0,2448 = 1,57 ат.
Представленной Ветроустановкой автора осуществляется возможность воспринять все давление ветрового потока с регистрацией производительности в 154 кВт*ч. и гарантированным давлением в 1,57 ат., при скорости ветра 12 м/сек.
В качестве иллюстрации высокой производительности предложенных Ветроустановок следует представить конструккцию Ветроустановки с диаметром турбины 6 м (сечение S = 28,27 м2), с коэффициентом конфузора 4 (сечение Sк = 113 м2). При скорости ветра W = 8 м/сек., производительность этого устройства составляет 348 кВт*ч. При скорости ветра W = 12 м/сек., производительность составляет ~ 1174 кВт*ч.
(См. Приложение 1 «Сравнительный анализ» Приложение 2. Таблица производительности Ветроустановок.)
3. О «Теории Жуковского Н.Е. - о ветряках».
Что же касается «Теории Жуковского Н.Е. - о ветряках», то сугубая абстрактность постулатов этой «Теории...» вводит в заблуждение ученых и препятствует развитию энергетики с использованием работы ветра, воздушного потока (многие постулаты математически не просчитаны и не обоснованы). Так предполагается, что только 1/9 часть энергии напора ветра уносится отходящим потоком (ориентация на флюид энергии), а 8/9 - будто бы воспринимаются ветряком. Но в то же время известно, что напор потока ветра воздействует на проекцию лопастей (на площадь лопастей).
Реальный расчет показывает, что воспринимает давление потока ветра только суммарная проекционная площадь лопастей. Например, 3 лопасти ветряка (при диаметре ветроколеса 3 м. и площади ометаемой ветроколесом, в 7 м2) имеют площадь 0,6 м2.
Поскольку воздух, например, при скорости ветра 8 м/сек., создает давление потока на площадь в 7 м2. с возможной выработкой ~ 21 кВт*ч., то давление потока на площадь 0,6 м2, обеспечивает выработку 1 - 1,8 кВт*ч. электроэнергии.
7 м2 - 21 кВт*ч.; Х - 1,8 кВт*ч..
0,6- Х,
Причем, эта производительность в 1 - 1,8 кВт*ч. подтверждается результатами эксплуатации ветряков. Исходя из этого расчёта производительности лопастных ветряков, видно, что ветряк не воспринимает 8/9 энергии (напора) прошедшего через ветроколесо потока, а воспринимает 1/11 часть работы потока ветра.
21 : 1,8 = 11,6 (Хотя, по коэффициенту ВЭУ, этот ветряк должен производить ~ 10 кВт*ч. электроэнергии, но ввиду ошибочности решений, - производит только 1 кВт*ч. электроэнергии).
3.а. Не нужно останавливать поток ветра, чтобы воспринять его напор.
Предполагается, что для того, чтобы получить энергию ветра, нужно остановить его. Это суждение базируется на том, что якобы энергия - это флюид, сопровождающий поток ветра, причtм имеющий какое-то процентное соотношение к объему и массе потока ветра, на самом же деле, энергия в виде киловатт - это просто регистрация работы ветрового потока, где скорость и масса ветрового потока совершают работу, - вращают турбину, например. Таким способом, восприятие работы потока ветра зависит только от конструктивных решений воспринимающего этот поток устройства. Чтобы работа потока продолжалась, не надо ставить перед ним преграду, надо предоставить возможность потоку воздействовать на наклонные контактные поверхности, например, турбины, дробно воздействуя своим давлением на эти контактные поверхности. Причем, надо предоставить возможность потоку ветра уплотнится «сжаться» перед контактными поверхностями турбины. Тогда турбина, вращаясь за счет давления ветра, будет производить электроэнергию, вращать станки, насосы, движители.
3.б. Анализ постулата «о снижении скорости».
Далее, предполагается, что замедляется скорость потока ветра при прохождении через ветроколесо. Если допустить, что скорость ветра уменьшилась на 1/3, то в этом случае ветроколесо целесообразно сравнить по сопротивляемости, с распределительной решеткой, имеющей «живое сечение» 4,72 М2 (или 2/3 от сечения 7 м2), будто бы лопасти ветряка перекрывают 2,28 м2., т.е. 1/3 площади ветроколеса (7 м2), хотя, как сообщено выше, суммарная проекционная площадь 3-х лопастей равна 0,6 м2.. Отсюда вывод: Скорость потока, при прохождении через ветроколесо, может снижаться, в зависимости от площади лопастей или не снижаться, когда давление на лопасти равно подъемной силе под лопастью, а производительность равна нулю (см.рис.5). Отсюда следует, что на малолопастном ветряке не происходит обтекания 1/3 потока ветра вокруг ветроколеса, т.е.
весь поток ветра проходит через ветроколесо.
3.в. Имеет ли место «расширение потока за ветроколесом».
Далее (анализ постулатов), в «Теории...» утверждается, что за ветроколесом поток ветра расширяется относительно сечения ветроколеса, в два раза.
Чтобы занять площадь сечения в 14 м2. (7 м2.*2 = 14 м2.) надо создать давление на окружающий ветер в 0,438 ат., хотя поток ветра поступающего в створ ветроколеса (7 м2) создает давление в 0,219 ат. (См. расчет давления), что не обеспечивает представленного расширения поскольку окружающий ветер имеет такое же внутреннее давление, кроме того, представленное расширение не обосновано логикой, поскольку (якобы) скорость ветра «замедляется» на ветроколесе, значит давление потока снижается...Откуда взяться «расширению» потока...?
3.г. Необоснованность коэффициента ВЭУ = 0,593.
И наконец, в отношении ВЭУ = 0,593. Поскольку, в действительности 1/3 часть потока ветра не обтекает ветроколесо, а проходит между лопастями, причем лопасти не воспринимают 8/9 давления ветра (воспринимают 1/11 часть напора ветра, см. расчет производительности), то использование этого коэффициента (0,593) - не оправдано (реальный коэффициент ВЭУ = 0,0539, т.е. мизерное восприятие напора потока ветра) в расчетах ВЭУ, и препятствует развитию науки и ветроэнергетики. Дополнительно, предполагается, что за лопастью ветряка создается разряжение, которое якобы, повышает
производительность лопастного ветряка. На самом же деле, за лопастью ветряка создается давление (лопасть набегает на прошедший между лопастями поток ветра - подъемная сила, которая снижает производительность ветряка (см.рис.4).
Следует обратить внимание, что вместо оценки возможности работы потока ветра, в «Теории...» решили притянуть «Закон сохранения энергии», все так же ориентируясь на то, что флюид энергии сопровождает поток ветра. Поэтому представлена формула, базирующаяся на необоснованных постулатах о производительности ветряка, а именно, формула из текста «Теории... 3.1.3.» (т1 * Vb2 : 2 = m1(Vb - V2)2 : 2 m1 * V2(Vb - V!),
т.е. по этой формуле пытаются проследить весь путь прохождения флюида энергии... На самом же деле, принципиально важно воспринять напор ветрового потока конструктивными решениями, а насколько эти конструктивные решения совершают работу. под напором ветра. регистрируется экспериментальными и эксплуатационными результатами. в виде произведенных кВт*ч. электроэнергии. Главное, суметь воспринять напор ветрового потока Ек = mv2 : 2 = (кгс).
На это и направлены технологические и конструктивные решения, представленные в Ветроустановке.
Для того, чтобы оценить эффективность работающего ветроустройства, необходимо:
а. Определить, какой напор потока ветра поступает в створ (сечение) устройства; Какую работу может совершить данный поток, с учетом:
- Wс потока;
- Vс объема потока;
- Мс массы потока (См. формулы пунктов 1.2.3.);
б. Определить количество снимаемой электроэнергии, например, в кВт*ч. По этим данным определяется эффективность конкретного устройства.
Сравним наши выводы со следующим: При определении мощности двигателя внутреннего сгорания не используют формулу «Теории Жуковского Н.Е. - о ветряках» (3. 1. 3.), т.е. не стремятся выявить какое количество топлива не сгорело, чтобы посчитать разницу между расчетной, полной энергией, и энергией, прошедшей через камеры сгорания в выхлопную трубу, в виде не сгоревшего топлива. В данном случае регистрируется мощность двигателя в процессе экспериментальной обкатки или в процессе эксплуатации испытуемого двигателя. Так же следует оценивать и эффективность конкретных устройств.
4.Использование воздушного потока для НЕПРЕРЫВНОГО производства электроэнергии в Аэроэлектростанциях, независимо от наличия ветра или штиля (без использования топлива). (см. рис. 2).
В башне-трубе 2. (Рис. 2.), создается непрерывный поток воздуха, естественная тяга и другие явления, где скорость потока воздуха определяется расчетом веса воздушного столба - М, по высоте трубы - 2, -Н, и по выходному сечению этой трубы, - Б. М = Нм * р * S м2 = кг.
В нижней части башни-трубы 2, на входном сечении размещается турбина 1. Если ожидается высокоскоростной поток воздуха, то целесообразно размещать каскад турбин перед входным сечением.
Пример конструктивного решения и расчета производительности.
Высота Н башни-трубы 2. равна 100 м. (См. Рис. 2). Верхнее сечение S, башни-трубы = 4,9 м2. Отсюда, объем V столба воздуха составляет 490 м3.
V = Н * S = 100 м. * 4,9 м2 = 490 м3.
Этот объем V имеет массу М = 600 кг.
М = V * р = 490 м3 * 1,225 кг/м3 = 600 кг.
Которая формирует эксперементально выявленную скорость W - воздушного потока (при снятии поля скоростей) = 10 м/сек.. Значит Секундный объем воздуха V в трубе 2., составляет 49 м3/сек.
Vc = W * Б = 10 м/сек*4,9 м2 = 49 м3/сек.
Соответственно, секундная масса Мс, составляет 60 кг/сек.
Мс = Vc * р = 49 м3/с * 1,225 кг/м3 = 60 кг/сек.
Отсюда, выработка электроэнергии Ек, - от работы этого воздушного потока составляет ~ 24 кВт*ч.
Ек = Мс * W2 : 2 = 60 * 100 : 2 = 3000 (кгс) : 101,98 = 24 кВт*ч.
Целесообразно поставить «куст» из 4-х этих устройств, с общей производительностью ~ 96 кВт*ч. электроэнергии.
Представленным устройством Аэроэлектростанцией можно НЕПРЕРЫВНО (без топлива, без ветра) производить эл. энергию. У этого устройства также есть и другие возможности.
5. Гидроэлектростанции (ГЭС), См. Рис.3.
Существующие расчеты гидроэлектростанций базируются на «Законе сохранения энергии», который гласит, что кинетической энергии не может быть больше, чем потенциальной энергии. Таким способом, ориентация суждений о энергии, как на флюид, сопровождающий поток движущейся массы, но не учитывается, как сообщено в начале статьи, что при опускании массы (например, кубометра воды) - уменьшении высоты Н. -уменьшается и количество флюида потенциальной энергии. Т.е. уже на нулевом уровне Земли флюид потенциальной энергии исчезает... (водяные мельницы на ручьях работают при отсутствии потенциальной энергии). Значит, не имеет смысла базировать расчеты ГЭС, на флюид потенциальной энергии - это безграмотно и вредно для производства электроэнергии. В следствии этих расчетов Гидроэлектростанции используют всего ~ 29% напора воды /по реальному расчету кинетической энергии Ек/. Например, 4 м3 воды, падая с высоты в 100 м. /на Братской ГЭС/ - вырабатывают всего 1 кВт*ч.. Хотя эти же 4 м3, падая с высоты в 25 - 30 м. могут выработать 12 000 кВт*ч., при скорости потока в 25 м/сек.
С плотины Братской ГЭС, сбрасывается 1 000 000 кубометров воды в час. Эта масса вырабатывает всего 250 000 кВт*ч. электроэнергии, хотя Секундный объем воды Vc = 277,7 м3/сек., позволяет, при скорости потока в 25 м/сек (на высоте в 25 - 30 м.) вырабатывать по 851199 кВт*ч. электроэнергии, при суммарном давлении Р = 8684 ат. что в 3,4 раза больше. чем сейчас вырабатывает Братская ГЭС, с высоты плотины в 100 м.
Ек = Мс * W2:2 = 277777 * 625 : 2 = 86 805 312 (кгс) : 101,98 = 851199 кВт*ч.
А если задействовать в работу всю оставшуюся высоту плотины 70 м. (100м. - 30 м. = 70 м.), то можно в направляющих каналах 2. (рис.3) разместить 14 ярусов вертикальных гидротурбин, - 3, - 8. разработанных автором, и на каждом ярусе вырабатывать по 851199 кВт*ч. электроэнергии.... Т.е. в 47 раз больше, чем сейчас вырабатывает Братская ГЭС, но при одинаковом расходе массы воды... Т.е. предоставляется возможность потоку воды с Секундным объемом в 277,7 м3/сек., при скорости W = 25 м/сек. и суммарном давлении -Рс=8684 ат. воздействовать на наклонные контактные поверхности вертикальных гидротурбин -3, -8, дробно воздействуя своим давлением на контактные поверхности вертикальных гидротурбин, и тем самым. вращать эти гидротурбины, и производить электроэнергию (см. рис.3).
Ради этого изобилия дешевой электроэнергии следует отказаться от Фундаментальных основ науки: «Закона сохранения энергии» (в существующей трактовке); «Теории Жуковского Н.Е. - о ветряках», являющихся тормозом для развития гидроэнергетики и ветроэнергетики... Приложение 1.
Сравнительный анализ: Ветряки, производства Дании, с диаметром ветроколеса в 100 м., могут произвести 2,5 МВт.в год., работать могут 2 - 4 года. при сроке окупаемости более 13 лет. Стоит такой ветряк 1000000 евро /электроэнергия дороже тепловой/. На этот 1 000 000 евро можно произвести ~ 30 Ветроустановок с диаметром турбин 6 м., с конфузором. Каждая из которых будет вырабатывать электроэнергии больше, чем стометровый ветряк. Т.е. прибыль только по электроэнергии составит 7 000 000 - 42000000 евро в год эксплуатации. Окупаемость за 50 - 100 дней работы....
Литература
1. Теория идеального ветряка (Теория Жуковского Н.Е.). Формула 3.1.3. стр. 2. // Малая энергетика.Розин Михаил Николаевич. URL: http://www.rosinmn.ru/vetro/teorija idealnogo vetraka/shadlon.htm.
(Дата обращения: 21.05.2014).
2. А.Эллиот, У.Уилкокс. Физика. М.: Наука, 1967, с.24 -245.
Приложение
Таблица производительности «Ветроустановок»
1.С различными диаметрами сечения турбин;
2.С различным коэффициентом конфузоров, К;
3.При различных скоростях ветра, W, в м/с.
1. Диаметр турбин, 0 2. Коэффициент конфузоров, К 3. Производительность в кВт/ч Скорость ветра, W, м/с
W =12 W =10 W =8 W =6 W =5 W =4
6 - 300 90
6 4 1174 348 14,6
4 4 521 351 60 12
4 1,8 88 10,2 4,8
4 1,6 19
4 2 150
4 - 47
3 4 290 9,2
3 3 88 10,8 5,6 2,77
3 5 28 12,2
3 1,8 154 28 5,2
3 1,6 21 9,6 5,2
3 72
2 - 32 9,6
2 1,4 45,6 1,68
Диаметры турбин от 2 до 6 м.
Коэффициенты конфузора от 1,4 до 4.
Скорость ветра от 4 до 12 м/сек.
Обоснование низкой производительности ветряков, которые были изготовлены ранее
Ветряк вращается за счет давления ветра на наклонную поверхность лопасти ветряка, (см.рис.4), а не за счет надуманной «подъемной силы» (разряжения над поверхностью лопасти). Появляется зависимость производительности ветряка от площади лопастей (См. расчет в тексте статьи).
а. Взаимодействие лопасти 1 и ветрового потока 2.
Поток ветра создает давление Р1 на наклонную поверхность лопасти 1, принуждая ее смещаться влево (см. рис. 4). Лопасть 1, двигаясь поперек ветрового потока 3, набегает на этот поток, вследствие чего под лопастью 1 создается реальная «подъемная сила» 4 (или давление Р2), препятствующая движению лопастей ветряка.
б. Утопия теории ветряка в отношении «подъемной силы».
По существующей «Теории ветряков...», работа напора ветра (Р1) полностью отвергается... Тем самым подразумевается, что вращение лопастям придает своеобразная «подъемная» сила, которая «завихряясь» подлезает под лопасти, хотя этот «процесс» не обоснован никакими экспериментами. Должна быть очень большая сила, чтобы преодолеть реальную «подъемную силу» Р2 от поступающего под лопасть ветрового потока, а также суметь обогнуть край лопасти, с которой срывается поток ветра под давлением Р1, и еще создать «вакуум» над лопастью. Это все необходимо сделать за сотые, тысячные доли секунды.
Как сообщено в этой статье, все можно сконструировать гораздо проще: поток ветра создает давление Р1 на наклонную поверхность лопастей ветряка, что побуждает лопасти перемещаться влево (как сообщено выше и как показано на Рис. 4).
В. Влияние скорости движения лопастей на производительность ветряка.
При скорости вращения части 1 лопастей (см.рис.5) ниже скорости ветра, эта часть лопастей производит работу. Часть 2 лопастей при скорости движения равной скорости ветра не производит работу (электроэнергию), поскольку давление Р1 над лопастью становится равно Р2, т.е. реальной «подъемной силе» под лопастью. И, наконец, та часть лопастей 3, которая движется (вращается) быстрее ветра, не производит работу (электроэнергию), а наоборот снижает производительность ветряка (он «рубит воздух»), поскольку «подъемная сила» Р2 превышает давление ветра Р1 на лопасть. Эта же часть лопастей 3, отгибаясь за счет «подъемной» силы создает вибрацию на уровне ультра- или инфразвуков, что губит все живое вокруг поля ветряков и даже вызывает ишемическую болезнь сердца у взрослых и детей. В отношении экономичности, опять же, ветряки работают 2-4 года, а срок их окупаемости ~ 13 лет
Рис. 1. «Ветроустановка» 1.Турбина; 2.Раструб (конфузор-диффузор); З.Элероны; 4.Вращающаяся платформа; 5.Опорная башня.
Рис.2.«Ветроустройство» Непрерывное производство электроэнергии и отделение целевого продукта из парогазовых выбросов
1. Турбина;
2. Башня-труба;
3. Привод;
4. Генератор;
5. Дефлектор;
6. Насадка
(преобразование энтропии Б в интальпию ])
Рис. З.Гидроэлектростанция (фрагмент)
1. Тело плотины;
2. Направляющий канал;
3. Гидротурбина первого яруса;
4. Воронка-накопитель;
8. Гидротурбина второго яруса
Рис. 4. Работа лопасти в ветровом потоке
