CC BY
33УДК 502.35:621.548:631.371
ВИХРЕВЫЕ И ВИХРЕ-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РАЗРЕШЕНИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
!Р. А. Серебряков, 2Е. Д. Сорокодум
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, Москва 2ООО «Вихре-колебательные технологии», Москва
Аннотация: 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 в недрах Земли резко сокращается. Вода начала уходить в пустоты от выработки угля и нефти и 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. 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. Не случайно уже многими экспертами делается заключение об альтернативной и возобновляемой энергетики как о «зеленом пузыре». Необходимы инновационные технологии для решения этих проблем.
Ключевые слова: вихрь, вихре-колебательные технологии, энергетика, идеальная энергетика, инновация, экстракция
Решить современные энергетические проблемы могут экстракторы энергии, берущие энергию из идеальных для потребителя источников энергии. Такими источниками энергии может быть низкопотенциальная энергия статического давления и тепловая энергия спокойной атмосферы и водных сред, которые находятся в неограниченном количестве и рядом с потребителем. Почему эти источники, если не считать тепловые насосы и вакуумные бомбы, до сих пор не освоены? Потому что экстракция энергии идеальных источников связана с трансцендентно сложными и малоизученными физическими процессами. Тем не менее, ученые, ещё в прошлом веке [1, 2, 3] обратили внимание на низкопотенциальные возобновляемые атмосферные источники энергии (смерчи, торнадо, шаровые молнии...), берущие тепловую энергию и энергию статического давления из окружающей атмосферы (без ветра, солнца, воды.).
1. Для примера, напомним об известных способах экстракции низкопотенциальной энергии из спокойной окружающей среды [4, 5, 6, 7, 8]:
- Способ экстракции тепловой энергии.
Рисунок 1 - Схема теплового насоса
Один из способов «способ теплового насоса» показан на Рис. 1. Специально создаётся зона (тепловой приёмник) с ещё более низкой температурой, чем имеет окружающая среда. Тогда окружающая низкопотенциальная среда отдаёт тепловую энергию этой зоне. Затем тем или способом эта экстрагированная тепловая энергия доводится до высокого потенциала и передаётся потребителю.
- Способ струи.
Виктор Шаубергер открыл, что при определенных геометрических характеристиках спиральной струи происходит самоохлаждение струи, а освободившаяся внутренняя тепловая энергия превращается в дополнительную кинетическую энергию струи.
Сейчас ученые обнаружили, что в прямолинейной струе происходит аналогичное явление. Но она происходит при скоростях струи близкой к скорости звука, а у Виктора Шаубергера этот эффект на спиральной струе происходил при скоростях несколько метров в секунду!
- Способ экстракции энергии статического давления (Рис.2.)
Рисунок 2
При истечении струи в струе образуется пониженное статическое давление (эффект Бернулли), а вне струи, в неподвижной среде остаётся статического давление прежнее. Возникает перепад давления, который заужает струю. Это действие совершается благодаря энергии статического давления внешней спокойной среды, которая передаётся струе. Использование эффекта Бернулли может позволить разработать много способов экстракции статического давления окружающей спокойной среды.
- Экстракция низкопотенциальной энергии из спокойной окружающей среды в природе (Рис.3.)
На основе полученных результатов предварительной оценки экстракции тепловой энергии и энергии давления спокойной окружающей атмосферы и водной среды, можно утверждать, что в природе эта экстракция происходит повсеместно в сотнях разных вариантах (от турбулентности до торнадо и др.).
Рисунок 3
- Акустический тепловой насос (Рис.4.)
Рисунок 4
- Энергия статического давления при урагане (Рис.5.)
Рисунок 5
При урагане крышу сверху обтекают струи ветра и по закону Бернулли статическое давление, действующее на наружную поверхность крыши будет меньше, чем
статическое давление неподвижного воздуха внутри крыши. Происходит перепад давления и неподвижный воздух внутри крыши отдаёт свою энергию для срыва крыши.
- Вакуумная бомба (Рис.6).
Рисунок 6
В вакуумной бомбе, с помощью легкого подрыва или быстрого сгорания, создаётся разряжение (пониженное давление). Давление окружающего спокойного воздуха остаётся прежним, 1 атм. Благодаря перепаду статических давлений наружный воздух начинает устремляться внутрь области разряжения воздуха (эту область делают большой). Освобождается огромная энергия статистического давления окружающей атмосферы и происходит взрыв огромной мощности. Здесь происходит процесс экстракции внешней энергии типа имплозии в форме взрыва.
2. Достаточно примеров конкретных конструктивных решений экстракции низкопотенциальной энергии из спокойной окружающей среды с использованием технологий вихревой энергетики [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]: - вихревая башня типа «торнадо» (Рис.7.)
Рисунок 7 - Схема вихревой башни типа «торнадо» - вихревой ветропреобразователь (Рис. 8.)
Рисунок 8 - Аэродинамический макет вихревого ветропреобразователя - вихревой экстрактор воздушного потока (Рис. 9.)
Рисунок 9 - .Действующий образец вихревого экстрактора воздушного потока
Представленные выше материалы подтверждают, что низкопотенциальная возобновляемая энергия спокойной окружающей атмосферы и водных сред действительно является реальным идеальным источником энергии (тепловая энергия и энергия статического давления) и, оказывается, что целесообразно использовать не прямую экстракцию энергии Солнца (солнечные и ветроэлектростанции), а энергию тепловую и статического давления атмосферы и водных сред полученную путем накопления её на Земле от энергии солнца и других источников.
3. Энергия из окружающей среды по отношению к потребителю может быть (см. Рис.
10):
- высокопотенциальной (высокое давление, ветер, течения, солнечная, высокотемпературная);
- низкопотенциальной (спокойная окружающая атмосфера, водная среда, земля; их температура и давление ниже или равны той, что имеет потребитель);
- консервированной (энергия веществ, которые могут выделять внутреннюю скрытую энергию после специального на них воздействия (сжигание, разложение или др.. ); При этом выделенная энергия может быть высокопотенциальной или низкопотенциальной)
В случае высокопотенциальной энергии потребитель может получать энергию от источника, когда потенциал источника (динамическое давления ветра и течений воды, температура, давление, сила, электрическое напряжение и т.п.) будет выше соответствующего потенциала потребителя. Человечество сравнительно просто освоило получение высокопотенциальной энергии (ГЭС, ветроэлектростанции, солнечные и др.).
Окружающая среда Преобразование энергии Потребитель
Высокопотенциальная / \
энергия
1 /Щ ИИ
Низкопотенциальная энергия Консервированная энергия _ 1
Рисунок 10 - Соотношение потенциалов источников энергии и потребителя
Также человечество освоило консервированную энергию: посредством извлечения внутренней скрытой энергии (сжигания топлива, химических реакций, ядерных или других процессов). Потенциал извлеченной энергии доводится до высокого потенциала.
Низкопотенциальные источники энергии имеют много видов известных (низкая температура и статическое давление окружающей спокойной среды) и еще мало неизвестные или неизвестные источников энергии. Но извлечение низкопотенциальной энергии оказалось задачей намного более трудной (физика экстракции и преобразования энергии), чем извлечение высокопотенциальной или консервативной энергии. Поэтому низкопотенциальные источники энергии остаются слабо освоенными.
4. Источниками энергии, близкими по качеству к идеальным источникам энергии могли бы стать бестопливные источники энергии.
Могут быть идеальными источниками энергии из энергии микромира и других видов энергии.
Для получения ответа о том, что внутренняя энергия тепловая и статического давления спокойной атмосферы и водной среды соответствуют требованиям идеальных источников энергии, необходимо провести сравнительную оценку этих энергий с существующими возобновляемыми источниками энергии по величинам конечной энергии, полученной потребителем. Для сравнения выберем:
- высокопотенциальную кинетическую энергию ветра и течений (на основе этого вида энергии во всем мире построены ГЭС и ветроэлектростанции; этот источник энергии и преобразователи, дающие потребителю эту энергию, будут выбраны в качестве образцов для сравнения с предполагаемым идеальным источником энергии);
- низкопотенциальную тепловую энергию и энергию статического давления спокойной атмосферы и водной среды (на данном этапе - это предполагаемые идеальные источники энергии).
Для сравнительных оценок были выбраны ветро- и гидроэлектростанции, экстрагирующие кинетическую энергию. Этот типы источников энергии являются сейчас самыми распространенными возобновляемыми источниками энергии. И наша задача оценить возможность и целесообразность заменить их предлагаемыми нами источниками тепловой энергии и энергии статического давления окружающей спокойной среды. При сравнениях различных форм энергии их характеристики брались приближенно (с целью упрощения на данном этапе сравнительных доказательств). (Целесообразно проводить сравнительную оценку по величинам полученной потребителем энергии).
5. Сравнение экстракции тепловой энергии сухого воздуха с кинетической энергией ветра Удельная полученная кинетическая мощность для течения воздуха дка2
2
. . Ем= п . У>
^кая ' ^ кая 1 I кае ^ ка I ка г\
т 2
a
q = n -П • 5--ka = П---
" kas Ikas I kae ka I ka r\
2
^ m -V
E =
a ka ka 2
nka nkag nkae 5 ka
где: Ea - кинетическая энергия воздуха; ma - масса текущей воздуха; Vka - скорость течения воздуха;
5ka - относительная доля выделенной кинетической энергии из внутренней энергии; nkae - кпд экстракции кинетической энергии воздуха из выделенной энергии;
nkas - кпд преобразования экстрагированной кинетической энергии воздуха в энергию для потребителя;
nka - суммарное кпд преобразования внутренней кинетической энергии воздуха в энергию для потребителя.
Удельная полученная тепловая мощность воздуха qTag
qTag =nTag 'nTae '5Tw = nTag 'nTae ' Cam ' ATa = nTage ' Cam ' ATa
m,a
ETa = Cam ' (Ta — Tao ) - ma
AT
5 = - a T -
Ta T
T
a ao П Tage П Tag nTae
где: ETa - тепловая энергия воздуха;
qTag - удельная полученная тепловая мощность воздуха; Ta - температура воздуха;
Tao - температура замерзания воздуха;
АТа - изменение температуры воздуха;
8Та - доля выделения энергии из внутренней тепловой энергии воздуха; цТае - кпд экстракции тепловой энергии воздуха из выделенной энергии;
цТая - кпд преобразования экстрагированной тепловой энергии воздуха в форму энергии
необходимую для потребителя;
Пт^е - кпд выделения и экстракции тепловой энергии воздуха из внутренней энергии; Сатр = 1.006 (кДж/(кг*К)=0.917 (кВт/((кг/с)*К)) -
удельная теплоемкость воздуха по массе при постоянном давлении.
Для сравнения, характеристики ветровых электростанций выбираем высокие: Ука = 20м/с, а Цка=Цк^-Цкае • 5ка = 0,9-0,5- 0,8 = 0,36.
Для сравнения, характеристики будущих электростанций, экстрагирующих тепловую энергию неподвижного воздуха. Выбираем очень низкие (их кпд):
Птаее=Птае Птае = 0.2 ■ 0.01 = 0.002
^е= 0.5 ■ 0.1 = 0.05 Пт= 0.8 ■ 0.25 = 0.2
Сравнение полученных энергий производим с помощью относительных удельных мощностей ^Twg :
nTag (ATa, ^Tage) = QTag/^kag = ^Tage • Camp • ATa / qka • (V2ka /2)
Рисунок 11 - Зависимость относительной удельной полученной тепловой энергии воздуха nTag (ДТа , nTage) от понижения температуры ДТа
a
Из Рис. 11. по экстракции тепловой энергии из воздуха видно:
- отбор тепловой энергии воздуха начинает происходить при любом понижении температуры воздуха АТа при кпд выделения и экстрагирования энергии тепла спокойно го окружающего воздуха Пт^е= 0.002;
- при понижении температуры воздуха АТ = 0.1-40 градусов, полученная энергия будет меньше, чем имеют ветровые электростанции;
- при кпд выделения и экстрагирования энергии тепла спокойного окружающего воздуха Пта&е = 0.05 - 0.2 и при понижении температуры воздуха АТ =а1-50 градусов, полученная энергия будет в 2-100 раз больше, чем имеют ветровые электростанции.
Заключение
Низкопотенциальные источники тепловой энергии и энергии статического давления способны брать энергию из атмосферы и стремиться снизить её температуру. Тепловые выделения будут отсутствовать. Эти источники будут двигать все виды транспорта, приводить в механическое движение оборудование заводов и предприятий. Будут выдавать тепловую и электрическую энергию непосредственно рядом с потребителем (без электролиний и тепловых магистралей. Такие электростанции могут находиться рядом с потребителем и будут удовлетворять все требования идеального источника энергии. На основе экстракции этих идеальных источников энергии можно создать сверх дешевые электростанции (Рис. 12.), которые решат все энергетические проблемы малых потребителей энергии: индивидуальных потребителей, сельхоз фирм, малых фирм. Эти источники энергии обеспечат бесплатной энергией всю Планету и дадут воду везде. В Азии и Африке вместо пустынь зазеленеют поля и леса и их страны будут спасены. Приостановится процесс таяния ледников и затопления материков. Уже сейчас разработаны и хорошо известны некоторые способы формирования течений вязких сплошных сред, в том числе закрученных, где формирование потоков при этом осуществляется под действием избыточного давления или за счет энергии, сообщаемой потоку всевозможными нагнетателями.
электрогенератор Рисунок 12 - Схема вихре-колебательной электростанции
Список использованных источников:
1. Никола Тесла. Статьи, Tesla Print, Москва, 2003.
2. Виктор Шаубергер, Энергия воды, «Яуза - Эксмо», 2007.
3. Предводителев А.С., «О тепловом движении в конденсированных средах и об их уравнении состояния», Вестник Моск. Университета, сер. «Физика», 1949, №3, с. 4.
4. Стребков Д.С., Сорокодум Е.Д., Использование низкопотенциальной энергии для
производства электрической и тепловой энергии. Журнал «Достижения науки и техники АПК», Москва, 2011.
5. Sorokodum E. "About the general principles extraction low potential energy of an environment". IWONE 2007, Malmo, Sweden, 2007.
6. 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.indianioumals.com/iior.aspx?target=iior:wa&volume=10&issue=1&article=009
7. 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
8. Sorokodum E. Some General Properties of Matter and Energy Sources. New Energy Technologies, March-April 2003, Issue 11, pp. 29-34. URL: http://www.vortexosc.com/images/pdf/sorokodum31.pdf
9. HsuC., Эффективность ветроэнергетических установок типа «Торнадо» //Journalof
Energy, 1983, v.7, №6.
10. Volk T., Performance of Tornado Energy Conversion Systems // Journal of Energy, 1982, v.6.
12. Windrick I., Experimental and theoretical study of the tornado type wind energy system. Proceeding of the 4-th International Colloquium on Wind Energy, Brington V., 1981.
13. Burgers Y., A mathematical model illustrating the theory of turbulence. Advan, Apll. Mechan, 1948, p.1
14. Серебряков Р.А., Вихревая ветроэнергетика, Москва, изд. «ONE BOOK», 172 с.,
2020.
15. Серебряков Р.А., Современное состояние, проблемы и перспективы развития ветроэнергетики, Вестник ВИЭСХ, №1(30), с. 89-96, 2018.
16. Патент РФ, №2751004, Серебряков Р.А., Автономный экстрактор атмосферной влаги, опубл. 07.07, 2021.
Серебряков Рудольф Анатольевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории «Энергетического оборудования на возобновляемых источниках энергии» ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, 109428, Россия, Москва, 1-й Институтский проезд, 5, Email: silver39 07@bk.ru.
Сорокодум Евгений Дмитриевич, кандидат технических наук, Генеральный директор ООО»Вихре-колебательные технологии», Россия, Москва, E-mail: esorocodum@dol.ru,
website: http://www. vortexosc. com
VORTEX AND VORTEX - OSCILLATORY TECHNOLOGIES FOR SOLVING GLOBAL ENERGY AND ENVIRONMENTAL PROBLEMS Ludolf Anatolievich Serebryakov 2Evgeniy
Dmitrievich Sorokodum
1Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow 2 "Vortex-Oscillatory Technologies" LLC, Moscow
Abstract: Now the planet is experiencing a shortage of electrical, thermal and mechanical energy. Solving energy problems by burning oil, gas, coal and other fuels, nuclear, hydrogen and
Агротехника и энергообеспечение. - 2021. - № 4 (33)
bioenergy is expensive and brings enormous environmental damage and warming on the planet. To this it must be added that the amount of hydrocarbon fuel in the bowels of the Earth is sharply decreasing. Water began to go into voids from the production of coal and oil, and the water shortage is catastrophically increasing. And to the wild "achievement" of today's civilization: - hundreds of thousands of kilometers of power lines, gas-oil and heating mains, everyone is already used to it. Nowadays, a big stake is placed on traditional renewable energy sources: - the use of wind energy, currents, sea waves, sun, etc. But, this will provide, at best, no more than 2-15% of the energy demand on the Planet. These energy sources will not solve energy problems on a global scale due to the high cost, the complexity of the design, the dependence on the presence of wind or sun and the negative impact on the environment. It is no coincidence that many experts are already making a conclusion about alternative and renewable energy as a "green bubble". Innovative technologies are needed to address these challenges.
Key words: vortex, vortex-oscillatory technologies, energy, ideal energy, innovation, extraction
Serebryakov Rudolf Anatolyevich, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of the Laboratory for Power Equipment Based on Renewable Energy Sources of the Federal State Budgetary Scientific Institution FNATS VIM, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutskiy proezd, 5, Email: silver39_07@bk.ru. Sorokodum Evgeniy Dmitrievich, Candidate of Technical Sciences, General Director of LLC "Vortex-Oscillatory Technologies", Russia, Moscow, E-mail: esorocodum@dol.ru, website:
http://www.vortexosc.com
