Предотвращение катастроф

КПД нового генератора энергии

Здесь мы дадим пример расчёта описанного нового генератора энергии.  Ссылки на литературу даются на список, указанный на главной странице сайта.

Камера генератора делается из нержавеющей стали. Камера крепится фланцами (фиг. 1) к подводящей воду трубе и сбросной соответственно. Тонкий защитный слой подвижной пластины выполнен из стеллита.  Средний слой подвижной пластины выполнен из пьезокерамики, помещенной в воду [42,  с. 198, 444, 445, 446, 449]. Массивный слой подвижной пластины выполнен из нержавеющей стали. Тонкий защитный слой загибается около торцов двух других слоев (фиг. 2), удерживает их вместе и герметизирует их.

Ширину камеры принимаем равной 0,4 м, длину (размер по направлению течения воды) 0,2 м. Высоту рабочей камеры (расстояние от дна камеры до верхнего положения подвижной пластины) примем несколько более 0,01 м. то есть более длины цепей молекул воды [1, с. 71], в которые они выстраиваются при схлопывании пузырьковой каверны. Это необходимо для максимального КПД генератора, так как при такой высоте камеры снимается энергия всей натянутой цепи молекул, полученной из тепловой энергии воды. Примем эту высоту 0,02 м. Если высота камеры будет меньше 0,01 м, то мощность будет соответственно меньше.  При большей высоте мощность будет,  как и при высоте 0,01 м. Толщина подвижной пластины в месте контакта со стенками камеры 0,01м. Толщина и ширина плоского штока равна соответственно 2 ∙ 10-3 м и 0,05 м. Высота направляющей в верхней неподвижной пластине 0,04 м.

Тепловая энергия Эт, снимаемая с воды рабочей камеры за один цикл будет равна [45, 1] произведению объема слоя воды высотой, равной длине цепей в рабочей камере (смотри выше, 0,01 м) на теплоемкость воды и на градиент понижения температуры воды. При исходной температуре воды Т = 20 °С максимальный градиент жидкого состояния будет равен Δ Т = 20° С.   Тогда Эт = 0,4 м ∙  0,2 м ∙  0,01 м  ∙ 4,2 кДж/кг град = 67,2 кДж.

Полученная энергия превращается в результате тепло-механического удара в жидкости в энергию давления на пьезокерамический слой. Примем частоту работы генератора импульсов 1 Гц, то есть, 1 с -1. Тогда подводимая к пьезокерамике мощность, равная 67,2 кВт, должна с учетом коэффициента электромеханической связи кэ превратиться в мощность на выходе из пьезоэлемента. Примем [42, с. 198] кэ= 0,7. Отсюда на выходе пьезоэлемента будет получена мощность NB= 67,2 ∙ 0,7 = 47 кВт = 67 л.с.   

Проверим, какую номинальную мощность NН на выходе может дать пьезоэлемент принятых выше размеров при его удельной мощности [42, с. 446] 10 2 Bt /cm2.  N н = 40 см ∙ 20 см ∙ 102 Вт /см2 = 80 кВт. Сравнив подводимую к пьезоэлементу мощность с его возможностью, можно заключить, что пьезоэлемент принятых размеров допустим по его номиналу и на выходе выдаст мощность 47 кВт = 67 л.с.

При понижении температуры воды не на 20 0 С, как в указанном примере, а, например, на 5 0 С, эта мощность будет меньше в 20 : 5 = 4 раза. 47 : 4 = 12 кВт.

Определим КПД генератора.

КПД = Nплз  / Nзт ;

где Nплз – полезная мощность, Nплз= Nв (см. выше);

 Nзт – затрачиваемая мощность.

Поскольку цикл работы генератора равен 1 с (см. выше), то расчет можно перевести с мощности N на работу А.

Nзт = Азт = 2 Аплтр+ Австр+ Авлтр+ 2 Ашттр + Аок;

где Аплтр – работа, затрачиваемая на преодоление мокрого трения между смоченными водой торцами подвижной пластины и боковыми стенками камеры;

Австр – работа, затрачиваемая на трение при всасывании. (Состоит из затрат на трение по длине камеры при течении воды в камере во время всасывания Авсдл и затрат на входе в камеру Авсвх ).

Авлтр – работа, затрачиваемая на трение при выхлопе. (Состоит из затрат на трение по длине камеры во время выхлопа Авлдл и затрат на выходе из камеры Авлвхд ).

Ашттр – работа по преодолению трения смазки между штоком и его направляющей при всасывании и выхлопе.

Аок – работа, затрачиваемая на образование в камере пузырьковых каверн.

Определим эти составляющие потерь.

Аплтр = lх ∙ F плтр;

где lх – ход подвижной пластины, lх = 0,01 м (см. выше).           

Fплтр – сила трения между пластиной и стенками камеры.

Fплтр = h SтрVпп [1, с. 127];

где  h - динамическая вязкость воды, h = 1∙ 10-3 Па∙с.

Sтр – площадь трения по периметру пластины. При высоте кромки пластины 0,01 м  Sтр = 0,012 м2.

Vп – скорость движения пластины, Vп = 0,01м : 0,5с = 0,02 м/c.

ап – расстояние между граничными слоями воды, равное зазору между пластиной и стенками камеры. ап = 0,1 ∙ 10-3 м.

Тогда за один ход пластины Аплтр = 2,4 ∙ 10-5 Дж.  Соответственно вместе с обратным ходом пластины 2Аплтр = 4,8 ∙ 10-5 Дж.

Авсвх = Nвх∙ tх;

где tх – время хода пластины – время втекания воды в камеру, tх = 0,5 с;

Nвх – мощность, затрачиваемая на прокачку воды через входное отверстие. Из справочника по гидравлическим расчётам (П.Г.Киселёв)

Nвх = gв ∙ Qвх ∙D H ;

где gв – объемный вес воды, gв = 104 Н/м3;

Qвх – расход через входное отверстие камеры, Qвх = Vп ∙ Fп.  Vп= 0,02 м/c (см. выше). Fп – площадь пластины, Fп = 0,4 м ∙ 0,2 м = 0,08 м2. Тогда Qвх = 0,02 ∙ 0,08 = 0,0016 м3/с.

∆H – потери напора при резком расширении. Из указанного выше гидравлического справочника

∆H = (V1 – V2)2 / 2g ;

где V1 – скорость воды во входном отверстии;

V1 = Qвх/ Fотв;

где Qвх = 0,0016 м3/с (см. выше)

Fотв – площадь входного отверстия в камеру, Fотв = 0,4 ∙ 0,01 = 0,004 м2.

Тогда V1 = 0,4 м/с. 

V2 – средняя скорость воды в камере при всасывании, равная средней скорости движения пластины, V2 = Vп = 0,02 м/с .

Соответственно D H = 0,008 м. 

Отсюда Авсвх = 6,4 ∙ 10-2 Дж. 

Учитывая определенную схожесть процессов на входе и выходе воды из камеры, принимаем Авлвхд = Авсвх = 6,4 ∙ 10-2 Дж.

При использовании в генераторе закруглений стенок на входе и выходе воды указанные потери будут ниже.

Авсдл из-за формы проточной камеры в виде низкой щели можно определить по формуле

Авсдл = lщ ∙ h ∙ Sщтр ∙ Vстр / ас  [1, с.127];

где lщ – длина пути струи в щели, lщ = 0,2 м. 

h = 1 ∙ 10-3 Па∙с (см. выше).

Sщтр – площадь трения на пути струи в щели, Sщтр = 0,2 ∙ 0,4 = 0,08 м2;

Vстр – средняя скорость плоской струи на пути от входного отверстия (V1 = 0,4 м/с) до его конца – до выхлопного отверстия во время всаса (Vк = 0).

Vстр = (V1 - Vк)/2 = 0,2 м/с.

ас – толщина (высота) плоской струи в камере, ас = 0,02 м.

Тогда Авсдл = 0,16 ∙ 10-3 Дж.

Учитывая идентичность процессов течения воды в щели при всасе и выхлопе примем Авлдл = Авсдл = 0,16 ∙ 10-3 Дж.

Ашттр  определим по формуле

Ашттр =  lш ∙ hм ∙ Sштр ∙ Vш / аш  [1, с.127];

где  lш – путь масляного трения штока о направляющую при одном ходе,  lш = 0,01 м;

hм – динамическая вязкость масла, hм = 30 ∙ 10-3 Па∙с [1].        

Sштр – площадь трения штока, Sштр = (2∙10-3) ∙ (5∙10-2) ∙ (4 ∙ 10-2) = 4 ∙ 10-6 м2.

Vш – скорость движения штока, Vш = Vп = 2 ∙ 10-2 м/с; 

аш – зазор между штоком и направляющей, аш= ап = 0,1 ∙ 10-3 м.

Тогда Ашттр = 2,4 ∙ 10-5 Дж.

Аок определим по формуле

                                     Аок = А ∙ nк;

где А – работа на растяжение одной пузырьковой каверны от нуля до 1 мм. Из [1, с. 133]  А = s ∙ 8 π r2 = 0,07 ∙ 8 ∙ 3,14 ∙ (0,5 ∙ 10- 3) 2 = 0,42 ∙ 10-6 Н∙м;

nк– максимально потребное количество образующихся каверн. Из размера в плане подвижной пластины и длины молекулярной цепи 0,01 м (см выше о назначении высоты камеры) получим, что вдоль длинной стороны камеры, равной 0,4 м, требуется ряд из 0,4 : 0,01 = 40 каверн. Соответственно вдоль короткой стороны 20 каверн. Всего каверн 40 ∙ 20 = 800 шт.

Тогда  Аок = 3,36 ∙ 10-4 Н∙м.

Подставив все значения составляющих в выражение КПД, получаем  КПД = 470. Такой КПД будет при высоте камеры не более чем 0,01 м и условии использования максимального градиента температуры (см. выше: Δt = 20 0С); При увеличении высоты камеры КПД будет уменьшаться во столько раз, во сколько увеличится её высота. Так при пересчете на принятую в примере высоту 0,02 м КПД уменьшится в 2 раза и будет равен 235. При отборе теплоты из воды с понижением её температуры, например, на 5 0С, КПД будет меньше в 20 : 5 = 4 раза и будет равен 235 : 4 = 60.

Полученный КПД коренным образом отличается от КПД < 1 известных генераторов, так как в известных генераторах в полезную энергию превращается часть подводимой энергии. В данном генераторе подводится энергия только для движения частей генератора, а забирается тепловая энергия жидкости, попадающей в камеру генератора. Кроме того в известных генераторах температура рабочего тела повышается и теплота рабочего тела интенсивно рассеивается в окружающей среде. В новом генераторе температура рабочего тела понижается, а теплота превращается в механический удар, практически не рассеиваясь. Это обусловлено тем, что процесс отбора тепловой энергии происходит минуя известные термодинамические процессы, обусловленные хаотическим движением молекул.

 Из расчёта видно, что новый генератор, разработанный на основе Единой Теории Природы, будет весьма эффективен  при самых различных его применениях.

 

Зарегистрируйтесь чтобы оставлять комментарии!
You must register to post comments!

Главы:

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net


Гравитация - не притяжение. Кумачев Владимир Иванович © 2014-2018. Все Права Защищены.