Явище сонолюминесценции при кавітації
Залучення гіпотез про проходження будь-яких ядерних реакцій в кавітаційному бульбашці на тих потужностях і енергіях, при яких функціонують вже стали традиційні вихрові теплогенератори, неспроможні. Перевищення радіаційного фону вище природного біля працюючого агрегату не виявлено. Якщо навіть допустити проходження ще не відомих ядерних реакцій, то виявлення того, «генерального» напрями підвищення ефективності перетворення електричної енергії в теплову, пов'язане з неповним розумінням процесів, які відбуваються в вихрових теплонагреватель.
Безсумнівним постачальником додаткового тепла є кавитационні процеси в рідинах, які використовуються як робоче тіло. Кавітація, як фізичний процес, супроводжується сонолюмінесценция, тобто світінням рідини. Є багато експериментальних фактів, які говорять на користь того, що це світіння сонолюмінісценціі має електричне походження.
Очевидно, що витрачається енергія (енергія дисоціації) повинна бути заповнена енергією, що виділяється при рекомбінації атомів водню з введеним в реакцію речовиною. Отже, можна очікувати, що реакція водню, при яких виділяється додаткове тепло, не буде протікати мимовільно. У разі взаємодії речовин з атомарним воднем такий витрати енергії на дисоціацію вже не потрібно.
Атомарний водень рекомбинирует на поверхні (оброблюваного) металу, створюючи дуже високу температуру. До 1963 року цей процес зварювання вже вважався застарілим.
Якщо за процес генерування додаткового тепла відповідальний атомарний водень, то можливий більш простий і зручний шлях його отримання, ніж в кавітаційних агрегатах.
Практична реалізація плазмового теплогенератора.
Основною зміною умови проведення електролізу є те, що в якості електрода, що контактує з електролітом, є плазма. Тут можливо три варіанти. Як електрод може виступати плазмовий катод, плазмовий анод і випадок їх спільного горіння в одному обсязі. Спостерігається, як і при звичайному електролізі, виділення гримучого газу, але не описується законом Фарадея. Виходи з току кисню і водню, що спостерігалися в тліючому і контактному розрядах при всіх умовах значно перевищують одиницю. З вироблення теплової енергії також спостерігається аномалія. При витраті електричної енергії 1 кВт / год на плазмовий електроліз, вихід теплової енергії в разі катодного плазми до 1,5 кВт / ч. за умови рекомбінації водню і кисню і використанні їх енергії згоряння на нагрів електроліту.
Очевидно, природа аномального тепловиділення полягає в тому, що при плазмовому електролізі можливий хід електрохімічної реакції, при якому виділення водню і кисню проходить стадію атомарного стану і тільки потім гази з'єднуються в молекулу з виділенням додаткової енергії. Вважається, що при звичайному електролізі співвідношення між вкладеної і отриманої енергією від згоряння продуктів розкладання, як відомо дорівнює 1 / 1. Це відбувається в разі виділення молекулярного кисню і водню. Енергія згоряння цих газів виділить ту ж витрачену енергію, яка використовувалася на розкладання електроліту на водень і кисень. Це співвідношення визначається базовим рівнянням:
Де 241,6 кДж / моль - енергія згоряння водню і кисню і перетворення їх в пароподібну воду і 43,9 кДж / моль енергія конденсації водяної пари в рідкий стан.
Якщо виділяється водень в плазмі пройде стадію виділення в атомарному вигляді, то при з'єднанні в молекулу виділиться енергія:
Ця енергія і є прибавка до його виділяє тепла в експерименті на рівні 1 / 1,4-1,6.
У разі горіння анодної плазми і виділення кисню, варто припустити, що йде реакція сполуки кисню в молекулу з виділенням енергії:
Загальний баланс енергій на полум'яне розкладання електроліту і рекомбінаційних процесів при згорянні і конденсації водяної пари дають вихід теплової енергії дорівнює:
286 + 436 + 143 = 865 кДж / моль
А витрати енергії на розкладання електроліту водень і кисень складають:
Н2О = Н2 + ½ О2 - 286 кДж / моль
Як бачимо при плазмовому електролізі відбувається виділення теплової енергії перевищує вкладену. Джерелом цієї додаткової енергії є змінений процес звичайного електролізу, і класичний закон в чистому вигляді не може це описати, що підтверджується експериментально. Далі слід обережно застосовувати загальну класичну формулювання, що сума всіх енергій в замкнутій системі дорівнює нулю, тому що зачіпаючи питання переходу речовини від атомарного рівня до молекулярному, ми втручаємося в область будови електронних оболонок і систему навряд чи можна назвати замкнутою.
Чимало важливим моментом в ланцюзі харчування плазмового опалювального котла може, є присутність індуктивності. В електротехніці індуктивність завжди була «темною конячкою». При сталому синусоидальном струмі поведінку індуктивності прораховується за відомими формулами, які задовільно описують практичні застосування. У разі, якщо в електричному ланцюзі течуть Несинусоїдальні струми найрізноманітнішої форми і тим більше в разі їх асиметричності по амплітуді і часу, то відомі формули для розрахунку характеристик індуктивності, можна застосовувати з великою обережністю.
Відомі перехідні процеси в електричних машинах, які містять індуктивності, при замиканні і розмиканні електричного кола. Виникаючі при цьому перенапруги і кидки струму, що перевищують номінал в 8-10 разів, за замовчуванням зазвичай списують на джерело електричної потужності, до якої підключається електрична машина. Якщо уявити плазмовий проміжок як переривник струму, то можливий випадок, коли перехідний процес в індуктивності ще не закінчився, а наступний період перехідного процесу накладається один на інший. У цьому випадку можливо і таїться аномалія надлишкового енерговиділення в електричних ланцюгах, які містять індуктивності. Виникає реактивна потужність в ланцюзі - це, як пишуть в підручниках електротехніки, обмін енергіями між генератором і індуктивністю.
Тут велику роль відіграє частота струму і співвідношення L / RОМ. (Де L- індуктивність, RОМ - омічний опір проводу). Третім фактором виступає сила, що намагнічує струму що протікає в індуктивності і маса муздрамтеатру.
На підставі проведених експериментів і в «живу» створеного теплогенератора, вирішено було оформити патент на плазмохімічний генератор:
Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до теплогенератора, і призначене для використання в якості системи для опалення і гарячого водопостачання житлових і промислових приміщень.
Н + Н - Н2 + 436,0 кДж / моль,
що призводить до додаткового нагрівання розчину електроліту.
До недоліків даного способу отримання теплової енергії можна віднести, то що, на позитивному, більшому за площею електроді, йде виділення молекулярного кисню без проходження стадії атомарного стану, а також відсутність у вищенаведеному способі пристрої для використання енергії згоряння водню і кисню.
В основу винаходу поставлена задача підвищення енергетичних показників теплотворної здатності плазмового електролізу, створення безпечного пристрою для рекомбінації водню і кисню, підвищення ККД перетворення електричної енергії в теплову.
Поставлена задача досягається тим, що застосування гострих електродів рівних площ дозволяє здійснити одночасне горіння в одному обсязі анодної і катодної плазми, що підвищує тепловиділення. Так як виділяється кисень на позитивних пластинах проходить стадію виділення в атомарному вигляді і після виходу із зони плазми, так само як і водень, з'єднуючись в молекулу, виділяє енергію за формулою:
Одночасне горіння анодної і катодної плазми в одному обсязі технічно трудноосуществимо, але розробка власної оригінальної схеми електричного живлення, дозволило добитися цього ефекту.
Плазмохімічний теплогенератор містить в електричному ланцюзі живлення постійного струму індуктивність, яка при горінні плазми в теплогенераторі виділяє тепло, і до свого омічному опору ще додається хвильовий опір, тому що при горінні плазми в ланцюзі постійного струму йде періодичне переривання електричного ланцюга. Індуктивність сконструйована таким чином, що виділяється в ній тепло підводиться до електроліту.
Пропоноване технічне рішення представлене на кресленні.
Фіг.1- представлена принципова схема плазмохимического генератора тепла.
Плазмохімічний генератор складається з корпусу робочої камери 1, гострих електродів 2, в діелектричній термостійкої ізоляції 3, циркуляційного насоса 5, індуктивності 6, теплообмінника 7, що омиває ємності 8, газонакопітеля 9, газоотделителя 10, робочої камери згоряння водню і кисню 11 і пристрої підпалу суміші водню і кисню 13.
Плазмохімічний теплогенератор працює наступним чином.
Організовують напрямок протоки електроліту 14 циркуляційним насосом 5. При подачі електричного струму на електроди 2 формується область горіння анодної і катодної плазми 4. У цій області відбувається інтенсивний нагрів і розкладання електроліту на водень і кисень. Утворені бульбашки газу виносяться потоком електроліту 14 з робочої камери 1 і надходять в омиває ємність 8 і далі проходять в теплообмінник 7. Після виходу з теплообмінника в газоотделителя 10 бульбашки газу піднімаються вгору Архімедова силою через область газонакопітеля 9 і збираються в герметичній повітряної порожнини 11. За міру накопичення горючого газу в порожнині 11, рівень електроліту 12 в газонакопітеле 9 знижується. Пристроєм 13 здійснюється підпал горючої суміші з виділенням теплової енергії, яка передається корпусу газонакопітеля 9 і омиває ємності 8. Рівень електроліту 12 повертається на колишній рівень і цикл повторюється.
Електроліт після проходження теплообмінника 7 віддає закумульоване тепло і охолодженим проходить внутрішню порожнину індуктивності 6, де отримує додатковий нагрів. Далі електроліт після газовиділення надходить в циркуляційний насос 5 і подається в робочу камеру 1.
Система є герметичною і при своїй роботі не потрібне додавання електроліту, тому що при розкладанні електроліту на складові гази відбувається спад, а при рекомбінації в порожнині 11 цей же обсяг розклалася електроліту повертається в систему.
Заявник А.П. Хріщановіч
1. Пристрій для отримання теплової енергії, що складається з принаймні з двох і більше плазмових проміжків, утворених на кінцях електродів в складі розчину електроліту, відрізняється тим, що плазма одночасно утворюється на позитивному і негативному електроді.
2. Пристрій для отримання теплової енергії, відрізняється тим, що виділяється водень і кисень рекомбинирует в пристрої з виділенням тепла.
Заявник А.П. Хріщановіч
Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до теплогенератора, і призначене для використання в якості системи для опалення і гарячого водопостачання житлових і промислових приміщень.
Пристрій для отримання теплової енергії містить робочу камеру, в якій утворюється високотемпературна анодний і катодний плазма, що сприяє підвищенню коефіцієнта перетворення електричної енергії в теплову.