Создание ТМП - ключевая информация

ВНИМАНИЕ!
В данной теме только ключевая информация от Автора, все обсуждения здесь.

Люди слишком привыкли к такому представлению, будто они постоянно "тратят" энергию, подобно деньгам, которые для этого нужно сначала заработать упорным трудом. Но все мы из школьного курса физики знаем, что есть Закон Сохранения энергии. Когда мы её "тратим", она никуда не исчезает бесследно, а просто рассеивается в окружающей нас атмосфере в виде тепла (хаотического движения молекул воздуха).
И вполне реально создать техническое устройство, концентрирующее эту энергию и превращающее её снова, к примеру, в электричество. В таком устройстве происходит процесс упорядочения движения молекул аналогично природным явлениям - например, торнадо, или обычной водяной воронке в ванне.

Главный аспект нового миропонимания состоит в том, что энергия - это не "расходный материал", требующий постоянных трудоёмких поиска и добычи. Это - "инструмент", который всегда у нас под рукой, и с помощью которого мы можем всячески преобразовывать наш быт, создавать что угодно совершенно бесплатно и бесконечно.

Одним из вариантов устройства, позволяющего перейти на новый уровень использования энергии, является термо-механический преобразователь. ТМП представляет собой газодинамическое устройство. Рабочим телом для него может служить практически любой газ. Но технически проще всего применять именно атмосферный воздух, непосредственно и являющийся главным энергоносителем. В дальнейшем описании он и будет фигурировать как рабочее тело. Принцип действия ТМП, по сути, довольно-таки прост. Если в статическом состоянии какого либо объёма воздуха его молекулы движутся хаотически, то при переходе воздуха в динамическое состояние, возникновении в нём потока определённой конфигурации, тепловое движение приобретает упорядоченность. Вероятность тепловых перемещений молекул теряет изотропность (равенство по всем направлениям), и то, что было температурой, становится приращением мощности изначально созданного потока. Вопрос заключается лишь в том, чтобы найти нужную конфигурацию потока для наиболее эффективного преобразования тепла. Впрочем, природа веками давала нам подсказку, которую мы не хотели видеть, что называется, в упор. Это центростремительный вихрь, в котором среда движется с периферии к центру вращения с нарастанием окружной скорости. Каждый из нас имеет представление о тех же циклонах, тайфунах, торнадо и водяных воронках. Да, такой процесс происходит и в жидкой среде, только намного менее эффективно, поскольку молекулы жидкости не имеют свободного пробега.

В таком потоке молекулы движутся просто по пути наименьшего сопротивления. Но, в отличие от прямолинейного истечения из сопла, вихревой поток имеет одно немаловажное свойство. Расход воздуха в нём определяется радиальной составляющей скорости, с которой окружная составляющая не имеет жёсткой связи. Она ограничена только противодавлением от действия центробежной силы. Динамика вихревого потока даёт молекулам дополнительную степень свободы именно в направлении его окружной скорости, центростремительный градиент (интенсивность и направление изменения) которой и является фактором, перестраивающим тепловое движение из хаотического в направленное.

ТМП состоит всего из нескольких основных частей. Сначала воздух с периметра устройства попадает в цилиндрическую (либо воронкообразную) вихревую камеру, где, собственно, и происходит основной процесс преобразования – хаотического теплового движения в центростремительный спиральный поток. Здесь тепло превращается в кинетическую энергию потока, скорость которого приближается к средней скорости теплового движения – порядка 400 м/с. Затем через кольцеобразный вертикальный канал в центральной части ТМП поток переходит в блок диффузоров, прямолинейных раструбов, полого расширяющихся от переходного канала к периферии в направлении, близком к касательному относительно этого канала. В диффузорах за счёт плавного увеличения проходного сечения скорость потока значительно снижается, а его кинетическая энергия превращается в избыточное давление, приводящее в движение турбину, которая охватывает блок диффузоров по периметру. С вала турбины, проходящего через центр ТМП, и снимается механическая энергия для практических нужд в результате охлаждения протекающего воздуха. Эта же турбина служит для запуска устройства путём создания внутри него исходного воздушного потока.

Пока удалось сделать только одну модель. Качество её получилось весьма невысоко. Во-первых, из-за недостатка средств (необходимости жёсткой экономии), во-вторых, сказалось и некоторое недопонимание (на тот момент) влияния геометрии проточной части на работоспособность. Радикальная новизна направления исследований имеет свои издержки. В общем, получилось слишком высокое сопротивление. Пока её запустить не удалось. Хотя, и не факт, что это вообще невозможно. Нет просто технической, финансовой возможности продолжить опыты.

При испытаниях первой опытной модели с более мощной турбиной на пусковом блоке с двигателем 3 кВт (На фото 29.10.2013 г. воздушный "отбойник-юбка" снят, но виден на других изображениях этой модели) была надежда, что мощности хватит для запуска, хотя, согласно предварительным оценкам, нужна была ЧИСТАЯ мощность, передаваемая воздушному потоку, 3 кВт, без учёта КПД двигателя и турбины.
Не исключено, что оптимальнее было бы сделать новую, более совершенную модель, что и было начато, но опять же, не завершено вследствие недостатка времени и средств. Пока удалось изготовить только её пластиковую заготовку.

Разработан также роторный вариант такого устройства, имеющий свои особенности функционирования и изготовления, но использующий те же свойства вихревого потока для преобразования рассеянной тепловой энергии.

Применена технология ТМП может быть в самых разных областях техники как стационарный или передвижной источник энергии. Например – в качестве автономной стационарной электростанции, работающей за счёт охлаждения протекающего воздуха на величину порядка 10…15 °. При этом от абсолютной температуры воздуха в диапазоне привычных нам погодных условий параметры установки практически не зависят. Устройство диаметром 1 м может выдавать полезную мощность порядка 12 кВт.

Часто возникает вопрос: Если мы охлаждаем большие объёмы воздуха, не приведёт ли это к каким-то нарушениям в природной среде? Однако, не нужно забывать, что в процентном отношении к огромному воздушному океану эти охлаждённые объёмы – буквально «капля в море», они быстро рассеиваются ветром и конвекцией, а баланс тепла тут же восполняется процессами нашего «потребления» энергии. Как раз наоборот – это можно назвать панацеей от нынешней тенденции к глобальному потеплению атмосферы, чреватому всякими катаклизмами.

Пока в качестве подтверждения работоспособности такой технологии можно привести известные природные явления в форме вихрей. Все мы знаем, какую огромную механическую энергию они с собой несут. Хотя учёные и исследователи до сих пор строят различные версии по поводу физической основы этих явлений.
Кроме того, в своё время автором этой разработки были проведены с помощью специальной установки опыты по замеру скоростей воздушного потока и перепадов давлений в искусственно созданном вихре, которые подтвердили первоначальные предположения и формулы для расчёта параметров потока.

Таким образом, на данный момент есть определённые наработки в этом направлении энергетики, которое может оказаться перспективнее всех прочих направлений, считающихся альтернативой топливу, вместе взятых. Но нет возможности продолжать работу из-за элементарного недостатка времени и денежных средств. При этом понятно, что этот проект не является коммерческим. Его главная цель – общее благотворное влияние на общественное развитие. Думается, именно поэтому инвесторы с традиционным экономическим мышлением, ориентированным исключительно на прибыль, старательно обходят его стороной, хотя информация о нём давно есть во многих сетевых пабликах. И по сути своей это – частная научная разработка, положительный результат которой не гарантирован, но имеет высокую вероятность (хотя, отрицательный результат в науке – тоже результат). Есть чёткое понимание и того, что необходимо завершение НИОКР по этой теме, и что разработчик просто не в силах по многим причинам выполнить эту работу исключительно за свой счёт. А специфика самого проекта обуславливает необходимость выполнения образцов на высоком техническом уровне, что влечёт ощутимые материальные затраты, вопреки расхожему представлению, будто подобные идеи можно проверить «на простейшей модельке».
К сему прилагаю файл, большей частью дублирующий данное сообщение, но содержащий дополнительно иллюстрации и фото.

Документ - "Преобразование тепла"

 

Это "проклятие" довлеет не всегда, иногда появляются идеи, которые действительно можно проверить "на коленке". Но мой случай подпадает как раз под него, к сожалению. Кстати, если появится больше свободного времени, я всё же проведу ещё один "промежуточный" опыт с завихрением потока, для больше уверенности. Это подручные средства сделать мне позволяют

 

При выборе минимального масштаба я исходил из ограничения по параметру относительной шероховатости внутренней поверхности проточной части (вихревая камера, переходный канал и диффузоры, турбины это касается в меньшей степени). От этого параметра существенно зависит расчётное сопротивление, а от последнего, в свою очередь - расположение "точки запуска" (схождение величины сопротивления и выхода преобразованной энергии, см. диаграмму). Причём, этот параметр имеет наибольшее влияние в самых узких местах ПЧ, чем и ограничивается уменьшение масштаба. Иначе велик риск вообще не достичь точки запуска, поскольку получить высокое качество поверхности (особенно на стыках деталей) тоже непросто.

Вот на этой проблемке я как раз и тормознулся при изготовлении 2-й модели: За неимением принтера достаточных размеров ПЧ была задумана в виде совокупности секторов по числу диффузоров (45). На заказ деталей из полиуретана (литьё в силиконовые формы по печатной модели) потратили более 100 тыс.р. Но точность литья оказалось недостаточной для качественной стыковки секторов. Так у меня и лежит пока эта заготовка. Уже продумал технологию выравнивания и сборки в единое целое, но дело это трудоёмкое. Всё никак не сосредоточиться на доведении этой работы до нужного результата, чтобы затраты не пропали впустую. Фото заготовки тоже прилагаю

 

Да, я не назвал конкретные размеры - диаметр ПЧ около 600 мм. Если пытаться уменьшить модель, возникнут существенные проблемы с обеспечением общей точности геометрии (особенно это касается центральной части, входов в диффузоры, острых кромок перегородок) и с тем же параметром шероховатости. Подсказывали попробовать минимизировать сопротивление с помощью эффекта "акульей кожи". Но далеко не факт, что в данном масштабе можно воспроизвести подобную текстуру поверхности, и что от этого сопротивление действительно снизится. Всё это требует экспериментов

 

Как я уже говорил выше, турбина в этой конструкции - элемент второстепенный. Главное тут - правильная организация свободного вихревого потока и его торможения с получением избыточного давления. То есть - проточная часть. В роторном варианте - несколько иначе. Там ротор совмещает в себе функцию и турбины, и ПЧ. В нём происходит и торможение полученного вихря, и преобразование избыточного давления в механическую работу. И насчёт "стендов" выше я уже ответил - пост #35
И, кстати, вот как раз в проектировании турбин научный опыт накоплен уже весьма немалый, и можно найти специалистов, способных грамотно спроектировать турбину с учётом специфики её работы. С ротором, опять же, картина несколько иная. Но его конфигурацию я и сам уже досконально проработал. Тут мне все нюансы достаточно понятны

 

Добавлю сюда для наглядности иллюстрацию роторного варианта ТМП. Особенность его запуска в том, что его нельзя произвести путём раскручивания ротора. Нужно либо откачивать воздух на выходе, либо создать там разрежение, используя метод эжекции - вдувание сжатого воздуха через узкие кольцевые сопла, как показано условно на картинке в виде тёмных струй (аналогично безлопастному вентилятору, картинку тоже прилагаю). Думаю, использование эжекции - "изящнее" как бы. Не требует громоздкого откачивающего устройства с механизмом его отсоединения после пуска и не ограничивает процесс пуска параметрами этого устройства (расход, величина разрежения). Нужен только пусковой ресивер со сжатым воздухом

 

На схеме ротора (вид сверху) в межлопаточном пространстве разными цветами условно разграничены: розовым - зона предварительного торможения вихревого потока; голубым - зона "разворота", относительно стабильная по скорости и давлению; жёлтым - зона окончательного торможения, после которой в результате вычитания скоростей у потока остаются только осевая и радиальная составляющие, а его абсолютная скорость определяется лишь сечением "выхлопного" канала и расходом.
Ну, а силы инерции и центробежная при этом торможении, естественно, и создают на валу ротора крутящий момент, совершающий какую-то полезную работу (вращение э/генератора, к примеру)

 

Вот пример природного явления, где "инициатором" вихревого преобразования тепла служит конвективный восходящий поток. Но в природе явление длится, только пока сохраняется "инициатор", поскольку отсутствует замыкающее звено преобразования скорости в избыточное давление, позволяющее осуществить самоподдержание процесса

 

Моё представление о технологии создания ПО весьма поверхностно. Но, возможно, мощности современных процессоров позволяют исследовать поведение "виртуального газа", состоящего, допустим, из нескольких тысяч (или хотя бы сотен) молекул/атомов, в системе виртуальных границ с имитацией перепадов давления. Чтобы число молекул обеспечивало "статистичность" взаимодействия, и при этом просчитывалась траектория каждой из них с суммированием этого движения в общую картину. Догадываюсь - получится очень ресурсоёмкое ПО Проще и дешевле, пожалуй, проводить опыты на реальных моделях

 

Можно хотя бы что-то типа этого (ссылка), только существенно сложнее - центростремительное стекание с появлением молекул на периферии и поглощением в центре. Предположительно при чисто радиальном стекании в такой системе возникает состояние неустойчивого равновесия, и при малейшем его нарушении (например, Кориолисва сила в случае реальной земной среды, в водяной воронке) начинается самораскрутка центральной части потока в ту или иную сторону. Таким образом молекулы реализуют свои тепловые скорости, двигаясь по пути наименьшего сопротивления с минимальным числом столкновений. Т. е. - стремятся повысить согласованность своего движения, если попадают в подходящие для этого условия. В реальной среде кроме упругих столкновений существуют иные виды молекулярного взаимодействия, обуславливающие её вязкость. Поэтому, в частности, и турбулентность (спонтанное образование микровихрей) возникает в потоке только по достижении критической скорости (энергетической насыщенности), и скорость эта определяется как раз вязкостью среды
https://sites.google.com/site/gascommod/demo

 

...То есть (немножко разовью эту мысль о турбулентности) - с изменением скорости потока, его энергетической насыщенности, изменяется соотношение интенсивности различных форм молекулярного взаимодействия. И критическая скорость - это граница, где интенсивность упругих столкновений частиц среды превышает их гравитационное и электростатическое взаимодействие. Такое, вот, предположение

 

Что касается, в частности, торнадо (самый эффектный и наглядный пример) - есть данные по замеру максимальных скоростей и давления внутри хобота. Хотя таких данных пока и немного по известным причинам труднодоступности зоны измерения. Разрежение там не превышает 0,1 атм. Такой перепад давления в идеальных условиях простого истечения из сопла согласно газодинамическим законам даёт скорость не более 130 м/с. В то же время известно, что скорости потока в торнадо могут достигать сверхзвуковых. Это хорошо видно и по производимым ими разрушениям. Это косвенное подтверждение притока дополнительной энергии за счёт преобразования тепла. Кроме того, я с помощью специальной установки сам производил замеры соотношения давления и скорости в принудительно созданном центростремительном вихре. Детали установки я изготавливал изначально в надежде собрать действующий прототип. Но по ходу работы и формирования более чёткого понимания механизма явления стало понятно, что эта конфигурация позволит только сделать замеры. И результаты их так же подтверждают мои предположения. Да и сам факт устойчивого вращательного движения таких вихреобразований никак не объясняется (как это часто пытаются делать) неким "взаимодействием встречных потоков" и пр... Зато хорошо обясняется как раз преобразованием тепла. Видео выше хорошо это иллюстрирует. Описание опыта по замерам параметров вихря приведено в прилагаемой "брошюрке"

 

Добавлю ещё на эту тему: Да, конечно, это тот же самый процесс теплового преобразования. Притом, наблюдаем мы его почти ежедневно. И для этого не нужны какие-либо аномалии типа 4°С. Только в воде он протекает менее интенсивно вследствие её высокой вязкости. Иногда спорят - определяется ли направление вращения воронки географическим расположением, от которого зависит направление силы Кориолиса. Возможно - да. Но многие думают, будто эта сила и является источником энергии вращения. Это заблуждение рассеивается оценкой параметра, называемого "числом Россби" https://ru.wikipedia.org/wiki/Число_Россби
Т. е., сила Кориолиса в таком масштабе может послужить лишь толчком, определяющим направление, если не окажется иных, чуть более значимых факторов.
Я делал попытки организовать в воде процесс самоциркуляции замкнутого объёма, используя эффект воронки. Но, думаю, тут тоже нужно очень высокое качество исполнения прибора и чистота поверхности (либо "акулья кожа"), чтобы компенсировать потери из-за вязкости воды. В моих кустарных условиях этого достичь не удалось. А демонстрационный приборчик мог бы выглядеть вот так. С помощью высококачественной 3D-печати можно было бы изготовить. У меня и цифровая модель имеется. Если найду финансовые возможности, наверное, всё-таки стОило бы сделать

 

Я не назвал бы это "новым явлением". Для Природы оно настолько же "ново", как и само Создание физического мира. Новизна может заключаться только в нашем восприятии этого явления. Я давно уже сочинил небольшую брошюрку на эту тему. Тогда ещё - для того, чтобы "пропиариться" в фейковой (этого я ещё не понимал) "Международной ассоциации авторов научных открытий и изобретений". Так ВОТ: Я дал этому явлению название. Если кому-то не нравится, пусть назовут как-то иначе... Прилагаю документ, но его придётся скачать (PDF), чтобы ознакомиться. Таковы настройки этого форума...
Заявку сочинил по всем канОнам, как учили Конечно, есть в моей заявке определённая "корявость" представлений. Но с тех пор и время уже прошло

 

Сомневаюсь, что Вас лично это в чём-то убедит (это в данном случае не имеет значения). Просто должен ответить на вопрос, поскольку он, вроде как, по существу темы. Вот результаты эксперимента, проведённого именно с целью исследования свойств вихревого потока. Для этого пришлось собрать достаточно сложную опытную установку, включающую детали, выполненные даже с применением алюминиевого литься и последующей токарной обработки. В общем - весьма трудоёмкую в изготовлении. Одно время была такая возможность... Задокументировать фотографически не догадался. Не было тогда и мысли, что это может понадобиться. Потом установка была разобрана в надежде использовать её части для изготовления действующего прототипа. Но это оказалось намного проблематичнее, чем проведение опытов. Проблема сохраняется и по сей день, поскольку однозначным, убедительным подтверждением гипотезы может стать только наглядная работа такого прототипа, качественно выполненного газодинамического агрегата. Косвенные, либо "промежуточные" подтверждения, как видим, мало кому интересны

 

Ну, с этими трубами всё уже достаточно понятно. И, что интересно, аналогичный элемент можно было бы применить и для моего варианта роторного ТМП. Прилагаю эскизик, где схематично изображена такая конструкция. Если преобразователь установить на раструб-постамент, как там показано, это тоже позволит использовать часть остаточной кинетической энергии потока (скорость порядка 30 м/с), а заодно - конвективную составляющую, "обратную тягу" в раструбе за счёт большей плотности охлаждённого воздуха на выходе из ТМП. Раструб существенно увеличивает высотный габарит установки, но для стационарного генератора это можно считать непринципиальным минусом на фоне прибавки к мощности

 

Собрал свой опытный приборчик согласно картинке. Но поддержание вращения ротора пока не получается. Пытаюсь понять - в чём причина. Возможно, всё же маловат диаметр вихревой камеры, и в таком пространстве вихрь не успевает сформироваться без предварительной закрутки. Её я сейчас и попробую организовать с помощью пластиковых завихрителей. Правда, при этом "чистота эксперимента" уже нарушается. Но теперь главное - просто получить вращение ротора и замерить скорость, сравнить её со скоростью потока на периферии. Возможно ещё, что просто мала мощность нагнетателя. Он даёт всего около 8...10 литров в секунду. Или нужно предварительное закручивание ротора до более высокой скорости, хотя бы 50 м/с на внешнем диаметре, что соответствует 6000 об/мин. Должен выдержать. Буду пробовать. По крайней мере, теперь есть под рукой что-то более-менее наглядное для изучения процесса. Неплохо было бы ещё изготовить дымогенератор, чтобы с помощью струйки дыма визуализировать форму потока. Ведь может быть и так, что даже если вихрь образуется, силы трения его о ротор недостаточно для преодоления сопротивления в подшипниках. А можно просто подвести трубку со сжатым воздухом, как в исходном эксперименте

 

Пользуясь парой недель отпуска, возобновил работу над 2-м диффузорным прототипом ТМП. Провёл контрольную стяжку секторов пластиковой проточной части с помощью системы выравнивающих шаблонов, хомутов, шпилек и прижимов перед склейкой секторов в единое целое Проточная часть с выравнивающей системой на штативе с редуктором для снятия остаточных напряжений в пластике путём прогрева при равномерном вращении Проточная часть со снятым блоком выравнивающих шаблонов воронкообразной вихревой камеры

 

Причины неудачи в испытании модельки с гладким ротором, в общем-то, уже понятны. Это, как я и предполагал - низкая интенсивность потока, слишком ограниченное пространство для его формирования (без предварительной закрутки) и, собственно, сама форма ротора, которая в данных условиях воздействия потока не позволяет ему получить необходимую энергию для вращения (превысить сопротивление подшипников).
Поэтому планирую на основе этой модели (на фото) изготовить всё-таки уменьшенный вариант роторного ТМП, для чего потребуются дополнительные изделия. Главное из которых - собственно ротор, который можно изготовить путём высокоточной 3D-печати из фотополимера. Есть вероятность, что с помощью имеющегося нагнетателя в качестве источника энергии для эжекционного запуска можно достичь окружной скорости потока порядка 200 м/с, позволяющей по соотношению расчётных мощностей выйти на режим САМОПОДДЕРЖАНИЯ потока с последующим отключением нагнетателя..
Проблема только в том, что свободных средств для изготовления доп.деталей у меня пока нет (печать ротора стоит 16500 р.)