Теплогенераторы потапова: Теплогенератор Ю.С. Потапова | Проект Заряд

Теплогенератор Ю.С. Потапова | Проект Заряд

Традиционные источники электрической и тепловой энергии, которые применяются в настоящее время, работают на принципах использования тепловой энергии и энергии, которая выделяется в результате различных ядерных или химических реакций. Уже не вызывает сомнения низкая эффективность этих систем, вред для окружающей среды, невосполнимость природных ресурсов, опасность при эксплуатации.

 

Идеи Ю.С. Потапова и Л. Сапогина

 

В области разработок нетрадиционных тепловых источников энергии заслуживают внимания идеи изобретателя Ю.С.Потапова (Молдова). Узнать о них подробнее можно из статьи «Тепло и свет вашему дому», опубликованной в газете «Деловой мир». В данной статье, помимо рекламно-технической информации по теплогенераторам и квантовым теплоэлектростанциям, содержатся материалы о работах Ю.С.Потапова и Л. Сапогина (профессора, доктора физико-математических наук МАДИ). В основе их совместных разработок лежит возможность получения необходимой энергии практически из воды.

При этом коэффициент преобразования энергии составляет больше единицы. Это значит, что коэффициент полезного действия будет больше 100%.

 

Принцип работы теплогенератора

 

Конструкция теплогенератора по разработкам этих ученых крайне проста. Он представляет собой полый цилиндр, на входе которого располагается циклон с коническим входным патрубком, а на выходе из него – тормозное устройство. Вода попадает в циклон через входной патрубок, формируется вихревой поток, который устремляется в трубу и на выходе из нее тормозит. Непосредственно перед тормозным устройством в цилиндрической части трубы находится отверстие, к которому приварена отводная трубка. Она, в свою очередь, соединена с верхней частью циклона.

Вода, которая подается в теплогенератор насосом, проходит через него, нагревается, и далее может использоваться для горячего водоснабжения или отопления. Помимо теплогенератора, в установку входят арматура, система управления и обычный напорный насос, с водяным или воздушным охлаждением. В ряд установок может входить бойлер, в этом случае и насос, и теплогенератор находятся внутри бойлера. Мощность производимых установок – от 3 до 65 кВт.

Уже имеются результаты испытаний, которые подтверждают, что тепловой энергии они производят больше, чем расходуют электрической. Коэффициент преобразования энергии – 1,7, но Потапов утверждает, что есть результаты исследований, где этот показатель составляет 10 и более.

 

Вихревые теплогенераторы(ВТГ): Ю. С. Потапова и Установка ЮСМАР-М

Теплогенератор Ю. С. Потапова очень похож на вихревую трубу Ж. Ранке, изобретенную этим французским инженером ещё в конце 20-х годов XX века. Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли, тот заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ранке подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им «вихревой трубой». Но получить патент ему удаётся только в 1934 г.

, и то не на родине, а в Америке (Патент США №1952281.)

Содержание материала

История создания

Французские же учёные тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению и высмеяли доклад Ж. Ранке, сделанный в 1933 г. на заседании Французского физического общества. Ибо по мнению этих учёных, работа вихревой трубы, в которой происходило разделение подаваемого в неё воздуха на горячий и холодный потоки как фантастическим «демоном Максвелла», противоречила законам термодинамики. Тем не менее вихревая труба работала и позже нашла широкое применение во многих областях техники, в основном для получения холода.

Для нас наиболее интересны работы ленинградца В. Е. Финько, который обратил внимание на ряд парадоксов вихревой трубы, разрабатывая вихревой охладитель газов для получения сверхнизких температур. Он объяснил процесс нагрева газа в пристеночной области вихревой трубы «механизмом волнового расширения и сжатия газа» и обнаружил инфракрасное излучение газа из ее осевой области, имеющее полосовой спектр, что потом помогло нам разобраться и с работой вихревого теплогенератора Потапова.

В вихревой трубе Ранке, схема которой приведена на рисунке 1, цилиндрическая труба 1 присоединена одним концом к улитке 2, которая заканчивается сопловым вводом прямоугольного сечения, обеспечивающим подачу сжатого рабочего газа в трубу по касательной к окружности её внутренней поверхности. С другого торца улитка закрыта диафрагмой 3 с отверстием в центре, диаметр которого существенно меньше внутреннего диметра трубы 1. Через это отверстие из трубы 1 выходит холодный поток газа, разделяющийся при его вихревом движении в трубе 1 на холодную (центральную) и горячую (периферийную) части. Горячая часть потока, прилегающая к внутренней поверхности трубы 1, вращаясь, движется к дальнему концу трубы 1 и выходит из нее через кольцевой зазор между её краем и регулировочным конусом 4.

Рисунок 1. Вихревая труба Ранке: 1-труба; 2- улитка; 3- диафрагма с отверстием в центре; 4- регулировочный конус.

 

Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. «На пальцах» получается, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается тут, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой — через другое, и достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.

Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Поэтому более полувека никому и в голову не приходило подать в вихревую трубу воду вместо газа или пара. И автор решился на, казалось бы, безнадёжный эксперимент — подал в вихревую трубу вместо газа воду из водопровода.

К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась на два потока, имеющих разные температуры. Но не на горячий и холодный, а на горячий и тёплый. Ибо температура «холодного» потока оказалась чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу. Тщательная же калориметрия показала, что тепловой энергии такое устройство вырабатывает больше, чем потребляет электрической двигатель насоса, подающего воду в вихревую трубу.

Так родился теплогенератор Потапова.

Конструкция теплогенератора

Правильнее говорить об эффективности теплогенератора — отношении величины вырабатываемой им тепловой энергии к величине потребленной им для этого извне электрической или механической энергии. Но поначалу исследователи не могли понять, откуда и как в этих устройствах появляется избыточное тепло. Предполагали даже, что туг нарушается закон сохранения энергии.

Рисунок 2. Схема вихревого теплогенератора: 1-инжекционный патрубок; 2- улитка; 3- вихревая труба; 4- донышко; 5- спрямитель потока; 6- штуцер; 7- спрямитель потока; 8- байпас; 9- патрубок.

 

Вихревой теплогенератор, схема которого приведена на рисунке 2, присоединяют инжекционным патрубком 1 к фланцу центробежного насоса (на рисунке не показан), подающего воду под давлением 4-6 атм. Попадая в улитку 2, поток воды сам закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3, длина которой раз в 10 больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячему) концу, заканчивающемуся донышком 4 с отверстием в его центре для выхода горячего потока. Перед донышком 4 закреплено тормозное устройство 5 — спрямитель потока, выполненный в виде нескольких плоских пластин, радиально приваренных к центральной втулке, соосной с трубой 3. В виде сверху он напоминает оперенные авиабомбы или мины.

Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 рождается противоток. В нём вода, тоже вращаясь, движется к штуцеру 6, врезанному в плоскую стенку улитки 2 соосно с трубой 3 и предназначенному для выпуска «холодного» потока. В штуцере 6 изобретатель установил ещё один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5 Он служит для частичного превращения энергии вращения «холодного» потока в тепло.

А выходящую из него тёплую воду направил по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где она смешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода поступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник (все про теплообменные аппараты), передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подаёт её в вихревую трубу через патрубок 1.

После тщательных и всесторонних испытаний и проверок нескольких экземпляров теплогенератора «ЮСМАР» они пришли к заключению, что ошибок нет, тепла получается действительно больше, чем вкладывается механической энергии от двигателя насоса, подающего воду в теплогенератор и являющегося единственным потребителем энергии извне в этом устройстве.

Но непонятно было, откуда появляется «лишнее» тепло. Были предположения и о скрытой огромной внутренней энергии колебаний «элементарных осцилляторов» воды,  высвобождающейся в вихревой трубе, и даже о высвобождении в её неравновесных условиях гипотетической энергии физического вакуума. Но это только предположения, не подкреплённые конкретными расчетами, подтверждающими экспериментально полученные цифры. Было ясно только одно: обнаружен новый источник энергии и похоже, что это фактически даровая энергия.

В первых модификациях тепловых установок Ю. С. Потапов подсоединял свой вихревой теплонагреватель, изображённый на рисунке 2, к выпускному фланцу обыкновенного рамногоцентробежного насоса для перекачивания воды. При этом вся конструкция находилась в окружении воздуха (Если что здесь про воздушное отопление дома своими руками) и была легко доступна для обслуживания.

Но КПД насоса, как и КПД электродвигателя, меньше ста процентов. Произведение этих КПД составляет 60-70%. Остальное — потери, идущие в основном на нагрев окружающего воздуха. А ведь изобретатель стремился греть воду, а не воздух. Поэтому он решился поместить насос и его электромотор в воду, подлежащую нагреву теплогенератором. Для этого использовал погружной (скважный) насос. Теперь тепло от нагрева мотора и насоса отдавалось уже не в воздух, а той воде, которую требовалось нагреть. Так появилось второе поколение вихревых теплоустановок.

Теплогенератор Потапова превращает в тепло часть своей внутренней энергии, а точнее часть внутренней энергии своей рабочей жидкости — воды.

Но вернёмся к серийным тепловым установкам второго поколения. В них вихревая труба по-прежнему находилась в воздухе сбоку от термоизолированного сосуда, в который был погружён скважный мотор-насос. От горячей поверхности вихревой трубы нагревался окружающий воздух, унося часть тепла, предназначавшегося для нагрева воды. Приходилось трубу обматывать стекловатой для уменьшения этих потерь. И чтобы не бороться с этими потерями трубу погрузили в тот сосуд, в котором уже находятся мотор и насос. Так появилась последняя серийная конструкция установки для нагрева воды, получившая имя «ЮСМАР».

Рисунок 3. Схема теплоустановки «ЮСМАР-М»: 1 — вихревой теплогенератор, 2 — электронасос, 3 — бойлер, 4 — циркуляционный насос, 5 — вентилятор, 6 — радиаторы, 7 — пульт управления, 8 — датчик температуры.

Установка ЮСМАР-М

В установке «ЮСМАР-М» вихревой теплогенератор в комплекте с погружным насосом помещены в общий сосуд-бойлер с водой (см. рисунок 3) для того, чтобы потери тепла со стенок теплогенератора, а также тепло, выделяющееся при работе электродвигателя насоса, тоже шли на нагрев воды, а не терялись. Автоматика периодически включает и отключает насос теплогенератора, поддерживая температуру воды в системе (или температуру воздуха в обогреваемом помещении) в заданных потребителем пределах. Снаружи сосуд-бойлер покрыт слоем теплоизоляции, которая одновременно служит звукоизоляцией и делает практически неслышимым шум теплогенератора даже непосредственно рядом с бойлером.

Установки «ЮСМАР» предназначены для нагрева воды и подачи её в системы автономного водяного отопления жилых помещений, промышленных и административных зданий, а также в душевые, бани, на кухни, в прачечные, мойки, для обогрева сушилок сельхозпродуктов, трубопроводов вязких нефтепродуктов для предотвращения их замерзания на морозе и других промышленных и бытовых нужд.

Рисунок 4. Фото тепловой установки «ЮСМАР-М»

Установки «ЮСМАР-М» питаются от промышленной трёхфазной сети 380 В, полностью автоматизированы, поставляются заказчикам в комплекте со всем необходимым для их работы и монтируются поставщиком «под ключ».

Все эти установки имеют одинаковый сосуд-бойлер (см. рисунок 4), в который погружают вихревые трубы и мотор-насосы разной мощности, выбирая наиболее подходящие конкретному заказчику. Габариты сосуда-бойлера: диаметр 650 мм, высота 2000 мм. На эти установки, рекомендуемые для использования как в промышленности, так и в быту (для обогрева жилых помещений путем подачи горячей воды в батареи водяного отопления), имеются технические условия ТУ У 24070270,001 -96 и сертификат соответствия РОСС RU. МХОЗ. С00039.

Установки «ЮСМАР» используют на многих предприятиях и в частных домовладениях, они получили сотни похвальных отзывов от пользователей. В настоящее время Уже тысячи теплоустановок «ЮСМАР» успешно работают в странах СНГ и ряде других стран Европы и Азии.

Их использование особенно выгодно там, куда ещё не дотянулись газопроводы и где люди вынуждены использовать для нагрева воды и обогрева помещений электроэнергию, которая с каждым годом становится всё дороже.

Рисунок 5. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к системе водяного отопления: 1 -теплогенератор «ЮСМАР»; 2 — циркулярный насос; 3-пульт управления; 4 -терморегулятор.

Теплоустановки «ЮСМАР» позволяют экономить треть той электроэнергии, которая необходима для нагрева воды и отопления помещений традиционными методами электронагрева.

Отработаны две схемы подключения потребителей к теплоустановке «ЮСМАР-М»: непосредственно к бойлеру (см. рисунок 5) — когда расход горячей воды в системе потребителя не подвержен резким изменениям (например, для отопления здания), и через теплообменник (см. рисунок 6) — когда расход воды потребителем колеблется во времени.

У теплоустановок «ЮСМАР» нет деталей, нагревающихся до температуры свыше 100°С, что делает эти установки особенно приемлемыми с точки зрения пожарной безопасности и техники безопасности.

Рисунок 6. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к душевой: 1-теплогенератор «ЮСМАР»; 2 -циркулярный насос; 3- пульт управления; 4 -термодатчик, 5 — теплообменник.

Используемая литература:

1. Ю.С. Потапов, Л.П. Фоминский, С.Ю. Потапов — » Энергия вращения»-01.01.2008 г.

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

как он выглядит и действует

Теплогенератор Потапова не известен широким народным массам и еще мало изучен с научной точки зрения. Впервые попробовать осуществить пришедшую в голову идею Юрий Семенович Потапов осмелился уже ближе к концу восьмидесятых годов прошлого столетия. Исследования проводились в городе Кишиневе. Исследователь не ошибся, и результаты попыток превзошли все его ожидания.

Готовый теплогенератор удалось запатентовать и пустить в общее пользование лишь в начале февраля 2000 года.

Чертеж вихревого теплогенератора.

Все имеющиеся мнения в отношении созданного Потаповым теплогенератора достаточно сильно расходятся. Кто-то считает его практически мировым изобретением, приписывают ему очень высокую экономичность при эксплуатации – до 150%, а в отдельных случаях и до 200% экономии энергии. Считают, что практически создан неиссякаемый источник энергии на Земле без вредных последствий для окружающей среды. Другие же утверждают обратное – мол, все это шарлатанство, и теплогенератор, на самом деле, требует ресурсов даже больше, чем при использовании его типовых аналогов.

По некоторым источникам, разработки Потапова запрещены в России, Украине и на территории Молдовы. По другим источникам, все-таки, на настоящий момент в нашей стране термогенераторы подобного типа выпускают несколько десятков заводов и продаются они по всему миру, давно пользуются спросом и занимают призовые места на различных технических выставках.
Описательная характеристика строения теплогенератора
Представить, как выглядит теплогенератор Потапова можно, тщательно изучив схему его строения. Тем более, что состоит он из достаточно типовых деталей, и о чем идет речь, понять будет не сложно.

Схема стационарного теплогенератора.

Итак, центральной и самой основательной частью теплогенератора Потапова является его корпус. Он занимает центральное положение во всей конструкции и имеет цилиндрическую форму, установлен он вертикально. К нижней части корпуса, его фундаменту, торцом присоединен циклон для зарождения в нем вихревых потоков и увеличения скорости продвижения жидкости. Поскольку установка в основе своего действия имеет большие скоростные явления, то в ее конструкции необходимо было предусмотреть элементы, тормозящие весь процесс для более удобного управления.

Для таких целей в противоположной стороне от циклона к корпусу присоединяется специальное тормозное устройство. Оно тоже цилиндрической формы, в центре его установлена ось. На оси по радиусам прикреплены несколько ребер, количеством от двух. Следом за тормозным устройством предусмотрено дно, снабженное выходным отверстием для жидкости. Далее по ходу отверстие преобразуется в патрубок.

Это основные элементы теплогенератора, все они расположены в вертикальной плоскости и плотно соединены. Дополнительно патрубок для выхода жидкости оснащен перепускным патрубком. Они плотно скреплены и обеспечивают контакт двух концов цепочки основных элементов: то есть патрубок верхней части соединен с циклоном в нижней части. В месте сцепления перепускного патрубка с циклоном предусмотрено добавочное малое тормозное устройство. К торцевой части циклона под прямым углом к оси основной цепочки элементов прибора присоединен инжекционный патрубок.

Инжекционный патрубок предусмотрен конструкцией устройства с целью соединения насоса с циклоном, приводящими и отводящими трубопроводами для жидкости.

Прототип теплогенератора Потапова

Схема механизма работы теплового насоса.

Вдохновителем Юрия Семеновича Потапова на создание теплогенератора стала вихревая труба Ранка. Труба Ранка была изобретена с целью разделения горячей и холодной масс воздуха. Позже в трубу Ранка стали запускать и воду с целью получения аналогичного результата. Вихревые потоки брали свое начало в так называемой улитке – конструктивной части прибора. В процессе применения трубы Ранка было замечено, что вода после прохождения улиткообразного расширения прибора изменяла свою температуру в положительную сторону.

На это необычное, до конца не обоснованное с научной точки зрения явление и обратил внимание Потапов, применив его для изобретения теплогенератора с одним лишь небольшим отличием в результате. После прохождения воды через вихрь ее потоки не резко делились на горячий и холодный, как это происходило с воздухом в трубе Ранка, а на теплый и горячий. В результате некоторых измерительных исследований новой разработки Юрий Семенович Потапов выяснил, что самая энергозатратная часть всего прибора – электрический насос – затрачивает намного меньше энергии, чем ее вырабатывается в результате работы. В этом и заключается принцип экономичности, на котором основан теплогенератор.

Физические явления, на основе которых действует теплогенератор
В общем-то, в способе действия теплогенератора Потапова ничего сложного или необычного нет.

Принцип действия этого изобретения основан на процессе кавитации, отсюда его еще называют вихревым теплогенератором. Кавитация основана на образовании пузырьков воздуха в толще воды, вызванном силой вихревой энергии потока воды. Образование пузырьков всегда сопровождается специфическим звуком и образованием некой энергии в результате их ударов на большой скорости. Пузырьки представляют собой полости в воде, заполненные испарениями от воды, в которой они сами и образовались. Жидкость оказывает постоянное давление на пузырек, соответственно, он стремится перемещаться из области высокого давления в область низкого, дабы уцелеть. В итоге, он не выдерживает давления и резко сжимается или «лопается», при этом выплескивая энергию, образующую волну.

Схема устройства вихревой теплосистемы.

Выделяемая «взрывная» энергия большого количества пузырьков обладает такой силой, что способна разрушить внушительные металлические конструкции. Именно такая энергия и служит добавочной при нагреве. Для теплогенератора предусмотрен полностью закрытый контур, в котором образуются пузырьки очень малого размера, лопающиеся в толще воды. Они не обладают такой разрушительной силой, но обеспечивают прирост тепловой энергии до 80%. В контуре обеспечивается поддержание переменного тока напряжением до 220В, целостность важных для процесса электронов при этом сохраняется.

Как уже было сказано, для работы тепловой установки необходимо образование «водяного вихря». За это отвечает встроенный в тепловую установку насос, который образовывает необходимый уровень давления и с силой направляет его в рабочую емкость. Во время возникновения завихрения в воде происходят определенные перемены с механической энергией в толще жидкости. В результате начинает устанавливаться одинаковый температурный режим. Дополнительная энергия создается, по Эйнштейну, переходом некой массы в необходимое тепло, весь процесс сопровождается холодным ядерным синтезом.

Принцип действия теплогенератора Потапова

Схема вихревого теплогенератора «МУСТ».

Для полного понимания всех тонкостей в характере работы такого устройства, как теплогенератор, следует рассмотреть поэтапно все стадии процесса нагрева жидкости.

В системе теплогенератора насос создает давление на уровне от 4 до 6 атм. Под созданным давлением вода с напором поступает в инжекционный патрубок, присоединенный к фланцу запущенного центробежного насоса. Поток жидкости стремительно врывается в полость улитки, подобной улитке в трубе Ранка. Жидкость, как и в проделанном с воздухом опыте, начинает быстро вращаться по изогнутому каналу для достижения эффекта кавитации.

Следующий элемент, который содержит теплогенератор и куда попадает жидкость – это вихревая труба, в этот момент вода уже достигла одноименного характера и движется стремительно. В соответствии с разработками Потапова, длина вихревой трубы в разы превышает размеры ее ширины. Противоположный край вихревой трубы является уже горячим, туда-то и направляется жидкость.

Схема теплового насоса.

Чтобы достичь необходимой точки, она проходит свой путь по винтообразно закрученной спирали. Винтовая спираль располагается около стенок вихревой трубы. Через мгновение жидкость достигает своего пункта назначения – горячей точки вихревой трубы. Этим действием завершается движение жидкости по основному корпусу устройства. Следом конструктивно предусмотрено основное тормозное устройство. Это устройство предназначено для частичного вывода горячей жидкости из обретенного ею состояния, то есть поток несколько выравнивается благодаря радиальным пластинам, закрепленным на втулке. Втулка имеет внутреннюю пустую полость, которая соединяется с малым тормозным устройством, следующим за циклоном в схеме строения теплогенератора.

Вдоль стенок тормозного устройства горячая жидкость все ближе продвигается к выходу из устройства. Тем временем, по внутренней полости втулки основного тормозного устройства навстречу потоку горячей жидкости протекает вихревой поток отведенной холодной жидкости.

Времени контакта двух потоков через стенки втулки достаточно, чтобы нагреть холодную жидкость. И теперь уже теплый поток направляется к выходу через малое тормозное устройство. Дополнительный нагрев теплого потока осуществляется во время прохождения его по тормозному устройству под действием явления кавитации. Хорошо прогретая жидкость готова выйти из малого тормозного устройства по байпасу и пройти по основному отводящему патрубку, соединяющему два конца основной цепи элементов теплового устройства.

Горячий теплоноситель также направляется на выход, но в противоположном направлении. Вспомним, что к верхней части тормозного устройства прикрепляется дно, в центральной части дна предусмотрено отверстие с диаметром, равным диаметру вихревой трубы.

Схема подключения теплогенератора к системе отопления.

Вихревая труба, в свою очередь, соединена отверстием в дне. Следовательно, горячая жидкость заканчивает свое движение по вихревой трубе проходом в отверстие дна. После горячая жидкость попадает в основной отводящий патрубок, где смешивается с теплым потоком. На этом движение жидкостей по системе теплогенератора Потапова закончено. На выход из нагревателя вода поступает с верхней части отводного патрубка – горячая, а из нижней его части – теплая, в нем же она смешивается, готовая к использованию. Горячая вода может применяться либо в водопроводе для хозяйственных нужд, либо в качестве теплоносителя в системе отопления. Все этапы работы теплогенератора проходят в присутствии эфира.

Особенности применения теплогенератора Потапова для отопления помещений
Как известно, нагретую воду в термогенераторе Потапова можно использовать в различных бытовых целях. Достаточно выгодным и удобным может быть применение теплогенератора в качестве конструктивной единицы отопительной системы. Если исходить из указанных экономических параметров установки, то ни одно другое устройство не сравнится по экономии.

Итак, при использовании теплогенератора Потапова для нагрева теплоносителя и пуска его в систему предусмотрен следующий порядок: отработанная уже жидкость с более низкой температурой от первичного контура снова поступает в центробежный насос. В свою очередь, центробежный насос отправляет теплую воду через патрубок непосредственно в систему отопления.

Преимущества теплогенераторов при использовании для отопления
Наиболее явное преимущество теплогенераторов – достаточно простое обслуживание, несмотря на возможность свободной установки без спроса специального разрешения на то у сотрудников электросетей. Достаточно раз в полгода проверить трущиеся детали устройства – подшипники и сальники. При этом, по заявлениям поставщиков, средний гарантированный срок службы – до 15 лет и более.

Схема устройства тепловой пушки.

Теплогенератор Потапова отличается полной безопасностью и безвредностью для окружающей среды и использующих его людей. Экологичность обоснована тем, что при работе кавитационного теплогенератора исключаются выбросы в атмосферу вреднейших продуктов от переработки природного газа, твердотопливных материалов и дизельного топлива. Они просто не используются.

Подпитка работы происходит от электросети. Исключается возможность возникновения возгорания по причине отсутствия контакта с открытым огнем. Дополнительную безопасность обеспечивает приборная панель устройства, с ней производится тотальный контроль за всеми процессами изменения температуры и давления в системе.

Экономическая эффективность при отоплении помещения теплогенераторами выражается в нескольких преимуществах. Во-первых, не нужно заботиться о качестве воды, когда она играет роль теплоносителя. Думать о том, что она причинит вред всей системе только по причине ее низкого качества, не придется. Во-вторых, финансовых вложений в обустройство, прокладку и обслуживание тепловых трасс делать не нужно. В третьих, нагрев воды с использованием физических законов и применения кавитации и вихревых потоков полностью исключает появления кальциевых камней на внутренних стенках установки. В четвертых, исключаются траты денежных средств на транспортировку, хранение и приобретение ранее необходимых топливных материалов (природного угля, твердотопливных материалов, нефтяных продуктов).

Неоспоримое преимущество теплогенераторов для домашнего пользования заключается в их исключительной универсальности. Спектр применения теплогенераторов в бытовом обиходе очень широк:

Схема гидровихревого теплогенератора.

• в результате прохождения через систему вода преобразуется, структурируется, а болезнетворные микробы в таких условиях погибают;
• водой из теплогенератора можно поливать растения, что будет способствовать их бурному росту;
• теплогенератор способен нагреть воду до температуры, превышающей точку кипения;
• теплогенератор может работать в совокупности с уже используемыми системами или быть встроенным в новую отопительную систему;
• теплогенератор уже давно используется осведомленными о нем людьми в качестве основного элемента отопительной системы в домах;
• теплогенератор легко и без особых затрат подготавливает горячую воду для использования ее в хозяйственных нуждах;
• теплогенератор может нагревать жидкости, используемые по различным назначениям.

Совершенно неожиданным преимуществом является то, что теплогенератор можно применять даже для переработки нефти. Ввиду уникальности разработки, вихревая установка способна разжижать тяжелые пробы нефти, провести подготовительные мероприятия перед транспортировкой на нефтеперерабатывающие заводы. Все указанные процессы проводятся с минимальными затратами.

Следует отметить способность теплогенераторов к абсолютно автономной работе. То есть режим интенсивности его работы можно задать самостоятельно. К тому же, все конструкции теплогенератора Потапова очень просты при монтаже. Привлекать работников сервисных организаций не потребуется, все операции по установке можно проделать самостоятельно.

Самостоятельная установка теплогенератора Потапова

Схема вихревого теплогенератора.

Для установки своими руками вихревого теплогенератора Потапова в качестве основного элемента отопительной системы требуется достаточно мало инструментов и материалов. Это при условии, что разводка самой отопительной системы уже готова, то есть регистры подвешены под окнами и соединены между собой трубами. Остается только подключить устройство, подающее горячий теплоноситель. Необходимо подготовить:

• хомуты – для плотного соединения труб системы и труб теплогенератора, типы соединений будут зависеть от используемых материалов труб;
• инструменты для холодной или горячей сварки – при использовании труб с обеих сторон;
• герметик для уплотнения соединений;
• плоскогубцы для утяжки хомутов.

При установке теплогенератора предусмотрена диагональная разводка труб, то есть по ходу движения горячий теплоноситель будет подаваться в верхний патрубок батареи, проходить через нее, а остывающий теплоноситель будет выходить из противоположного нижнего патрубка.

Непосредственно перед установкой теплогенератора необходимо убедиться в целостности и исправности всех его элементов. Затем выбранным способом нужно подсоединить подающий воду патрубок к подающему в систему. То же самое проделать с отводящими патрубками – соединить соответствующие. Затем следует позаботиться о подключении в систему отопления необходимых контролирующих приборов:

• предохранительный клапан для поддержания давления системы в норме;
• циркуляционный насос для принуждения движения жидкости по системе.

После теплогенератор подключается к электропитанию напряжением 220В, и проводится заполнение системы водой при открытых воздушных задвижках.

Вихревой теплогенератор в разрезе. Делаем вместе теплогенератор своими руками. Роторный генератор тепла

Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.

Система отопления с вихревым теплогенератором

Принцип действия

Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.

Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы. Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.

Проходя через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

1. Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
2. Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.

Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.

Конструкция роторного генератора

Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).

Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.

Модель промышленного кавитатора

Статический теплогенератор

Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.

КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.

Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.

Достоинства:

1. Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
2. КПД не ниже 90%.
3. Никогда не перегревается.
4. Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
5. Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
6. Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.

Теплогенератор Потапова

Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.

Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.

Схема устройства генератора

1. Патрубок
2. Улитка.
3. Вихревая труба.
4. Верхний тормоз.
5. Выпрямитель воды.
6. Соединительная муфта.
7. Нижнее тормозное кольцо.
8. Байпас.
9. Отводная линия.

Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.

Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.

Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.

Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.

Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.

Генератор Потапова собственными

Кавитационные нагреватели

С технической точки зрения кавитационные нагреватели — это просто устройства, которые преобразуют механическую энергию в тепловую в рабочей жидкости. Обычная конструкция представляет собой очень неэффективный центробежный насос. Преобразование энергии в кавитационном нагревателе имеет хорошо известные преимущества в промышленных приложениях, где рабочая жидкость может быть повреждена при контакте с нагревательными элементами со значительным перепадом температур.

Например, в некоторых приложениях пищевой и химической промышленности, где некоторые составляющие жидкости могут выходить из раствора на поверхности теплопередачи (как при минерализации в водонагревателях и бойлерах) или где требуется нагрев по требованию (как в воде для жилое или коммерческое использование). Известные коммерческие поставщики обслуживают эти промышленные рынки. -источник.

Есть несколько компаний, которые разработали кавитационные устройства, пожалуйста, перейдите по ссылке выше, чтобы увидеть список компаний, которые в настоящее время поставляют кавитационные продукты.

Однако возможно более эффективное использование кавитационной технологии. В частности, за счет вращения ротора с отверстиями, который почти мгновенно создает горячую воду или пар. В результате этот процесс производит на 70% больше энергии, чем было вложено в систему.

Обнаружение гидроудара без топлива.

В Риме, штат Джорджия, Джим Григгс из Hydrodynamics, Inc продемонстрировал сборку и работу «гидрозвукового водяного насоса», который работал сверх единицы, производя горячую воду или пар с энергией, превышающей электрическую энергию, подаваемую на двигатель насоса. «Чрезмерное единство» было подтверждено довольными заказчиками, включая пожарную станцию ​​Олбани, куда были приглашены инженеры из «местного университета» и «местной энергетической компании» для проверки эффективности более 100%.

Раскрытие видео

Quote-Hydrosonic Pump Джеймса Григгса уже продается клиентам, регулярно снабжая их энергией сверх единицы. Консультант по энергоэффективности из Джорджии, Григгс изобрел насос в результате своего любопытства к распространенному явлению, называемому гидроударом или кавитацией. Григгс заметил, что тепло исходит от жидкости, которая быстро течет по трубам котла, вызывая падение давления воды в части трубы.Пузырьки, образующиеся в областях с низким давлением, схлопываются, когда переносятся в области с более высоким давлением. Возникающие в результате ударные волны сталкиваются внутри трубы, вызывая эффект гидроудара.

Насос

Григгса состоит из цилиндрического ротора, который плотно прилегает к стальному корпусу. Когда ротор вращается, вода проталкивается через мелкое пространство между ротором и корпусом. В результате ускорение и турбулентность, создаваемые в зазоре, каким-то образом нагревают воду и создают пар. В 1988 году эксперт по испытаниям обнаружил, что тепловая энергия, выделяемая гидрозвуковым насосом, была на 10–30% выше, чем энергия, используемая для вращения ротора.

В 1990 году Григгс основал Hydrodynamics, Inc. Он и его партнер вложили в бизнес более миллиона долларов. Продаваемые ими агрегаты не только более эффективны, чем стандартные котлы, но и требуют меньшего обслуживания. Они самоочищаются и устраняют проблему отложений минералов, снижающих эффективность стандартных котлов. Джорджия Пауэр и отдел гражданского строительства Технологического института Джорджии в настоящее время проводят исследования насоса.

Новое кавитационное устройство, подобное машине Григгса, теперь доступно для испытаний, научных исследований и приобретения исследовательскими лабораториями. Это

«Кинетическая печь» компании Kinetic Heating Systems, Inc., Камминг, Джорджия. Печь, изобретенная совместно Юджином Перкинсом и Ральфом Поупом, представляет собой тепловыделяющее вращающееся кавитационное устройство, на которое изобретатели получили четыре патента США, последний из которых был выдан в 1994 году.Многочисленные независимые компании и агентства по тестированию обнаружили одинаковую производительность, превышающую единицу: коэффициент производительности или C.O.P. (отношение выходной мощности к входной) в диапазоне от 1,2 до 7,0, при этом наиболее типичная работа находится в диапазоне от 1,5 до 2,0. Доктор Маллов и Джед Ротвелл из Infinite Energy недавно подтвердили наличие избыточного тепла в предварительных испытаниях на месте.

Реакции, ответственные за избыточную энергию в устройстве Перкинса-Поупа, могут быть новыми ядерными реакциями или задействованием резервуаров энергии, которые некоторые называют новыми энергетическими состояниями водорода или энергией нулевой точки.По словам доктора Маллова, нет никакой возможности, чтобы устройство можно было объяснить химической энергией или «энергией хранения». -Конец цитаты. Ссылка на сайт.

В 2002 году было показано, что теплогенератор Akoils (VHG) может производить дешевую тепловую энергию и горячую воду. Теплогенераторы имеют коэффициент преобразования энергии (электрическая — механическая — тепловая), который намного превышает 100%.

Веб-сайт.

Изготавливают универсальные экологически чистые установки с очень низким потреблением электроэнергии и высоким выходом тепловой энергии (коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую более 100%), работающие без нагревательных устройств, предназначены для систем отопления промышленных предприятий, жилищно-коммунальное хозяйство и частное жилье.

Этот доступный прототип доказывает, что вихревой теплогенератор (VHG) может производить больше тепловой энергии, чем потребляемой электроэнергии.

Несмотря на то, что у этих людей есть работающее доступное устройство, эта научная находка не получила признания преподавателей, и они, кроме того, не могут убедить преподавателей представить и принять эти открытия.

Их вклады нуждаются в среде исследований и разработок, поддерживаемой грантами, чтобы процветать, и будут поддержаны грантами и представлены для изучения преподавателей в предлагаемом центре исследований и разработок Panaceas.

Если вы член общества или научной группы, которая может помочь в грантах для центра или в исследованиях кавитации, пожалуйста, свяжитесь с Panacea.

Примечание. Кроме того, технология Roto Verter с открытым исходным кодом от Panacea также может значительно повысить эффективность этой технологии.

Ссылки на исследования

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Ссылка

Лучшая цена на теплогенератор — Отличные предложения на теплогенератор от глобальных продавцов теплогенераторов

Отличные новости !!! Вы обратились по адресу: теплогенератор.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот топ-генератор тепла вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели теплогенератор на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в теплогенераторе и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести Теплогенератор по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Hotstart Thermal Management> Питание на месте

Быстрые ссылки

• Каталог
• Опора
• Инструменты и приложения
• Партнеры
• Филиалы

• Поиск
• Языки Deutsch английский Español Français 日本語 Português 中文

+1 509-536-8660

Помогите мне найти продукт Номер части поиска

Основная навигация

• Каталог
• Опора
• Инструменты и приложения
• Партнеры
• Филиалы
• Решения
  • Термосифонные нагреватели
  • Нагреватель с принудительной циркуляцией EVRHEAT
  • Нагреватель с принудительной циркуляцией HOTflow®
  • Принудительная циркуляция — охлаждающая жидкость
  • Принудительная циркуляция — масло
  • Принудительная циркуляция — двойная жидкость
  • Дизельные обогреватели
  • Промышленные погружные нагреватели
  • Масляные обогреватели
  • Батарея обогрева
  • Нагреватели в блоке
  • Органы управления и аксессуары

генератор — это… Что такое теплогенератор?

Heat (программное обеспечение) — HEAT — это программный пакет службы поддержки, созданный FrontRange Solutions. По словам сотрудников FrontRange, HEAT расшифровывается как Helpdesk Expert Automation Tool. Архитектура * Клиент: HEAT — это клиент-серверное приложение, которое не использует средний уровень;…… Wikipedia

Генератор — Gen er * a tor, n. [L.] 1. Тот, кто или то, что порождает, порождает, вызывает или производит. [1913 Webster] 2. Аппарат, в котором пар или газ образуется из жидкости или твердого тела с помощью тепла или химического процесса, например паровой котел, газовая реторта или… The Collaborative International Dictionary of English

Heat-Ray — Heat-Ray — основное наступательное оружие, используемое марсианами в H.Классический научно-фантастический роман Дж. Уэллса «Война миров и ее ответвления». В романе В контексте романа чаще применяется термин «Луч тепла»… Wikipedia

Парогенератор-утилизатор — Парогенератор-утилизатор или HRSG представляет собой теплообменник, который утилизирует тепло из потока горячего газа. Он производит пар, который можно использовать в технологическом процессе или для привода паровой турбины. Обычно котел-утилизатор применяется для выработки электроэнергии с комбинированным циклом…… Wikipedia

Тепловой двигатель — Термодинамика… Википедия

Теплообменник — Сменный пластинчатый теплообменник Трубчатый теплообменник… Википедия

Коэффициент теплопередачи — Коэффициент теплопередачи в термодинамике, машиностроении и химическом машиностроении используется при расчете теплопередачи, обычно путем конвекции или фазового перехода между жидкостью и твердым телом :: Delta Q = h cdot A cdot Delta T cdot Delta…… Википедия

Тепловой насос и цикл охлаждения — Термодинамический тепловой насос и циклы охлаждения являются моделями для тепловых насосов и холодильников.Разница между тепловым насосом и обычным кондиционером заключается в том, что тепловой насос можно использовать как для обогрева дома, так и для его охлаждения. Хотя…… Википедия

Генератор Zla — Альбом Infobox | Имя = Генератор Зла Тип = Альбом Исполнитель = Aria Released = 1998 Жанр = Heavy Metal Длина = 55:13 Лейбл = Moroz Records Продюсер = Aria Reviews = Последний альбом = Ночь Короче Дня (1995) Этот альбом = Генератор Зла (1998) Следующий альбом =…… Википедия

генератор — существительное а) Тот, кто или то, что порождает, порождает, вызывает или производит.б) Аппарат, в котором пар или газ образуется из жидкости или твердого тела с помощью тепла или химического процесса, например, паровой котел, например… Wiktionary

Котел (парогенератор) — Содержание 1 Парогенератор (компонент первичного двигателя) 2 Типы котлов 2.1 Котлы Haycock и вагонные верхние… Wikipedia

Обзор радиоизотопных термоэлектрических генераторов

Обзор радиоизотопных термоэлектрических генераторов

Мейсон Цзян
15 марта 2013 г.

Представлено как курсовая работа для Ph341, Стэнфордский университет, зима 2013 г.

Введение

Фиг.1: Схема типичного радиоизотопа термоэлектрический генератор. (Любезно предоставлено НАСА.)

Ядерные процессы давно используются для производство тепла и электроэнергии для нужд энергетики. В большинстве из них случаях, как методы генерации, так и возможные приложения являются часто ассоциируется с крупномасштабными сооружениями (электростанциями) и распространение (национальное использование). Однако действительно есть гораздо меньшие масштабные ситуации, связанные с производством энергии с использованием ядерных процессы.Один из таких примеров — использование радиоизотопа. термоэлектрические генераторы (РИТЭГ). РИТЭГи — это устройства, преобразующие отработанное тепло, выделяемое процессами радиоактивного распада, в пригодное для использования электроэнергии и часто устанавливаются в космических объектах, которые требуют энергии и других удаленных структур / машин, которые не могут получить энергоэффективно любым другим способом. К ним относятся спутники, зонды, и отдаленные маяки. В идеале РИТЭГи устанавливаются в системах под некоторые из следующих обстоятельств:

1. Невозможно постоянно обслуживать и обслужено

2. Не может вырабатывать солнечную энергию дельно

3. Необходимо продолжать работу без помощи человека на длительный срок

4. Минимальное взаимодействие с человеком

Исходя из этих обстоятельств, основное применение РИТЭГов находится в полностью автоматизированных системах, которые не будут контактировать с людьми для периоды времени дольше, чем у других источников энергии, таких как батареи и топливные элементы, могут выдерживать и в условиях окружающей среды, которые не способствует производству энергии естественными способами (солнечными, ветровыми и т. д.)). В Ниже представлен обзор радиоизотопных термоэлектрических генераторов. включая описания их конструкций и того, как они работают, некоторые примеры современных приложений и несколько комментариев к их общим безопасность.

Дизайн

Типовая конструкция RTG на самом деле относительно простой и понятный, состоящий из двух важнейших компонентов: топлива который будет радиоактивно распадаться и большой набор термопар для преобразовывать тепло в электричество. Рис. 1 представляет собой разрез архетипический современный РИТЭГ, демонстрирующий все детали интерьера.Топливо расположены за слоем теплоизоляции и футерованы термопары в модулях по бокам РИТЭГа. В частности, это изображение показывает многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG), которые мы еще обсудим позже.

Выбор топлива для РИТЭГов, конечно, не мелочь; есть несколько критериев, которым должны соответствовать изотопы чтобы баллотироваться в качестве кандидатов. Фактически, первоначальные исследования, проведенные доктора Бертрама Бланке о разработке РИТЭГов оценено более 1300 радиоактивных изотопов для проекта, но обнаружено, что только 47 из них подходящие характеристики.[1] Эти характеристики включают:

1. Способность производить высокую энергию радиация

2. Склонность к радиационному распаду тепло

3. Обладание длительным периодом полураспада для непрерывного производство энергии

4. Большая тепловая мощность к массе (или плотности) коэффициент

Первый фактор довольно очевиден и просто констатация того факта, что любой изотоп, выбранный в качестве топлива, должен быть способен выделять достаточно энергии в процессе распада, чтобы служить практичный и достаточно плодотворный источник для термоэлектрического преобразования.Этот одна характеристика не исключает многих изотопов, но следующая черта возможность производить тепло радиационного распада — более строгий руководство.

Тепло, связанное с большинством радиоактивных распад происходит в результате поглощения продуктов распада в различные материалы и вызывающие тепловое движение атомов. Для компактного устройства, такого как RTG, эффективное выделение тепла должно происходить на относительно небольшая шкала длины в пределах стенок устройства. Это прямо означает потребность в продуктах распада с коротким замыканием. длины поглощения.Рассмотрение различных типов радиоактивного распада (альфа, бета, гамма), порядок длин поглощения излучения от от самого короткого до самого длинного — это альфа, бета, а затем гамма. Это значит, что на конечной длине материала, содержащегося в РИТЭГе, наибольшее количество тепла будет производиться альфа-распадом. Поэтому при выборе подходящего Топливо РИТЭГ, лучше всего находить изотопы, распадающиеся с альфа-излучением первый. Однако следует отметить, что изотопы, дающие бета и гамма-излучение тоже может быть жизнеспособным кандидатом, если материалы используются для поглощения и преобразования в тепло для этих виды излучения.

Далее следующий критерий выбора топлива длительный период полураспада. Учитывая, что большинство РИТЭГов окажется в изолированном среды с очень небольшим человеческим присутствием и, следовательно, шансы на повторное топливо, потребность в изотопе, который может непрерывно производить энергию для довольно очевидны длительные периоды времени. Конечно точный изотоп Требования к периоду полураспада будут варьироваться в зависимости от ситуации, но обычно желательны более длительные периоды полураспада, ведущие к устойчивому уровню энергии производство.Последний параметр для выбора приемлемого изотопа: в основном заявление об эффективности размера. Для создания компактного устройства RTG, каждый элемент должен быть достаточно маленьким, включая горючее. Четный если конкретный изотоп соответствует всем вышеперечисленным критериям для топлива выбор, если требуется чрезмерное количество вещества для производства необходимая энергия, он будет менее привлекательным. Для РИТЭГов, которые в конечном итоге в небольших внеземных транспортных средствах / приложениях, вес и эффективность в конечном итоге становятся наиболее важными факторами.

Исходя из всех вышеперечисленных факторов, наиболее Часто используемые изотопы для топлива РИТЭГов включают плутоний-238 (Pu-238), Стронций-90 (Sr-90) и кюрий-244 (Cm-244) с наибольшим содержанием Pu-238. цитировал топливо на большинстве ресурсов о РИТЭГах. На самом деле частое использование Pu-238 для РИТЭГов, включая его использование почти в двух десятках космических миссий, привела к недавней нехватке сильно зависимого материала. [2] Пу-238 удовлетворяет всем указанным выше требованиям к топливу РИТЭГ с высокой выход излучения, в основном каналы альфа-распада и, следовательно, низкая экранировка потребности, очень долгий период полураспада 88 лет и упакованные топливные гранулы в размер зефира, как показано на рис.2. Другие изотопы могут также служат топливом, но имеют ряд недостатков по сравнению с Pu-238, включая дополнительные требования к экранированию из-за не-альфа радиационный распад, более короткий период полураспада и, как правило, меньшее излучение выход.

С учетом критериев топлива для РИТЭГов, обсуждение другого важного компонента РИТЭГов — термопар. Как только изотопная топливная таблетка установлена ​​в РИТЭГ, она начинает разлагаться. радиоактивно, создавая тепло, которое собирается за счет распределения тепла блоки.Эти блоки затем отправляют тепло на наборы термопар, которые преобразовывать тепло в полезное электричество. Термопары уже давно в использовании и не являются особенно сложными или зарождающимися. Они полагаются на единственный простой принцип, названный эффектом Зеебека, впервые обнаруженный Thomas Seebeck в 1821 г., который отмечает, что дифференциал температура между двумя концами приведет к электрическому напряжению и наоборот. Таким образом, если устройство может быть сконструировано для достижения сильного градиент температуры в электропроводящем элементе, тогда разность напряжений может быть вызвана вместе с полезным электрическим текущий.Обычно это требует использования материалов с низким тепловым проводимость, что позволит обеспечить большую разницу температур накапливаются между двумя концами и обладают высокой электропроводностью, так что токи могут легко течь. В настоящее время термопары, используемые в РИТЭГах, содержат высокоэффективные термоэлектрические материалы, такие как теллурид висмута (BiTe), теллурид свинца (PbTe), теллуриды, содержащие сурьму, германий и серебро (TAGS) и кремний германий (SiGe). [3] Эти материалы поглощают тепло, выделяемое изотопным топливом РИТЭГа, создают резкий перепад температур из-за их низкой теплопроводности, а затем производят электрические токи, которые выводятся РИТЭГом на элементы, требующие питания.

Несмотря на простую реализацию термопары в РИТЭГах, основным недостатком их использования является их низкая эффективность преобразования тепла в электрическую энергию. Коэффициенты конверсии для перечисленные выше материалы обычно находятся в диапазоне от 5 до 9%. [4] Хотя существуют и другие варианты, очень немногие из них соответствуют низкой стоимости, низкой вес и простота использования термопар.

Приложения

Простая конструкция РИТЭГов обуславливает их утилизацию. во многих приложениях, соответствующих параметрам, перечисленным во введении, как на Земле, так и в космосе.На Земле РИТЭГи использовались в беспилотных таких объектов, как сотни старых, заброшенных русских маяков и различные объекты арктического мониторинга по заказу США. [5,6] Ключи к эти наземные применения заключаются в том, что РИТЭГи были размещены в удаленных области, к которым люди не часто обращаются для обслуживания и используемые в объекты, которые останутся на своих местах в течение длительных периодов время, длящееся десятилетиями. Это оправдывает использование этих потенциально опасные атомные ритэги на Земле, сводящие к минимуму опасность для человека существа.Элемент безопасности РИТЭГов кратко будет рассмотрен в следующей статье. раздел.

Наиболее результативное использование РИТЭГов было в множество межзвездных проектов, в том числе довольно большое разнообразие космические зонды, отправленные на Луну, полеты к внешним планетам Солнечной Такие системы, как Pioneer и Voyager, а в последнее время — роботизированный вездеход. Любопытство отправлено на Марс. [7-9] Установка РИТЭГа на Марс. Ровер здесь особенно интересен, поскольку дает возможность обсудить самую современную итерацию космических РИТЭГов, названную многоцелевой. миссия радиоизотопных термоэлектрических генераторов (ММРТГ).

Функционально MMRTG фактически сохраняет то же самое ингредиенты, как и все другие РИТЭГи, описанные выше, даже с использованием Pu-238 в качестве их источник радиационного топлива. [9] Это свидетельство истинного надежность и эффективность оригинальной идеи и модели РИТЭГа. Пожалуй, единственное серьезное обновление — это использование более новых и улучшенных термоэлектрические преобразователи, а именно устройства PbTe / TAGS, предназначенные для выжать от 100 до 125 Вт электроэнергии из Pu-238 топливные пеллеты в течение 14 лет.[10,11] Этот дизайн MMRTG имеет надежно работает Curiosity с момента его приземления 6 августа 2012 г. и скорее всего, будут использоваться в будущих космических аппаратах и ​​модулях.

Безопасность

Как и при реализации любого атомного процессы в функционирующие устройства, всегда есть беспокойство о человеческих безопасность и радиоактивное загрязнение. Несмотря на то, что РИТЭГи предназначены для функционируют в отдаленных средах с малочисленным населением, беспокойство не совсем беспочвенное, так как есть много вопросов относительно случая утечки топлива РИТЭГа или возможных взрывов при запуск РИТЭГов в космос.В худшем случае из этих В таких ситуациях может наблюдаться значительное радиоактивное загрязнение окружающая среда, а также возможность радиационного ущерба для человека. Это делает использование и запуск РИТЭГов как минимум полусспорным. Однако на практике применяются меры безопасности, чтобы минимизировать риски радиоактивного загрязнения от РИТЭГов. Например, в НАСА миссия на Сатурн с зондом Кассини-Гюйгенс, изотоп РИТЭГ топливо хранилось в высокопрочных блоках графита и окружено слой металлического иридия, чтобы снизить риск случайного взрывы.[12] Эти графитовые блоки оказались успешными в предотвращение радиационного заражения, как в случае с прославленным провалом Посадка Аполлона-13 в 1970 году, который оставил свой РИТЭГ в океане после вернуться на Землю, но без обнаруживаемого загрязнения плутонием. [13] В в итоге, несмотря на потенциальные радиационные риски, преимущества использования РИТЭГов намного перевешивают все остальные факторы.

Заключение

Использование РИТЭГов — прекрасный пример применение ядерных процессов в меньших масштабах.Они широко реализованы в космических проектах, требующих энергии там, где ресурсы для мощности скудны наряду с земными проектами в областях с очень мало человеческого присутствия. Использование РИТЭГов будет только увеличиваться в будущем, поскольку они являются эффективными источниками энергии для конкретных ситуаций, хотя различные источники топлива должны быть обнаружены и эффективно интегрированы с постепенным истощением Pu-238.

© Мейсон Цзян. Автор дает разрешение на копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях.Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] B.C. Blanke et al. , «Ядерная батарея. Сводный отчет о типах термопар, «Monsanto Research Corporation», MLM-1127, 15 января 62.

[2] Д. Крамер, «Нехватка плутония-238 ставит под угрозу Миссии НАСА по планетарной науке, Physics Today 64 , No. 1, 24 (2011).

[3] Г. Р. Шмидт, Т. Дж. Сатлифф и Л. А. Дудзински, «Радиоизотопная энергия: ключ к успеху» Технологии для исследования дальнего космоса «в Радиоизотопах — Приложения в физических науках , изд.Н. Сингх (InTech, 2011), стр. 419.

[4] Энергоэффективные технологии для Пеший солдат (National Academy Press, 1997), стр. 218.

[5] М. К. Сневе, «Пульт Контроль, Бюллетень Международного агентства по атомной энергии. 48 , № 1, 42 (2006).

[6] «Источники энергии для удаленных арктических приложений», Управление оценки технологий США, OTA-BP-ETI 129, июнь 1994 г.

[7] Д. Харланд, Аполлон-12 — На берегу океана Storms (Springer, 2010), стр.269.

[8] Г.Л. Беннет, «Космическая ядерная энергетика: открытие Final Frontier », Am. Ins. Aero. Astro., AIAA 2006-4191, июнь 2006.

[9] W.J. Hennigan, «Марс Марсоход использует ядерную энергию для путешествия по Красной планете, Лос «Анджелес Таймс», 5 августа 12,

[10] Ф. Ритц и К. Э. Петерсон, «Многоцелевой Обзор программы радиоизотопных термоэлектрических генераторов (MMRTG), » Proc. 2004 IEEE Aerospace Conf (IEEE, 2004).

[11] А. К. Мисра, «Обзор программы НАСА по Разработка радиоизотопных энергетических систем с высокой удельной мощностью », Am.Inst. Аэро. Astro., AIEE 2006-4187, Июнь 2006г.

[12] J.A. Румерман, «Сборник исторических данных НАСА» Том VII Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства НАСА SP-2009-4012, 2009 г., стр. 741.

[13] W. J. Broad, «Сатурн Использование Миссией плутониевого топлива вызывает предупреждения об опасности », Новый York Times, 8 сентября 97 г.

Удельная теплота и скрытая теплота

Удельная теплота и скрытая теплота

• Удельная теплоемкость: = энергия, необходимая для изменения единицы массы материала на 1 ° C.Единицы: энергия на единицу массы на градус.
• Скрытая теплота = энергия, необходимая для изменения состояния (газ, жидкость, твердое тело) единицы массы материала. Единицы: энергия на единицу массы.

И удельная теплоемкость, и скрытая теплота являются свойствами данного материала. Другими словами, каждый раз, когда материал нагревается / охлаждается, независимо от того, насколько быстро и каким процессом нагрева, передается одно и то же количество тепла для достижения одного и того же состояния.

Изменение энергии вещества:

Для повышения / понижения его температуры:
DE = C _p M DT

Чтобы изменить его состояние:
DE = LM

где
DE = изменение энергии
DT = изменение температуры
M = масса
C _p = удельная теплоемкость
L = скрытая теплота

Энергия должна быть добавлена

• для повышения температуры
• чтобы расплавить
  
• чтобы испарить

Энергия высвобождается, когда вещество

Единицы энергии:

• эрг (1 эрг = 1 г см ² с ^-2 )
• Джоуля (1 Дж = 1 кг · м ² с ^-2 = 10 ⁷ эрг)
• калорий (1 кКал. = 4.184 Дж)

Полная энергия для повышения температуры 1,0 кг воды с 10 ° C до 110 ° C

C _p ^вода = 4,2 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
C _p ^пар = 2,0 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
л _{испарение} = 2,3 x 10 ⁶ Дж кг ^-1
M = 1 кг

DE = энергия для нагрева воды до точки кипения +
энергия для изменения состояния +
энергия для повышения температуры пара
= C _p ^вода MDT + L _{испарение} млн + C _p ^пар MDT
= (4.2 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1 ) (1 кг) (90 ° C) + (2,3 x 10 ⁶ Дж кг ^-1 ) (1 кг) + (2,0 x 10 ³ Дж кг-1 ° C ^-1 ) (1 кг) (10 ° C)

= 2,7 x 10 ⁶ Дж

Общая энергия, выделяемая в срединно-океанических хребтах образование новой океанической коры

C _p ^{базальт} = 1,4 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
C _p ^магма = 1.0 x 10 ³ Дж кг ^-1 ° C ^-1
L _{плавление} = 4,0 x 10 ⁵ Дж кг ^-1
Температура магмы при извержении = 1300 ° C
Точка плавления 1200 ° C
Температура морской воды = 0 ° C
Длина гребня = 60000 км = 6 x 10 ⁷ м
Толщина коры = 5 км = 5 x 10 ³ м
Средняя скорость растекания 2 см в год ^-1 = 2 x 10 ^-2 м год ^-1
Плотность базальта 3 x 10 ³ кг м ^-3

1.Масса затвердевшей магмы (в год) = объем x плотность
= длина гребня x толщина коры * скорость распространения * плотность
= (6 x 10 ⁷ м) (5 x 10 ³ м) (2 x 10 ^{— 2} м год ^-1 ) (3 x 10 ³ кг м ^-3 )
= 2 x 10 ¹³ кг год ^-1

2. DE = энергия для затвердевания и охлаждения коры (в год)
= энергия для охлаждения магмы до точки плавления +
энергии для затвердевания магмы +
энергии для охлаждения базальта до температуры воды океана

DE = C _p ^магма MDT +
L ^{_{плавление}} M +
C _p ^{базальт} MDT
= (1.