Методы преобразования энергии электрогидравлического удара и кавитации жидкости в тепло и иные виды энергии

Научно-технические статьи, патенты,
технологии, изобретения, инновации

Методы преобразования энергии электрогидравлического удара и кавитации жидкости в тепло и иные виды энергии

Статья посвящена анализу и обоснованию нового перспективного направления Энергетики, основанного на полезном использовании электрогидравлического эффекта Юткина и кавитации для малозатратного получения тепловой, механической и электрической энергии. Предложены новые оригинальные эффективные бестопливные электрогидродинамические турбины, двигатели, насосы, теплогенераторы и электрогенераторы, нового поколения, с минимальным потреблением электроэнергии для их работы, и не имеющие аналогов в мире. Их применение позволит резко удешевить технологии получение тепловой, механической и электрической энергии посредством использования внутренней энергии жидкостей, воздуха и из внешней энергии окружающей среды. Это позволит радикально усовершенствовать и упростить существующие теплоэнергетические установки и двигатели для вех видов транспорта. Технологии запатентованы.

Как получить дешевое тепло?

Эффект кавитации в жидкости уже реально используется для получения тепловой энергии /3-6/. Известны и уже достаточно широко применяются кавитационные теплогенераторы (КТГ), Потапова, Ларионова, Петракова и др , в том числе вихревые, роторные и прочие, основанные на полезном использовании явления выделения тепловой энергии при кавитации в жидкости. Главным недостатком КТГ является наличие мощного электродвигателя. Тем не менее , такие кавитационные нагреватели, основанные на гидродинамическом способе нагрева жидкостей, нашли достаточно широкое применение, поскольку лишены многих существенных изъянов, присущих классическим нагревателям, использующих электрическиеТЭНы. В частности, потому что с их помощью можно нагревать практически любые жидкости, в то время как последние –ТЭНы - весьма требовательны к качеству подогреваемой воды. Вместе с тем, их КПД может быть весьма высоким, поскольку "потери" электрической энергии в насосе (с КПД~70 %) полностью идут на нагрев рабочей жидкости.

По данным исследователей уже получены КТГ с коэффициентом эксергии более 1 /3-6/.


Конструкция бестопливного устройства получения тепловой энергии от эффекта кавитации достаточно проста. Устройство (рис.1) содержит электродвигатель 1, насос 2, трубопровод 3, образующий замкнутый контур теплоснабжения, кавитатор 4 в виде сопла Лаваля, доливное устройство 5. Суть работы этого устройства получения тепла также проста. Через трубку кавитатора 4 с каналом переменного сечения проходит под давлением поток воды (или иной жидкости). Он в таком устройстве (кавитаторе) испытывает растяжение, рвется, в нем образуются полости(газовые, воздушные пузырьки), которые тотчас схлопываются со все возрастающей скоростью. Явление это носит название кавитации. Как показывают многочисленные эксперименты, в процессе схлопывания этих газовых пузырьков и выделяется аномальная тепловая энергия. Чем выше давление жидкости на входе кавитатора, тем мощнее кавитация и тем больше тепла образуется, тем эффективнее теплогенератор. Кавитацию в трубе можно получать по-разному. Но лучше всего, для этих целей подходит именно модернизированное сопло Лаваля. Дело в том, что в отличие от прочих типов кавитаторов, такое сопло никогда не засоряется, даже если в потоке окажутся механические частицы. Вполне понятно, что для получения кавитационного нагрева жидкости по такой схеме нужен электронасос на мощность, соизмеримую с вырабатываемой тепловой мощностью.

Иным принципиальным недостатком этих безусловно прогрессивных теплоэнергетических кавитационных установок является также наличие громоздкого дорогого электродвигателя, привода ротора -насоса, снижающих надежность и к.п.д. устройства и создающих большие трудности эксплуатации и обслуживания, в частности, герметизации конструкции.

Радикальное совершенствование кавитационных генераторов

Для того, чтобы осуществить технологический прорыв в данной сфере – необходимо резко снизить потери электроэнергии в известных кавитационных теплогенераторах (КТГ), т.е. устранить громоздкий и прожорливый электродвигатель насоса.

Возникает главный вопрос - как это сделать и чем его заменить? Как создать давление и кавитацию жидкости в КТГ вообще без электромашинного насоса, как резко повысить кавитацию и тепловыделение от ней, как создать полностью автономный теплогенератор, вообще без потребления внешней электроэнергии на работу насоса и др.?

Краткий ответ таков - надо одновременно и умело использовать эффект Юткина и кавитационный эффект. Ниже мы рассмотрим принцип работы и конструкции таких КТГ-устройств –бесконтактных теплогенераторов нового нового поколения. А вначале напомним суть электродинамического эффекта Юткина.

Электрогидравлический эффект Юткина и его физическая сущность

Этот аномальный электрогидроэффект открыт русским инженером Юткиным Л.А. /1/.

Электрогидравлический ударный эффект (ЭГД- эффект) возникает в жидкостях, например в воде, при электрическом разряде в них, и представляет собой электрический взрыв в жидкости, и практически мгновенное выделение энергии в заданной точке /1/. Количество и скорость выделяемой кинетической и тепловой энергии в зоне электрического разряда, зависит от многих причин, в том числе, от параметров электрического разряда и свойств жидкостей. При этом волну сжатия в жидкости, возникающую при интенсивном испарении жидкости в зоне разряда и расширении пара в электродуговом промежутке, можно вызвать как одиночным мощным импульсным электрическим разрядом между электродами, помещенными в жидкость, так и последовательной серией импульсов. Мощность электрического разряда повышают за счет накопителей электроэнергии.

Известные применения эгд-эффекта Юткина

Данный эффект уже нашел широкое применение в промышленности /1/. Электрогидроимпульсная (ЭГИ) технология, основанная на нем, заняла прочное место в промышленности как один из современных технологических процессов. Она позволяет непосредственно использовать электрическую энергию для создания гидродинамических возмущений с целью обработки материалов. Электрогидравлический удар применяется при холодной обработке металлов, при разрушении горных пород, для диамульсации жидкостей, интенсификации химических реакций и т.д.

О уникальных возможностях применения экг-эффекта Юткина в энергетике

Однако этот уникальный эффект аномального выделения энергии из жидкости в момент электрического разряда в ней имеет огромные скрытые возможности и новые неожиданные широкие сферы полезного применения благодаря своей универсальности и аномальной энергетике, и вполне может быть, например, эффективно применен и в теплоэнергетике, для бесконтактного получения дешевой тепловой энергии и для создания нового экономичного бестопливного движителя на многих видах транспорте для преобразования и полезного аномальной энергии ЭГД-удара в тепловую, механическую и электрическую энергию. Об этом ниже.

Методы преобразования энергии эгд - удара в иные виды энергии

Как эффективно преобразовать энергию этого электрогидравлического удара в иные виды энергии?

Совместное использование эффекта ЭГД- удара и эффекта кавитации позволяет получить малозатратным способом тепловую энергию из внутренней энергии жидкости. Простейшая конструкция и принцип работы такого кавитационного ЭГД-теплогенератора пояснены на рис.2. Устройство проверено ранее на макете в лабораторных условиях;

Энергию электрогидравлического удара жидкости в рабочей камере можно достаточно просто преобразовать в механическую энергию движения жидкости, например в экономичных бестопливных электроразрядных турбинах, насосах и иных движителях нового поколения(рис.3, 4, 5);

В простейшем случае это комбинация электроимпульсной водяной турбины и электрического генератора на ее валу или получение пара посредством ЭГД-геплогенератора и последующее преобразования его тепловой энергии, например, стандартным турбогенератором. Возможны и иные методы, получения электроэнергии, например, прямым электрогидродинамическим способом при условии импульсной электрической зарядки нейтральных жидкостей или магнитогидродинамическим способом при условии достаточной электропроводности жидкости;


г) одновременное бестопливное малозатратное получение тепловой, механической и электрической энергии

Цель достигается комбинацией методов и устройств по вышеперечисленным методам п.п. а)-в);

д) сжигание любых жидкостей, через и диссоциацию пара ЭГД -методом превращение его в топливный водородосодержащий газ с последующим ссжиганием

Возможное и эффективное полезное применение такой оригинальной электрогидродинамической установки –в системе эффективной очистки сточных вод, поскольку благодаря такой малозатратной и мощной ударной кавитации происходит эффективное выделение газов, например, углеводородов и H

из сточных вод и дробление частиц в потоке жидкости, ее обеззараживание, а в сочетании с вихревым сепаратором обеспечивается эффективное удаление и переработка сопутствующих отходов , из этих сточных вод в топливные газы.

Рассмотрим эти методы преобразования энергии ЭГД-эффекта подробнее.

Способ регулирования силы давления и мощности эгд-удара и его применение в электрогидродинамических преобразователях

Как эффективно управлять параметрами электрогидродинамического удара(ЭГД-удара) и процессами преобразования его энергии в иные виды энергии? Это сделать, на наш взгляд, технически - достаточно просто /7/.

Регулирование мощности, интенсивности и периодичности электрогидравлического удара и давления в жидкости например на рабочий орган, обеспечивается изменением параметров электрического разряда, например, амплитудой и частотой электрических импульсов /2/. Этот способ заключается в осуществлении внутри объема жидкости, в рабочей камере, регулируемых по мощности высоковольтных электрических разрядов с образованием вокруг зоны разряда гидравлических давлений пара вместе с жидкостью передающей эти удары на размещенный в рабочей камере рабочий орган, например, водяную турбину.

Таким образом, регулировать силу, частоту и длину перемещения рабочего органа, например поршня электрогидродинамического насоса, двигателя, или скорость вращения и мощность на валу необычной электрогидротурбины можно изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов в жидкости.

Причем, в ряде вариантов, момент возникновения электрического разряда в жидкости синхронизируют с положением рабочего органа. Например, эта синхронизация подачи импульсов напряжения, вероятно, требуется в необычных электроводяных поршневых насосах, двигателях частоту и мощность возвратно-поступательного движения свободно-ходового поршня такого бестопливного электроводяного двигателя осуществляют путем регулирования частоты и мощности поочередных электрогидравлических ударов через жидкость по обе рабочие его стороны /2/. Например, этой синхронизации положения вообще не требуется для конструкции электрогидротурбины (рис.4).

Бесконтактные кавитационные теплогенераторы

Рассмотрим наиболее простые варианты конструкций таких КТГ (рис.2,3)

Использование в качестве малозатратного бесконтактного электрогидродинамического насоса, основанного на использовании эффекта Юткина, позволяет радикально усовершенствовать и упростить кавитационный теплогенератор, поскольку становится вообще ненужным электродвигатель насоса. Такой новый простейший бесконтактный эффективный теплогенератор с фиксированным в пространстве и повторно-кратковременным электрическим разрядом в жидкости, показан на рис. 2.

Конструкция этого несложного устройства (рис.2) содержит всего три основных простых бесконтактных элемента – емкость с жидкостью(с воздушной полостью), электрический разрядник(пару электродов 4,5), введенные в эту жидкость, и кавитатор, например, простую перфорированную пластину или замкнутые перфорированные поверхности 8,9 с разными диаметрами и фасками, образующие концентрические простые сопла Лаваля. Кавитаторы размещены внутри корпуса 1 (рис.2). На электроды 4,5 через электрический накопитель электричества 10 присоединен генератор мощных электрических импульсов 11, запитанный от первичного источника 12, причем амплитуда и частота импульсов напряжения регулируется посредством устройства управления 13. На входы управления генератором импульсов 12 присоединены выходы датчиков температуры 14.

Принцип работы и сущность процесса генерации тепла данным кавитационным ЭГД-ТГ устройством (рис.2)состоит в том, что в результате электрических разрядов в жидкости и последующего за ним электрогидравлических ударов возникает кавитация и жидкость нагревается. Дело в том, что вследствие циклических электрических разрядов в жидкости, между электродами образуется плазменная зона 15 и затем в этой зоне практически мгновенно возникает паро-газовая полость высокого давления, с энергией в десятки раз - больше чем потраченная на электрический разряд в ней. Эта выделенная в процессе электрической молнии и ЭГД-удара -энергия давления пара и химическая энергия H-газа из жидкости, в ее полости, и высвобождаемая в момент взрыва H- парогаза. В результате, поскольку после каждого импульсного электрического разряда в жидкости образуется новая Н - паровая полость, то следует новый взрыв после поджига Hи последующая волна давления жидкости. При движении этой волны образуется мощная кавитация на перфорированных кавитаторах 8,9. Вследствие интенсивного схлопывания кавитацонных пузырков, и сгорании H

- парогаза в жидкости выделяется значительная тепловая энергия, причем интенсивность кавитации в этом методе существенно выше, чем в роторных и вихревых ТГ, при неизменных затратах электроэнергии. Интенсивность тепловыделения ЭГД-ТГ в жидкости регулируют частотой импульсов напряжения, их амплитудой и длительностью импульсов . Возможен и непрерывный режим работы такого необычного электронагревателя Энергетическая эффективность и интенсивность тепловыделения в жидкости при таком методе ее нагрева, зависит не только от параметров электрических разрядов в ней, но и от свойств самой жидкости и от .конструкции импульсного ЭГД-ТГ /2/.

Предлагаем более производительный вихревой ЭГД- магнитотеплогенератор с вращением электрической дуги 9 в жидкости 2 и получением от нее, ЭГД ударной волны и от кавитации- интенсивной тепловой энергии. Такая оригинальная конструкция ТГ показана на рис. 3. В случае выполнения одного из электродов или обоих электродов 1, 3 кольцевыми(цилиндрическими) и при наличии этих немагнитных стенок цилидрической электроразрядной камеры, 1 и подведения к ним через электроды 4, 5 постоянного напряжения появляется возможность внешним магнитным полем, например от сильного кольцевого или дискового постоянного магнита 7, размещенного параллельно плоскости кольцевого электрода привести электрическую дугу во вращение, причем с высокой скоростью, вплоть до скорости звука и выше, Т.е. предельно интенсифицировать ЭГД-эффект для создания постоянной ударной волны в жидкости и возникновения кавитации в кавитаторах 8, совмещенных с перфорацией внутренниих поверхностей стенок 1, 3 что позволит упростить конструкцию ТГ и получить при ЭГД ударной волне при вращении электрической дуги интенсивную кавитацию. В результате вращения электрической дуги 8 и сама жидкость придет во вращение, что позволит в целом резко повысить тепловыделение как от ЭГД-ударных волн жидкости , так и от интенсивной кавитации .при соприкосновении со перфорированной стенкой 3 При определенной , например конусной конструкции электроразрядной камеры возможны совмещенные режимы ЭГД –реверсивного насоса-теплогенератора реверса. Для реверса направления вращения жидкости необходимо осуществить реверс полярности напряжения на электродах 1, 3 путем переключения полярности напряжения от источника электроэнергии.

Простейший электрогидрокавитационный теплогенератор

На основе совмещения эффектов электрогидродинамического удара и кавитации вполне возможно создание простого по конструкции теплоэлектронагревателя на 3-5 квт. и с использованием стандартного автомобильного электрозажигания, при его электропотреблении всего 200-300 ватт электроэнергии от аккумуляторной батареи. Он представляет собою небольшую ЭГД-ударную установку, выполненную например по схемам 2,3, и содержащую цилиндрическую емкость с водой, обычные стандартные автомобильные свечи зажигания, ввернутые в его корпус, и электрически присоединенными к обычной системе электронного зажигания от автомобиля, содержащей аккумуляторную батарею, накопители электроэнергии, в виде штатной автомобильной катушки индуктивности и электролитического конденсатора), и кавитационными устройствами, размещенными внутри нее, например, перфорированными экранами, выполненными, например, в виде коаксиальных перфорированных разными по диаметрам отверстиями по поверхностям металлических цилиндров. Такое конструктивное совмещение устройства электрогидравлического насоса и кавитаторов с одновременным использованием их функций позволяет вообще устранить электрический двигатель насоса в конструкции этого необычного бесконтактного теплогенератора и повысить эффективность получения тепла и его надежность.

Для более эффективного теплоэнерговыделения из жидкости ЭГД- способом в совокупности с кавитационным эффектом нами предложены разные варианты каскадных кавитационноно-электрогидронагревательных установок.

Двухступенчатый ЭГД- теплогенератор состоит из двух ЭГД - насосов 1, 2, содержащих ударные камеры 3, 4, с конусами 32-35, и перфорированными кавитаторами 28-31, несколько ЭГД - ускорителей в виде улиточных завихрителей 9-11 присоединенных к конусам 32-35. Трубопроводы 27 соединяют узлы этой необычной тепломагистрали в замкнутую систему. На рис 3 радиаторы не показаны, но они тоже оригинальные и совмещены с дополнительными кавитаторами типа сопел Лаваля. В таком ЭГД-ТГ также может быть реализован режим вращения электрической дуги, при его модернизации по схеме (рис.3).

Более подробно конструкции пояснена в под рисуночных обозначениях.

Но возможны и еще более простые в конструкции и реализации и экономичные методы получения дешевого тепла, например, с использованием комбинации эффектов кавитации и гравитации. Об этом ниже.

Простейшие кавитационно-гравитационные теплогидрогенераторы

При наличии исходного потока жидкости тепло от него получить еще проще.

Для этого надо только одновременно и эффективно использовать гравитацию и кавитацию для получения дешевой тепловой энергии. Например, на базе обычных гидроэлектростанций.

Кавитационные тепловые ГЭС

Мощный поток воды на плотинных ГЭС нам создает Природа благодаря силе гравитации практически бесплатно и постоянно. Остается только применить кавитаторы. Нередко, особенно зимой, до 50% электроэнергии тратится на обогревание домов в близлежащем районе. В случае преобразования части падающего потока воды от плотины посредством кавитационных сопел, появляется уникальная возможность прямого получения кавитационного тепла на ГЭС, поскольку на каждый килоджоуль кинетической энергии падающего потока посредством кавитации можно получить 1,5 / 0,84 / 0,6 = 2,8 кДж тепла!

Если же учесть, что кавитатор куда дешевле турбогенератора, становится ясно, сколь выгодны такие теплогенераторы и для гидроэнергетики.

Кавитационно-струевый микротеплоэлектрогенератор

На описанных выше принципах сочетания эффектов гравитации и кавитации можно достаточно легко сделать такую необычную простую кавитационную микротеплоэлектростанцию даже в домашних условиях. Например, можно почти дармовой для владельца квартиры (тем более если нет счетчика потребления воды) поток холодной воды под напором из водопроводного крана пропускать через кавитатор, например, кавитационное сопло Лаваля, и через микротурбинку, с его последующей трансформацией в тепло и электроэнергию, например посредством микро-ГЭС, и последующей многократной циркуляцией нагретой жидкости по замкнутому контуру под действием силы гравитации и конвекции. Однако если такой струи жидкости исходно нет, то ее можно получить практически даром с использованием электрогиродинамического эффекта Дудышева /7/. Причем эту струю диэлектрической жидкости можно создать практически при минимальных затратах электроэнергии за счет взрывной инжекции электронов в жидкость моим электрогидравлическим кулоновским методом /7/. В случае использования этого электрогилравлического эффекта Дудышева – для получения дешевого тепла и электроэнергии можно вообще обойтись и без плотин и без водопроводных кранов, нужно только на пути такой искусственной кулоновской струи Дудышева поставить кавитатор и минигидротурбину с электрогенератором и организовать замкнутый цикл движения жидкости под действием силы гравитации. Полностью автономный источник дешевого тепла и электроэнергии готов к работе.

Его полезная тепловая и электрическая мощность определяются в процессе конструирования и изготовления параметрами конструкции и выбором режима работы.

Жидкость начнет, вследствие ее кавитации, быстро нагреваться и эта теплая вода может быть полезно использована, например, в быту для стирки, мытья посуды, ванной комнате, в летние периоды отключения теплой воды и т.д. Причем, такая минитеплоэнергетическая установка может быть и в несколько десятков киловатт тепловой мощности и поэтому быть полезно использована вплоть до автономного малозатратного автономного теплоснабжения и электроснабжения коттеджа.

Бестопливные малозатратные электрогидродвигатели эффект Юткина и прямой метод получение механической энергии и реактивной тяги жидкости вообще без топлива

Электрогидродинамический эффект Юткина открывает новые горизонты для создания различных суперэкономичных бестопливных движителей, работающих на воде, применимых, например, для транспортных моторов нового поколения.

Рассмотрим прямой метод преобразования электродинамического удара в давление и кинетическую энергию возвратно-поступательного движения поршня или вращения необычных автономных электрогидротурбин.

Этот эффект электрогидродинамического удара может быть вполне успешно применен в бестопливных электрогидромоторах и может быть использован на транспорте и в необычных безмашинных насосах. Поясним это на простом примере такого ЭГД-мотора(рис.5)

Рис. 5 Электро-гидравлический двигатель(ДУШЕС-2)

На рис.5 показана упрощенно конструкция такого поршневого электродинамического гидромотора. Состав элементов устройства энергосберегающего гидравлического мотора перечислен выше. Это весьма простое устройство получения кинетической энергии вращения от поступательного движения поршней 2, 4 основано на использовании потенциальной энергии электрического поля и эффекте ударного электрогидродинамического давления в жидкости(эффект Юткина).

Основная верхняя рабочая ЭГД-камера 1 заполнена жидкостью 9, например, водой, и снабжена электродом 11, электро-изолированном от нее. В результате подачи импульса напряжения от регулируемого блока высоковольтного напряжения (ПВН), запитанного от источника напряжения (например, бортовой аккумуляторной батареи (АБ) и электрического конденсатора 10 возникает электрический разряд через жидкость на внутреннюю поверхность корпуса этой камеры. В результате возникает скачок давления в в жидкости (ЭГД-удар), который вначале передается ею на первый малый упрочненный малый поршень 2. Далее электрогидродинамическое давление жидкости передается через поршень 2 и через воздушный демпфер 3 –редуктор давления основному рабочему поршню 4. Поршень 4 передает далее свою кинетическую энергию через шатун 5 и колен вал 6 рабочему приводу мотора, например, для вращения колес экономичного бес топливного электрогидромобиля. После полного оборота коленчатого вала 6 поршни 2, 4 возвращаются в исходное положение и процесс повторяется. Возможен как однотактный, так и двухтактный и многотактный режимы работы бестопливного ЭГД- двигатели такого типа, например, четырехтактный варианты конструкции такого поршневого гидромотора. В этом случае он содержит несколько электро-разрядных камерам. Анимацию работы этого необычного бестопливного электро-разрядного двигателя:

Частоту хода поршней регулируют частотой подачи высоковольтных импульсов от блока ПВН, а мощность гидромотора и момент на валу регулируют величиной ЭГД удара посредством регулирования силы тока и длительного электрического разряда в жидкости от этого блока или изменением электрической емкости конденсатора С (рис.3).

Это же устройство может быть использовано и как гидронасос для перекачки жидкости, например, поршнем 2 через полость 3 при неподвижном (застопоренном) поршне 4. Каналы ввода и вывода жидкости в это устройство в режиме поршневого насоса не показаны. В случае размещения индуктивной обмотки снаружи немагнитного корпуса 1 и магнитов на штоке или на самом поршне 4 получаем одновременно оригинальный магнито-электрический линейный генератор (на рис. 3 не показан). Этот мотор может быть использован и в качестве насоса или тепло нагревателя в случае замкнутого контура насоса. Работоспособность данного электро-гидромотора уже проверена ранее экспериментально. Для создания опытно- промышленного образца необходима полномасштабная НИОКР.

ЭГД- мотор- генераторы Дудышева (рис.6)

На основе эффекта Юткина вполне можно создать бестопливный вихревой или прямоточный водометный движитель-насос, например, посредством и на основе новой электрогидравлической турбины. Т.е. предлагается вначале преобразовать энергию ЭГД-удара в циклическое изменение давления жидкости в цилиндре 1 для приведения во вращательное движение необычной электроводяной турбины, а затем с ее помощью создать тягу и постоянный(импульсный) однонаправленный скоростной поток жидкости, через полую труду установленную например под днищем такого необычного водного транспорта. Аналогично можно создать устройство перекачки жидкости на основе этого необычного насоса. Раскрутка такой турбины достигается путем поочередных электрических разрядов через электроды, размещенные на лопатках электроводяной турбины, приводящим к возникновению электрогидравлических циклических ударов жидкости на этот оригинальный электрогидравлический винт Дудышева. Описание вариантов этих конструкции такой экономичного электрогидродинамического водяного движителя дано ниже. Такой способ более универсален, поскольку обладает намного более широкой сферой его применения. Потому что одновременно с электроимпульсной турбовинтовой тягой в жидкости появляется возможность получения электроэнергии при совмещении турбины с электрической машиной, а также возможно использование такого необычного устройства и в в качестве насоса.

Устройство электрогидравлической турбины (рис.6) содержит полый или герметичный в зависимости от назначения, металлический упрочненный цилиндр 1, водяную турбину 2 (пунктиром показана траектория вращения края ее лопаток 3, 4, 5 с общим валом 6 вращения и осью вращения 7. По внутренней поверхности рабочего цилиндра 1 размещены неподвижные обратные лопатки – отражатели - 8, 9, 10 и другие(всего на рис. 5 показано 6 таких лопаток-отражателей), присоединенные электрически к высоковольтному блоку 14 регулируемого напряжения через электрические изоляторы 11-13. Блок 14 присоединен к автономному источнику электроэнергии, например, к аккумуляторной батарее 15 и к электрическому накопителю конденсатору С, а по цепи управления блока 12 - к устройству управления 16.

На вход в этого управляющего устройства 16 могут быть присоединен датчики, например, датчик 17 (частоты вращения турбины или температуры жидкости ). Вал 6 турбины электрически заземлен. Лопатки 3, 4, 5 турбины 2 и лопатки отражателей 8-10 в точках их ближайшей сходимости имеют рабочий зазор, что позволяет турбине свободно вращаться на оси 7.

Он основан на создании циклических волн давления жидкости от ЭГД-эффекта на лопатки турбины. Вследствие того, что на неподвижные лопатки - отражатели 8-10 подан высоковольтный электрический потенциал, в этих взаимных крайних положениях лопаток турбины и отражателей –между ними периодически возникает электрический разряд в жидкости и электрогидравлический удар передается на лопатки турбины, который и приводит ее во вращение. Усилие и мощность на валу данной экономичной электро-разрядной водяной турбины зависит во многом от мощности и длительности электрического разряда. В случае использования полой цилиндрической камеры это устройство представляет собой водометный движитель –насос нового поколения и может быть использовано и на водном транспорте и для перекачки жидкостей например, в магистральных трубопроводах. В случае оснащения цилиндра 1 кавитаторами 18, например, жестко укрепленными в корпусе перфорированными прочными диафрагмами 16(показаны условно на рис. 5 на поперечном разрезе турбины- сеткой- мелкими клеточками) данное устройство становится автоматически вследствие одновременного использования эффекта кавитации –еще и экономичным кавитационным теплогенератором. Предельная скорость турбины обусловлена параметрами конструкции и свойствами жидкости.

Естественно, данная конструкция электроразрядной гидротурбины требует упрочнения и коррозионной стойкости всех лопаток устройства для повышения их надежности и долговечности в условиях электрохимических явлений массопереноса метаалла. Рациональным путем устранения этого эффекта разрушение материала лопаток является использование знакопеременного высокого напряжения на выходе блока 12, причем определенной частоты, превышающей на порядок и более частоту вращения этой турбины. Для обеспечения предельной скорости ее вращения и согласования ее скорости с рабочими скоростями стандартных электрогенераторов целесообразно использовать магнитные подшипники и магнитные редукторы /8/. В принципе, такой же энергоэкономичный способ является основой для создания бестопливного турбореактивного воздушного движителя для авиации, поскольку за счет циклических электрогазодинамических взрывов воздуха в полой камере можно обеспечить эффективное вращение высокоскоростной воздушной турбины за счет теплового и молекулярного расширения при этом воздуха (или иного газа) возможен и в атмосфере, например, посредством нового типа электрогазодинамического двигателя, как в авиации, так и в космических тяговых двигателях, например, для начала -малой и средней мощности.

Прямоточные реактивные бестопливные эгд - движители Дудышева

Наиболее привлекательно применение этого эффекта Юткина для создания прямоточных бесконтактных реактивных бестопливных ЭГД-движителей с получением прямой реактивной тяги струи жидкости вообще без турбины. Такие электрогидрореактивные движители весьма перспективны для осуществления эффективной реактивной тяги нового типа водометных реактивных двигателей водного транспорта и воздушного транспорта, а также для применения их в качестве насосов нового поколения (рис.7).

Простейший вариант этого двигателя показан на рис.7. Устройство такого реактивного водометного движителя содержит полый корпус 1 в котором размещена коническая полая камера с соплами 3, 4 и электроразрядная камера 2, содержащая центральный осевой электрод 5, введенный в нее через электроизолятор 6 и второй кольцевой электрод 7.

Снаружи электроразрядной камеры 3 размещен постоянный кольцевой магнит 11, причем центральный электрод 5 электрически присоединен к реверсивному преобразователю знакопостоянного напряжения 8, с возможностью регулирования параметров электрической дуги посредством устройства управления 10 присоединенного на вход управления напряжения блока 8, работающего от автономного источника электроэнергии 9. Отметим, что магнит 11 сориентирован полюсами относительно кольцевого электрода 7 так чтобы его силовые линии были перпендикулярны электрической дуги 12 для создания эффекта кругового вращения электрической дуги по периметру кольцевого электрода 7. Магнитное поле в плоскости перпендикулярной плоскости кольцевого электрода, необходимое для вращения электрической дуги, может быть создано и специальным соленоидом с его определенным размещением в пространстве в немагнитном герметичном корпусе (на рис. 7 не показан).

Принцип создания вращения электрической дуги был пояснен ранее на примере вихревого ЭГД-ТГ и показан в конструктивном исполнении на рис.3. Устройство содержит также подвижные диафрагмы 13 для создания отражения и для регулирования потока жидкости через канал полого движителя, а также зарядо-сборные электроды 14, присоединенные к электрической автономной нагрузке 15. Рассмотрим вкратце работу этого необычного прямоточного электрогидрореактивного движителя.

После подачи напряжения от блока 8 на электроды 5 и 7 в электроразрядной камере 2 возникает электрическая дуга 12 между ними. Вследствие силового электромагнитного взаимодействия электрической дуги 12 с магнитными силовыми линиями 17 ПМ 11 - дуга начинает вращаться по окружности кольцевого электрода 7 с звуковыми скоростями. Ее направление и скорость вращения регулируем по цепи регулятора 8. Одновременно по всему периметру кольца 7 возникает мощная волна давления вследствие непрерывного ЭГД- эффекта. Эта электрогидроударная волна давления в жидкости вследствие определенной конической конфигурации корпуса 1 и наличия диафрагм 13 порождает однонаправленную реактивную струю жидкости 16. Действительно, реактивная струя жидкости возникает в коническом сопле 4 после возникновения в жидкости непрерывного электрического разряда и при вращении электрической дуги 11 возникает непрерывная мощная ударная волна в направлении перпендикулярном плоскости вращения дуги 11 вследствие появления эффекта электрогидравлического удара жидкости и ее механической реакции воздействия на корпус 1 движителя. В результате судно 1 приходит в движение за счет этой реактивной струи жидкости 16 со скоростью V. При этом, вполне закономерно, согласно третьего закона Ньютона, возникают сила отдачи ударной волны от отражателей 13 и корпуса конического сопла, которая дополнительно повышает тягу реактивного движителя. Таким образом, можно сразу и непосредственно преобразовать энергию ЭГД-удара в реактивную струю жидкости, т.е. создать бестопливный электроводометный реактивный двигатель или малозатратный бесконтактный ЭГД-насос нового поколения. Подчеркнем , что этот режим создания максимальной реактивной тяги завихренной струи жидкости по всему объему конического выходного сопла наиболее эффективен именно в случае реализации эффекта вращающейся электрической дуги в постоянном магнитном поле силой Ампера. Причем, данное устройство в случае использования его для морской воды может быть одновременно обеспечить и получение и электроэнергия посредством магнитогидродинамического генератора. В этом случае устройство дополняется системой зарядосборных электродов 14 по боковым краям сопел, а часть электроэнергии используется в электрической автономной нагрузке 15 или для подзарядки автономного источника 9. В результате данное устройство может работать-после выхода на режим –в полностью автономном режиме Оно может быть использовано для полностью автономного режима работы данного насос-мотор-генераторного устройства, который представляет собою в данном конкретном случае новый тип разомкнутого энергетического и теплового насоса.

Возможны и иные различные иные комбинированные конструкции такого прямоточного ЭГД-движителя в сочетании с кавитаторами для одновременного получения и тепловой энергии..Такой кавитатор показан условно сетчатым на поз.4 рис.7.

Таким образом, предлагаемые варианты оригинального бестопливного прямоточного реактивного ЭГД-движителя, вследствие малого потребления электроэнергии на создание гидравлического давления обеспечат экономичное поступательное реактивного движение водного транспорта, например, морского судна, вообще без топлива на борту транспорта или могут быть использованы как бесконтактные насосы например в магистральных водо-нефтепроводах. В принципе, такой же энергоэкономичный способ реактивного движения за счет электрогазодинамического взрыва и расширения при этом воздуха (или иного газа) возможен и в атмосфере, например,посредством нового типа электрогазодинамического двигателя , как в авиации, так и в космических тяговых двигателях, например, для двигателей второй и третьей ступени-малой и средней мощности при выводе искусственных спутников на околоземные орбиты.

Применение эгд-эффекта юткина для одновременного получения кинетической энергии вращения, тепла и электроэнергии

Данный уникальный ЭГД-эффект в сочетании с иными эффектами(кавитацией, электромагнитной индукцией, вихревым эффектом и прочими) может быть эффективно использован в любой автономной энергетике, например, для приведение во вращении высоскоростной турбины на одном валу с электрическим генератором (рис. 8), либо в совмещенном электроразрядном гидротурбоэлектрогенераторе с постоянными магнитами (рис.9,10). Каждая из этих конструкций имеет свои преимущества и недостатки, однако их объединяет то, что в них использованы электроразрядные камеры и ударные волны –т.е. электрогидродинамический эффект Юткина. Для получения тепловой энергии в них использованы также кавитаторы –перфорированные пластины. Все эти конструкции по своему важны для поиска оптимального схемного решения экономичного теплогенератаора -на пути использования и широкого внедрения эффекта Юткина в энергетических установках нового типа.. Обозначения элементов конструкций этих устройств раскрыты в подрисуночных надписях. Рассмотрим их особенности немного подробнее. Как уже упоминалось выше, (в описании к рис.6) в случае сочленения на одном валу малозатратной электрогидравлической турбины и стандартного электрогенератора появляется уникальная возможность одновременного производства механической, электрической и тепловой энергии. Такая конструкция позволяет получать электрическую и тепловую энергию с более высоким коэффициентом полезного действия, чем в ранее известных способах /3-6/, поскольку устранен громоздкий и энергозатратный электродвигатель насоса. В данном случае насосный режим обеспечивает сама электроразрядная турбина. Основным преимуществом нового способа производства тепловой и электроэнергии, на основе ЭГД - установки является автономная работа, экологическая чистота, безопасность, а также простота и экономичность. Конструкция совмещенного магнитоэлектрического электрогидродинамического турбо-гидро-электрогенератора (рис.8) удачно использует вихревые улитки, которые интенсифицируют процессы кавитации, а значит и тепловыделение в жидкости и позволяет использовать серийные электрогенераторы, однако она более сложная и дорогая, чем совмещенные конструкции, приведенные на рис.9,10. Общее достоинство конструкций (рис.8,10) состоит в том, что они имеют раздельные электроразрядной камеры 18, удаленные из камеры гидротурбины, что повышает надежность и долговечной их работы.

В устройстве (рис.8) электроразрядная камера 2 ЭГД-насоса 1 размещена в специальном упрочненном цилиндре и соединена конусами с двумя вихревыми улитками 11, 12.

В конструкции совмещенного устройства (рис.9) электроразрядная камера ЭГД-насоса 18 размещена в тангенциальный рукав улитки 1.

И только в конструкции (рис.10) электроразряная камера ЭГД-насоса совмещена конструктивно с полостью 2 гидротурбины, причем оригинальным образом. В данном случае одним из электродов является внутренняя поверхностью цилиндра 1, а вторым электродом служат сами упрочненные лопатки турбины 3,4. В результате такого совмещения камер и использования двухлопасной турбины –возникает вращение и электрической дуги вместе с лопастями турбины, что позволяяет снизить коррозионный износ электродов и получить максимальную кавитацию жидкости –а значит тепловыделение в ней -из всех трех вариантов устройств (рис.8-10).

Поэтому это самая простая и скоростная электроразрядная турбина и поэтому позволяет получить на валу турбины максимальную механическую мощностью при минимальных габаритах конструкции наибольшую мощность из всех рассмотренных выше конструкций трех электроразряных турбо-гидро-теплогенераторов.

Как сжечь исходно негорючую жидкость, например, воду и ее пар? Электрогидравлический взрыв водяного пара и его использования в качестве топлива в электропаровых котельных и моторах нового поколенияИсходную идею полезного применения электрогидравлического удара в любой жидкости, например, воде, для преобразования выделяемой в этом эффекте внутренней энергии жидкости(воды)в иные виды энергии вполне можно развить и еще более эффективно применить и для ее фазовых состояний, например для необычной импульсной ЭГД-диссоциации водяного пара в H-топливнй газ. Ниже об этом –точнее о способах использования этого ЭГД-эффекта для эффективного преобразования пара жидкостей, например воды в новое газообразное водородосодержащее парогазовое топливо и его последующее сжигания путем электрогидравлического взрыва водяного пара. Перспективность реализации эффекта диссоциации пара жидкости данного ЭГД- эффекта в водяном паре для превращения его в H

– газ - несомненна. Причем таким образом можно получить не только давление на поршень водяного мотора, но одновременно и электроэнергию из воды Таким образом мы предлагаем использования в качестве топлива пара жидкости, например, в моторах нового поколения. Тепло-электроэнергия и полезное избыточное давление от электротеплового взрыва водяного пара(тумана)-реальная фантастика!

Известно, что мельчайшая взвесь воздухе пылинок или например частичек хлопка определенной концентрации на единицу объема –при наличии искры -склонна к взрыву.

Причина состоит в возникновении и быстром развитии скоростных цепных реакций ионизации и быстром горении этой среды. Достаточно только небольшой электрической искры для этого взрыва. Этот эффект взрыва мелкодисперсных аэрозолей-тоже уже используют, но пока не совсем в полезных целях. А вполне можно и полезно запрячь этот физический эффект в полезную работу, например, в бестопливных моторах нового поколения.

Суть метода. Вкратце – предлагаемый мною новый принцип превращения водяного пара в H
с использованием ЭГД-эффекта. В результате появляется возможность получения, тепловой и механической энергии и электроэнергии от этой аномальной энергии электродугового взрыва водяного пара. Этот эффект может быть реализован, например, в моем необычном электровзрывном паровом(паротопливном) мотор-генераторе, работающем на воде(например, в конструкции ЭГД- по рис. 4 ).

Не верите? Тогда внимательнее ознакомьтесь с этой предлагаемой новейшей технологией.

- содержащего газообразного топлива из обычного пара с его последующим одновременным сжиганием состоит в следующем.

Предлагаю превратить тепловые потери классического бензинового мотора в полезную работу, а именно испарить воды а потом этот пар сжечь!

Излагаю подробнее.

а) вначале получаем путем нагрева и испарения на выпускном коллекторе ДВС-водяной(или водо-топливный) пар высокого давления, который получим из воды от вторичного тепла ДВС;

б) далее подаем этот перегретый водяной пар дозированными порциями в специальную электроразрядную взрывную камеру, например, в камеру сгорания обычного ДВС;

в) пропускаем через этот пар высоковольтный электрический разряд, например от штатной, но усиленной системы электрического зажигания, причем с регулируемой длительной и мощностью искры;

в процессе этого разряда, поскольку в нем часть молекул пара диссоциирует на молекулы Hе) в результате начинается интенсивное горение всего локального объема этой порции пара, потому что выделяемый и горящий H

, еще более ускоряет процесс;

ж) в результате лавинного нарастания процесса превращения пара в горючий газ. Весь объем пара переходит в H

з) в результате развивается ударная волна давления, которая через специальные демпферы передается на рабочий орган, например, через редуктор давления - специальный упругий поршень;


и) сгораемый пар подается через выходной коллектор вновь в электроразрядные камеры, вновь воспламеняется электрическим разрядом и таким образом этот процесс циклически повторяется - вода превращается в пар – его взрывают электрическим разрядом и потом конденсируется - частично подогревается и вновь взывают электрическим разрядом

Получается, что такой мотор вообще не имеет выхлопа и в выходном тракте.

Откуда берется на совершение полезной работы такого парового мотора в таком случае энергия? Ответ ниже. А пока получим из пара еще и электроэнергию.

Получение электроэнергии при ЭГД-взрыве водяного пара

В принципе – этим методом можно получить одновременно и электроэнергию из водяного пара - одновременно с его горением в процессе электровзрывной диссоциации водяного пара, если по краям камеры установить отклоняющее поле (например постоянные мощные магниты или электреты).

Для этого необходимо данными полями отклонять ионизированные частицы и электроны, образующихся в цепных реакциях этого наэлектризованного пара в процессе его (диссоциации, особенно в процессе этого необычного взрыва-распада) паров воды.

Т.е. необходимо в процессе быстрого и управляемого по скорости горение пара воды –отклонять электрическим и(или) магнитным полями и затем осаждать собирать на электроизолированных электродах от камеры, с которых ранее пропускали электрический разряд. А после этого остается только рекомбинировать эти ионы электроны осажденные на дополнительных электродах - носители электричества через полезную электрическую нагрузку, выведенную за пределы рабочей электровзрывной камеры, т.е. превращать ионы и электроны, образованные от диссоциации паров воды и при импульсном электролизе электродов при электровзрыве пара в полезную электроэнергию - как в обычном электрохимическом источнике тока. Это процесс диссоциации пара при электрическом разряде можно существенно интенсифицировать если дополнительно воздействовать на пар в такой камере источником ионизирующего ультракоротковольного электромагнитного излучения , например, ультрафиолетового излучения или мягкого радиоактивного излучения от радиоактивных элементов, например, от радиоактивных отходов в требуемом минимальном объеме, исходно размещенном, в камере, например нанесенных тонким слоем на электроразрядные электроды или тонкими полосами по внутренней поверхности камеры.

Откуда избыточная энергия при электровзрыве пара?
Откуда берется избыточная энергия от взрыва пара воды и почему этот процесс можно повторять циклически?Ответ: По видимому такая необычная электропаровая машина - это открытая энергетическая система, и по сути тепловой насос с использование огромной энергии внешней и внутренней среды. Внутренняя энергия вещества содержится в самой структуре -состоянии водяного пара, в его межмолекулярных связях и атомах и она – эта внутренняя энергия пара как нелинейной системы эффективно и циклично высвобождается посредством ЭГД-разряда и последующего взрыва пара из скрытой внутренней энергии пара. А также вследствие умелого использования тепловых потерь мотора и от использования скрытой энергии межмолекулярных и внутримолекулярных связей водяного пара. Причем эта скрытая внутренняя энергия водяного пара высвобождается постадийно и именно в результате такого необычного мощного воздействия на нелинейную энергосистему путем электрогидравлического взрыва пара и превращения его в водородосодержащий газ, который сгорает вследствие наличия электрической искры. Этот процесс перевода пара в газообразное H

-топливо можно использовать эффективно и в теплоэнергетике. Естественно, что использование водных растворов бросовых углеводородов, например фекалий – еще более просто и эффективно реализизуются на практике в полезные виды энергии этим оригинальным методом, поскольку в составе получаемого в зоне электрического разряда будут эффективно выделяться и метановые газы, внося свой квклад в термоионизацию процесса горения пара.

Резюме по разделу

Таким образом, имеется принципиальная техническая возможность полезного использования ЭГД-эффекта для превращения пара в новое калорийное дешевое газообразное топливо и его одновременное сжигание для последующего использования его внутренней энергии и выделенной тепловой энергии от горения водяного пара в иные виды энергии с применением ее в энергетике и транспорте.

Изобретение проверено в опытах на макете с период с 1986 по 1989 г.г.

1. Показана перспективность использования электрогидравлического эффекта Юткина для создания эффективных безмашинных теплогенераторов нового поколения.

2. Предложены новые прямоточные и турбовинтовые электрогидро(аэро)реактивные турбины, движители и насосы с минимальным электропотреблением.

3. Предложен ЭГД-метод для одновременного и дешевого получения тепловой, кинетической и электрической энергии и совмещенные электрогидродинамические устройства для его осуществления.

4. Предложены эффективный ЭГД-метод перевода водяного пара в дешевое газообразное топливо и устройства для его осуществления, например обычный ДВС автотранспорта.

Резюме

Таким образом, известный ЭГД-эффект открывает новые горизонты и перспективы для радикального совершенствования энергетики и транспорта.

Предложены и показаны в конструкциях и обоснованы новые эффективные методы получения дешевого тепло, кинетической энергии и электроэнергии раздельно или одновременно на основе совместного использования аномальной энергии кавитационного и электрогидравлических эффектов и преобразования и умелого использования этих аномальных энергий, пока еще до конца не познанных наукой - в иные полезные виды энергий. В случае доведения этих изобретений до опытно-промышленных образцов и до серийного производства предложенные необычные устройства уже вскоре могут быть полезно и широко применяться о многих сферах техники и энергетики с превеликой пользой для мирового сообщества и Природы.

Литература

1. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности - Л., Машиностроение, 1986 г.

2. Дудышев В.Д. Способ преобразования энергии электрогидравлического удара - пат.РФ № 2157893, 1997 г.

3. Потапов Ю.С., Фоминский Л.П. Вихревая энергетика-Кишинев-Черкассы , 2000 г., 387 с.

4. Потапов Ю.С. Теплогенератор и устройство для его осуществления –пат. РФ № 2045715

5. Фоминский Л.П. Сверхединичные теплогенераторы против Римского клуба-Черкассы,2003 г., 432 с.

6. Федоткин И.М., Гулый И.С. Кавитация и кавитационная техника -Киев, 1987 г., 840 с.

7. Дудышев В.Д. Эффект униполярного переноса заряда-массы жидкости в импульсном электрическом поле и его использование –Новая Энергетика,2/2004 г.

8. Дудышев В.Д, Явление Дудышев В.Д. Явление прямого преобразования энергии магнитных полей постоянных магнитов в иные виды энергий – "Новая Энергетика", 3/2004

Поделиться статьёй с друзьями:

Другие статьи раздела "Электроэнергетика":

  1. 09.12.13 Термотрон - термоэмиссионный генератор
  2. 09.12.13 Методы преобразования энергии электрогидравлического удара и кавитации жидкости в тепло и иные виды энергии
  3. 09.12.13 Энергия природных околоземных электрических конденсаторов
  4. 09.12.13 Гелиоэнергетический модуль для преобразования принимаемого электромагнитного излучения и система его ориентации
Страницы: 01 02 03 04 05