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.)
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 ), 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 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 , 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.
Отопление дома, гаража, офиса, торговых площадей – вопрос, решать который надо сразу после того, как помещение построено. И не важно, какое время года на улице. Зима всё равно придёт. Так что побеспокоиться о том, чтобы внутри было тепло необходимо заранее. Тем, кто покупает квартиру в многоэтажном доме, волноваться не о чем – строители уже всё сделали. А вот тем, кто строит свой дом, оборудует гараж или отдельно стоящее небольшое здание, придётся выбирать, какую систему отопления устанавливать. И одним из решений будет вихревой теплогенератор.
Сепарация воздуха, иначе говоря, разделение его на холодную и горячую фракции в вихревой струе – явление, которое и легло в основу вихревого теплогенератора, было открыто около ста лет назад. И как это часто бывает, лет 50 никто не мог придумать, как его использовать. Так называемую вихревую трубу модернизировали самыми разными способами и пытались пристроить практически во все виды человеческой деятельности. Однако везде она уступала и по цене и по КПД уже имеющимся приборам. Пока русский учёный Меркулов не придумал запустить внутрь воду, не установил, что на выходе температура повышается в несколько раз и не назвал этот процесс кавитацией. Цена прибора уменьшилась не намного, а вот коэффициент полезного действия стал практически стопроцентным.
Принцип действия
Так что же такое эта загадочная и доступная кавитация? А ведь всё довольно просто. Во время прохождения через вихрь, в воде образуется множество пузырьков, которые в свою очередь лопаются, высвобождая некое количество энергии. Эта энергия и нагревает воду. Количество пузырьков подсчёту не поддаётся, а вот температуру воды вихревой кавитационный теплогенератор может повысить до 200 градусов. Не воспользоваться этим было бы глупо.
Два основных вида
Несмотря на то и дело появляющиеся сообщения о том, что кто-то где-то смастерил уникальный вихревой теплогенератор своими руками такой мощности, что можно отапливать целый город, в большинстве случаев это обычные газетные утки, не имеющие под собой никакой фактической основы. Когда-нибудь, возможно, это случиться, а пока принцип работы этого прибора можно использовать только двумя способами.
Роторный теплогенератор. Корпус центробежного насоса в этом случае будет выступать в качестве статора. В зависимости от мощности по всей поверхности ротора сверлят отверстия определённого диаметра. Именно за счёт их и появляются те самые пузырьки, разрушение которых и нагревает воду. Достоинство у такого теплогенератор только одно. Он намного производительнее. А вот недостатков существенно больше.
- Шумит такая установка очень сильно.
- Изношенность деталей повышенная.
- Требует частой замены уплотнителей и сальников.
- Слишком дорогое обслуживание.
Статический теплогенератор. В отличие от предыдущей версии, здесь ничего не вращается, а процесс кавитации происходит естественным путём. Работает только насос. И список достоинств и недостатков принимает резко противоположное направление.
- Прибор может работать при низком давлении.
- Разница температур на холодном и горячих концах довольно велика.
- Абсолютно безопасен, в каком бы месте не использовался.
- Быстрый нагрев.
- КПД 90 % и выше.
- Возможность использования, как для обогрева, так и для охлаждения.
Единственным недостатком статического ВТГ можно считать дороговизну оборудования и связанную с этим довольно долгую окупаемость.
Как собрать теплогенератор
При всех этих научных терминах, которые могут напугать незнакомого с физикой человека, смастерить в домашних условиях ВТГ вполне возможно. Повозиться, конечно, придётся, но если всё сделать правильно и качественно, можно будет наслаждаться теплом в любое время.
И начать, как и в любом другом деле, придётся с подготовки материалов и инструментов. Понадобятся:
- Сварочный аппарат.
- Шлифмашинка.
- Электродрель.
- Набор гаечных ключей.
- Набор свёрл.
- Металлический уголок.
- Болты и гайки.
- Толстая металлическая труба.
- Два патрубка с резьбой.
- Соединительные муфты.
- Электродвигатель.
- Центробежный насос.
- Жиклёр.
Вот теперь можно приступать непосредственно к работе.
Устанавливаем двигатель
Электродвигатель, подобранный в соответствии с имеющимся напряжением, устанавливается на станину, сваренную или собранную с помощью болтов, из уголка. Общий размер станины вычисляется таким образом, чтобы на ней можно было разместить не только двигатель, но и насос. Станину лучше покрасить во избежание появления ржавчины. Разметить отверстия, просверлить и установить электродвигатель.
Подсоединяем насос
Насос следует подбирать по двум критериям. Во-первых, он должен быть центробежным. Во вторых, мощности двигателя должно хватить, чтобы его раскрутить. После того, как насос будет установлен на станину, алгоритм действий следующий:
- В толстой трубе диаметром 100 мм и длиной 600 мм с двух сторон нужно сделать внешнюю проточку на 25 мм и в половину толщины. Нарезать резьбу.
- На двух кусках такой же трубы длинной каждый 50 мм нарезать внутреннюю резьбу на половину длины.
- Со стороны противоположной от резьбы приварить металлические крышки достаточной толщины.
- По центру крышек сделать отверстия. Одно по размеру жиклёра, второе по размеру патрубка. С внутренней стороны отверстия под жиклёр сверлом большого диаметра необходимо снять фаску, чтобы получилось подобие форсунки.
- Патрубок с форсункой подсоединяется к насосу. К тому отверстию, из которого вода подаётся под напором.
- Вход системы отопления подсоединяется ко второму патрубку.
- К входу насоса присоединяется выход из системы отопления.
Цикл замкнулся. Вода будет под давлением подаваться в форсунку и за счёт образовавшегося там вихря и возникшего эффекта кавитации станет нагреваться. Регулировку температуры можно осуществить, установив за патрубком, через который вода попадает обратно в систему отопления, шаровый кран.
Чуть прикрыв его, вы сможете повысить температуру и наоборот, открыв – понизить.
Усовершенствуем теплогенератор
Это может звучать странно, но и эту довольно сложную конструкцию можно усовершенствовать, ещё больше повысив её производительность, что будет несомненным плюсом для обогрева частного дома большой площади. Основывается это усовершенствование на том факте, что сам насос имеет свойство терять тепло. Значит, нужно заставить расходовать его как можно меньше.
Добиться этого можно двумя путями. Утеплить насос при помощи любых подходящих для этой цели теплоизоляционных материалов. Или окружить его водяной рубашкой. Первый вариант понятен и доступен без каких-либо пояснений. А вот на втором следует остановиться подробнее.
Чтобы соорудить для насоса водяную рубашку придётся поместить его в специально сконструированную герметическую ёмкость, способную выдерживать давление всей системы. Вода будет подаваться именно в эту емкость, и насос будет забирать её уже оттуда. Внешняя вода так же нагреется, что позволит насосу работать намного продуктивнее.
Вихрегаситель
Но, оказывается и это ещё не всё. Хорошо изучив и поняв принцип работы вихревого теплогенератора, можно оборудовать его гасителем вихрей. Подаваемый под большим давлением поток воды ударяется в противоположную стенку и завихряется. Но этих вихрей может быть несколько. Стоит только установить внутрь устройства конструкцию напоминающую своим видом хвостовик авиационной бомбы. Делается это следующим образом:
- Из трубы чуть меньшего диаметра, чем сам генератор необходимо вырезать два кольца шириной 4-6 см.
- Внутрь колец приварите шесть металлических пластинок, подобранных таким образом, чтобы вся конструкция получилась длинной равной четверти длины корпуса самого генератора.
- Во время сборки устройства закрепите эту конструкцию внутри напротив сопла.
Пределу совершенства нет и быть не может и усовершенствованием вихревого теплогенератора занимаются и в наше время. Не всем это под силу. А вот собрать устройство по схеме, приведённой выше, вполне возможно.
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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:
- 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
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.
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:
- Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
- 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:
- Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
- КПД не ниже 90%.
- Никогда не перегревается.
- Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
- Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
- 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
- Патрубок
- Улитка.
- Вихревая труба.
- Верхний тормоз.
- Выпрямитель воды.
- Соединительная муфта.
- Нижнее тормозное кольцо.
- Байпас.
- 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 силами
Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками :
- Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
- На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
- На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:
- насос необходим центробежный;
- у двигателя хватит сил для его раскрутки;
- насос должен выдерживать жидкость любой температуры.
- Насос присоединяется к двигателю.
- Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
- Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:
- одна должна иметь отверстие под патрубок;
- вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.
- Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
- Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.
Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.
- Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
- Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.
Схема кавитационного генератора
- Жиклер.
- Вал электродвигателя.
- Вихревая труба.
- Входящая форсунка.
- Отводящий патрубок.
- Гаситель вихрей.
Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.
При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.
Гаситель вихрей
На этом основана работа гасителя вихрей:
- Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
- Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
- Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
- Гаситель вставляется напротив сопла.
Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.
В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.
Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:
- окрасить все металлические поверхности;
- изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
- во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
- до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.
Гидродинамический контур
Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.
Схема подключения контура
Для его изготовления необходимы:
- выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
- термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
- сбросной кран для удаления воздушных пробок;
- краны на входе и выходе;
- манометр на входе, для контроля давления насоса.
Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.
При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.
Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:
- установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
- кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
- является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
- полная пожаро,- и взрывобезопасность;
- меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
- вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
- может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
- занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.
С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.
Видео. Вихревой теплогенератор своими руками.
Налаживается производство таких генераторов. Современная промышленность предлагает роторные генераторы и статические. Они оборудованы приборами контроля и датчиками защиты. Можно подобрать генератор, чтобы смонтировать отопление помещений любой площади.
Научные лаборатории и народные умельцы продолжают эксперименты по усовершенствованию теплогенераторов. Возможно, скоро вихревой теплогенератор займет свое достойное место среди приборов отопления.
ЛЛ.ФОМИНСКИЙ, Г Черкассы
Статья об одном изобретении, которое вызываеи немало споров.
От редакциии. На днях в Черкассы пришел факс из Москвы: "Российская Академия естественных наук избрала Фоминского Л.П. иностранным членом академии". Этого высокого звания Леонид Павлович удостоен за книжку "Тайны мальтийского икса, или К теории движения" , в которой рассказывается, как можно получить неисчерпаемую даровую энергию из любого вещества, приводя его во вращение, и превращая в энергию часть массы тел. По теории Л.П.Фоминского изобретатель Ю.СЛотапов из Кишинева сконструировал теплогенераторы. Их уже выпускают серийно для обогрева домов там, где "напряженка" с природным газом и централизованным теплоснабжением.
Такой теплогенератор потребляет от электросети, скажем, 10 кВт, а тепла (горячей воды) выдает на 15 кВт. Получается 5 кВт даровой энергии. Чем не "вечный двигатель"?! Фирма "Юсмар" в Кишиневе выпускает для индивидуальных потребителей теплогенераторы мощностью от 3 до 65 кВт, а для больших цехов и даже для поселков - теплоэлектростанции мощностью от 100 до 6000 кВт. Теплогенераторы Потапова удостоены золотых медалей на выставках в Москве и Будапеште. В настоящее время ЛЛ.Фоминский вместе с Ю.С.Потаповым заканчивают книгу "Вихревая энергетика".
Теплогенератор Потапова изобретен в начале 90-х годов (патент России 2045715, патент Украины 7205). Он похож на вихревую трубу Ж.Ранке, изобретенную этимфранцузским инженером еще в конце 20-х годов и запатентованную в США (патент 1952281). Французские ученые тогда высмеяли доклад Ж.Ранке, по их мнению, работа вихревой трубы противоречила законам термодинамики.
Законченной и непротиворечивой теории работы вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. "На пальцах" объясняют, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной области 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 никому в голову в течение полувека не приходило подать в вихревую трубу воду вместо газа. Впервые это сделал в конце 80-х годов Ю.С.Потапов в Кишиневе. К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась на два потока, имеющих разные температуры. Но не на горячий и холодный, а на горячий и теплый. Ибо температура "холодного" потока оказалась чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу. Тщательная калориметрия показала, что тепловой энергии такое устройство вырабатывает больше, чем потребляет электрический двигатель насоса, подающий воду в вихревую трубу.
Так родился теплогенератор Потапова
, схема которого приведена на рисунке. Его инжекционный патрубок 1 присоединяют 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 в 10 раз больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячему) концу, заканчивающимся 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. Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 рождается противоток. В нем 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 еще один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5. Он служит для частичного превращения энергии вращения "холодного" потока в тепло. А выходящую из него теплую воду направил по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где онасмешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода поступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник, передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подает ее в вихревую трубу через патрубок 1. В таблице приведены параметры нескольких модификаций вихревого теплогенератора, поставленных Ю.С.Потаповым (см. фото) на серийное производство и выпускаемых его фирмой "Юсмар". На этот теплогенератор имеются технические условия ТУ У 24070270, 001-96. Теплогенератор используют на многих предприятиях и в частных домовладениях, он получил сотни похвальных отзывов от пользователей. Но до появления книги никто не представлял, какие процессы происходят в теплогенераторе Потапова, что сдерживало его распространение и использование. Даже теперь сложно рассказать, как работает это простое с виду устройство и какие процессы происходят в нем, ведя к появлению дополнительного тепла вроде бы из ничего. В1870 г. Р.Клаузиус сформулировал знаменитую теорему вириала, гласящую, что во всякой связанной равновесной системе тел средняя во времени потенциальная энергия их связи друг с другом по своей абсолютной величине в два раза больше средней по времени суммарной кинетической энергии движения этих тел относительно друг друга:
Епот = - 2 Екин. (1)
Вывести эту теорему можно, рассмотрев движение планеты с массой m вокруг Солнца по орбите с радиусом R. На планету действуют центробежная сила Fц = mV2/R и равная ей, но противоположно направленная сила гравитационного притяжения Frp = -GmM/R2. Приведенные формулы для сил образуют первую пару уравнений, а вторую образуют выражения для кинетической энергии движения планеты Екин =mV2/2 и ее потенциальной энергии Егр = GmM/R в гравитационном поле Солнца, имеющего массу М. Из этой системы четырех уравнений и вытекает выражение для теоремы вириала (1). Эту теорему используют и при рассмотрении планетарной модели атома, предложенной Э.Резер-фордом. Только в этом случае работают уже не гравитационные силы, а силы электростатического притяжения электрона к ядру атома. Знак "-" в (1) появился потому, что вектор центростремительной силы противоположен вектору центробежной силы. Этот знак означает нехватку (дефицит) в связанной системе тел количества положительной массы-энергии по сравнению с суммой энергий покоя всех тел этой системы. Рассмотрим в качестве системы связанных тел воду в стакане. Она состоит из молекул Н20, связанных друг с другом так называемыми водородными связями, действие которых и обусловливает монолитность воды в отличие от водяного пара, в котором молекулы воды уже не связаны друг с другом. В жидкой воде часть водородных связей уже разорвана, и чем выше температура воды, тем больше разорванных связей. Лишь у льда почти все они целы.
Когда мы начинаем раскручивать воду в стакане ложечкой, то теорема вириала требует, чтобы при этом между молекулами воды возникали дополнительные водородные связи (за счет восстановления ранее разорванных), словно при понижении температуры воды. А возникновение дополнительных связей должно сопровождаться излучением энергии связи. Межмолекулярным водородным связям, энергия каждой из которых составляет обычно 0,2-0,5 эВ, соответствует инфракрасное излучение с такой энергией фотонов. Так что интересно бы посмотреть на процесс раскручивания воды через прибор ночного видения (простейший опыт, а никем не осуществлялся!). Но так много тепла вы не получите. И не сможете нагреть воду до температуры, большей той, до которой она нагрелась бы за счет трения ее потока о стенки стакана с постепенным превращением кинетической энергии ее вращения в тепловую. Потому что когда вода перестанет вращаться, возникшие при ее раскручивании водородные связи тотчас начнут разрываться, на что будет затрачено тепло той же воды. Это будет выглядеть так, словно вода самопроизвольно охлаждается без обмена теплом с окружающей средой. Можно сказать, что при ускорении раскручивания воды ее удельная теплоемкость уменьшается, а при замедлении вращения - возрастает до нормальной величины. При этом температура воды в первом случае повышается, а во втором понижается без изменения теплосодержания в воде.
Если бы в теплогенераторе Потапова работал только этот механизм, ощутимого выхода дополнительного тепла из него мы бы не получили. Чтобы появилась дополнительная энергия, в воде должны возникнуть не только кратковременные водородные связи, но и какие-то долговременные. Какие? Межатомные связи, обеспечивающие объединение атомов в молекулы, можно сразу исключить из рассмотрения, потому что никаких новых молекул в воде теплогенератора вроде бы не появляется. Остается уповать на ядерные связи между нуклонами ядер атомов в воде. Мы должны предположить, что в воде вихревого теплогенератора идут реакции холодного ядерного синтеза.
Почему ядерные реакции оказываются возможными при комнатных температурах? Причина кроется в водородных связях. Молекула воды Н 2 О состоит из атома кислорода, связанного кова-лентными связями с двумя атомами водорода. При такой связи электрон атома водорода большую часть времени находится между атомом кислорода и ядром атома водорода. Поэтому последнее оказывается не прикрытым с противоположной стороны электронным облаком, а частично оголенным. Из-за этого молекула воды имеет как бы два положительно заряженных бугорка на ее поверхности, обусловливающих огромную поляризуемость молекул воды. В жидкой воде ее соседние молекулы притягиваются друг к другу за счет того, что отрицательно заряженная область одной молекулы притягивается к положительно заряженному бугорку другой. При этом ядро атома водорода - протон начинает принадлежать сразу обеим молекулам, что и обусловливает водородную связь.
Л.Полинг в 30-е годы показал, что протон на водородной связи то и дело перескакивает с одной разрешенной ему позиции на другую с частотой скачков 104 1/с.
При этом расстояние между позициями составляет всего 0,7 А . Но не на всех водородных связях в воде оказывается только по одному протону. При возмущениях структуры воды протон может быть выбит с водородной связи и оказывается переброшенным на соседнюю. В результате на некоторых связях (называемых ориен-тационно-дефектными) оказываются одновременно по два протона, занимающих обе разрешенные позиции с расстоянием между ними 0,7 А. Чтобы сблизить протоны в обычной плазме до таких расстояний, потребовалось бы разогреть плазму до миллионов градусов Цельсия. А плотность ориентационно-де-фектных водородных связей в обычной воде примерно 1015 см"3 . При столь высокой плотности ядерные реакции между протонами на водородных связях должны бы идти с довольно большой скоростью. Но в стакане с неподвижной водой такие реакции, как известно, не идут, иначе содержание дейтерия в природной воде было бы гораздо больше того количества, которое есть в действительности (0,015%).
Астрофизики полагают, что реакция соединения двух атомов водорода в один атом дейтерия невозможна, так как запрещена законами сохранения. А вот реакция образования дейтерия из двух атомов водорода и электрона вроде бы не запрещена, но в плазме вероятность одновременного столкновения таких частиц очень мала. В нашем случае два протона на одной водородной связи иногда сталкиваются (необходимые для такой реакции электроны всегда имеются в виде электронных облаков). Но в обычных условиях такие реакции в воде не идут, потому что для их осуществления необходима параллельная ориентация спинов обеих протонов, ибо спин образующегося дейтерия равен единице. Параллельная ориентация спинов двух протонов на одной водородной связи запрещена принципом Паули. Для осуществления реакции образования дейтерия нужно перевернуть спин одного из протонов.
Такое переворачивание спина осуществляется с помощью торсионных полей (полей вращения), появляющихся при вихревом движении воды в вихревой трубе теплогенератора Потапова. Явление изменения направления спинов элементарных частиц торсионными полями предсказано теорией, разработанной Г.И.Шиповым и уже широко используется в ряде технических приложений .
Таким образом, в теплогенераторе Потапова идет ряд ядерных реакций, стимулированных торсионными полями. Возникает вопрос, не появляются ли при работе теплогенератора вредные для людей излучения. Наши эксперименты, описанные в , показали, что доза ионизации при работе 5-киловаттно-го теплогенератора "Юсмар-2" на обыкновенной воде составляет всего 12-16 мкР/ч. Это в 1,5-2 раза превышает величину естественного фона, но в 3 раза ниже предельно допустимой дозы, установленной нормами радиационной безопасности НРБ-87 для населения, не связанного в профессиональной деятельности с ионизирующим излучением. Но и это ничтожное излучение при вертикальном расположении вихревой трубы теплогенератора горячим концом к низу уходит в землю, а не в стороны, где возможно нахождение людей. Эти измерения также выявили, что излучение идет в основном из зоны тормозного устройства, расположенного у горячего конца вихревой трубы. Это говорит о том, что ядерные реакции идут, по-видимому, в кавитацион-ных пузырьках и кавернах, рождающихся при обтекании потоком воды краев тормозного устройства. Резонансное усиление звуковых колебаний столба воды в вихревой трубе ведет к периодическим сжатиям и расширениям парогазовой каверны. При сжатии в ней могут развиваться высокие давления и температура, при которых ядерные реакции должны идти интенсивнее, чем при комнатной температуре и нормальном давлении. Так что холодный синтез может на поверку оказаться не совсем холодным, а локально горячим. Но все равно он идет не в плазме, а на водородных связях воды. Подробнее об этом можно прочесть в .
Интенсивность ядерных реакций при работе теплогенератора Потапова на обыкновенной воде невысока, поэтому ионизация, создаваемая исходящими от него ионизирующими излучениями, близка к фоновой. А поэтому эти излучения трудно выявить и идентифицировать, что может вызвать сомнения в правильности вышеизложенных представлений. Сомнения отпадают, когда в воду, подаваемую в вихревую трубу теплогенератора, добавляют примерно 1% тяжелой (дейтериевой) воды. Такие эксперименты, описанные в , показали, что интенсивность нейтронного излучения в вихревой трубе существенно возрастает и превышает фоновую в 2-3 раза. Было также зарегистрировано появление в такой рабочей жидкости трития, в результате чего активность рабочей жидкости повысилась на 20% по сравнению с той, которую она имела до включения теплогенератора . Все это говорит о том, что теплогенератор Потапова -работающий промышленный реактор холодного ядерного синтеза, о возможности создания которого вот уже 10 лет до хрипоты спорили физики. Пока они спорили, Ю.С.Потапов его создал и поставил на промышленное производство. И появился такой реактор как нельзя кстати -когда энергетический кризис, обусловленный недостатком обычного топлива, обостряется с каждым годом, а все возрастающие масштабы сжигания органических топ-лив ведут к загрязнению атмосферы и перегреву ее из-за "парникового эффекта", что может привести к экологической катастрофе. Теплогенератор Потапова дает надежду человечеству быстро преодолеть эти трудности.
В заключение надо добавить, что простота теплогенератора Потапова побуждала многих делать попытки поставить такой или подобный теплогенератор на производство без приобретения лицензии у патентовладельца. Особенно много таких попыток было в Украине. Но все они заканчивались плачевно, ибо, во-первых, в теплогенераторе имеется "ноу-хау", без знания которого не достигнуть желаемой теплопро-изводительности. Во-вторых, конструкция настолько хорошо защищена патентом Потапова, что его практически невозможно обойти, как никому не удалось обойти патент Зингера на "машину, шьющую иглой с отверстием для нитки у ее острия". Проще купить лицензию, за которую Ю.С.Потапов просит всего 15 тыс. у.е., и пользоваться консультациями изобретателя при налаживании производства его теплогенераторов, способных помочь Украине в решении теплоэнергетической проблемы.
Литература
- Потапов Ю.С., Фоминский Л.П. Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения. - Кишинев-Черкассы: Око-Плюс, -387 с.
- Маэно Н. Наука о льде. -М.: Мир, 1988, -229 с. З.Шипов Г.И. Теория физического вакуума. -М.: НТ-Центр, 1993, -362 с.
- Акимов А.Е., Финогеев В.П. Экспериментальные проявления торсионных полей и торсионные технологии. -М.: Изд.НТЦ Информтехника, 1996, -68 с.
- Бажутов ЮН. и др. Регистрация трития, нейтронов и радиоуглерода при работе гидроагрегата "Юсмар".//В кн. "3-я Российская конференция по холодному ядерному синтезу и трансмутации ядер РКХЯСТЯ-Г. -М.: НИЦ ФТП Эрзион, 1996, -с.72.
- Фоминский Л.П. Тайны мальтийского икса, или К теории движения.-Черкассы: Вi"длуння, 1998, - 112 с.
