Sıcak su kazanlarından çevreye olan ısı kayıplarına ilişkin verilerin genelleştirilmesi. Ortam ısısı

Çevremizdeki ortam (hava, su, toprak) muazzam miktarda ısı içerir. Termal enerji, ortamdaki moleküllerin kaotik hareketiyle ilişkilidir ve yalnızca sıfır mutlak sıcaklıkta (T = 0 K) sıfıra eşittir. Normal T ~ 300 K sıcaklıklarda, W = mCT'ye eşittir; burada m ortamın kütlesidir, C ise özgül ısı kapasitesidir. Muazzam kütlesi nedeniyle bu enerji insanlığın tüm ihtiyaçlarını karşılamaya yeterlidir. İkinci türden sürekli hareket makineleri olarak adlandırılan cihazlarda kullanmaya çalıştıkları şey budur.

İkinci tür sürekli hareket makineleri, enerjinin korunumu yasasını (termodinamiğin birinci yasası) ihlal etmez, çünkü onu yoktan değil çevreden alırlar. Bir başka temel doğa yasasıyla çelişiyorlar - bir ısı motorunda işin yalnızca sıcaklık farkının varlığında elde edilebileceğini söyleyen termodinamiğin ikinci yasası. Enerjinin varlığı, pratik kullanımı için gerekli ancak yeterli olmayan bir durumdur. Örneğin suyla dolu yüksek bir dağ gölü varsa ancak bunu daha düşük seviyeli bir rezervuara boşaltma imkanı yoksa, su akışı elde etmek imkansız olduğundan buraya hidroelektrik santral inşa edilemez. türbinleri döndüren şey. Pozitif elektrik potansiyeline sahip bir iletken varsa, ampulü yakan akımı üretmek için daha düşük veya negatif potansiyele sahip ikinci bir iletkene ihtiyaç vardır. Isıda da durum aynıdır: Bir ısı motorunun çevrenin enerjisinden çalışması için, termal enerjisini "boşaltmak" gerekir; bu, buzdolabı adı verilen daha düşük sıcaklığa sahip bir nesne gerektirir.

Termodinamiğe göre bir ısı makinesinin maksimum verimi Carnot çevriminde elde edilebilir.

Verimlilik = (Tn – Tx)/Tn. (1)

Burada Tn ve Tx ısıtıcı ve buzdolabının sıcaklıklarıdır. (1)'den, verimliliğin her zaman birden az olduğu sonucu çıkar. Denge koşullarında ortamda sıcaklık farkı olmadığında yani. Tn = Tx, verim = 0. Bu nedenle hiçbir ısı makinesi, etrafa yeterli miktarda ısı saçılmış olmasına rağmen termal denge koşullarında çalışamaz. Enerji santrali türbinleri, buhar motorları, içten yanmalı motorlar ve diğer aktif termal enerji kaynakları, gazı yüksek Tn sıcaklıklarına kadar ısıtarak ve daha düşük bir Tx sıcaklığıyla çevreye salarak iş üretir, ancak ısıtma için yakıt yakmak zorunda kalırız. Sürekli hareket makinelerinin mucitleri, yakıt yakmadan, aynı Tn ve Tx ile çevre dostu, bedava ve sınırsız enerji elde etmek için çabalıyorlar. Neye güveniyorlar?

Birçoğu ikinci prensibin yanlış olduğuna inanıyor. Rusya Fizik Derneği Başkanı V.G. Rodionov makalesine "Termodinamiğin İkinci Yasasının Çöküşü" adını verdi ve E.G. Oparin'in kitabı – “Yakıtsız enerjinin fiziksel temelleri. Termodinamiğin ikinci yasasının sınırlamaları." Çoğu, ikinci prensibi atlayarak, ortamın dağınık iç termal enerjisini tek bir yerde yoğunlaştırmaya çalışır. Aynı zamanda, ikinci yasanın Evrenin termal ölümünün kaçınılmazlığı hakkındaki sonuçlarını eleştiren F. Engels'ten alıntı yapıyorlar: “Dünya uzayına yayılan ısı bir şekilde... dönüşebilmeli. yeniden konsantre olabileceği ve aktif olarak işlev görmeye başlayabileceği başka bir hareket biçimine dönüşür” (Doğanın Diyalektiği, 1975, s. 22).

İkinci tür sürekli hareket makineleri, diyalektik ve Marksizmin klasikleriyle çelişmediği için, 10 Haziran 1954'te SSCB Bilimler Akademisi Başkanlığı kararnamesi ile resmi olarak incelenmeye başlandı. İşin başında P.K. Oshchepkov.

1930'larda Pavel Kondratievich Oshchepkov (1908 - 1992), Mareşal M.N.'nin kendisine mümkün olan her şekilde yardım ettiği uçakların radyo tespiti ile uğraştı. Tukhaçevski. Bununla birlikte, bir uçak bir radyo vericisi ile alıcısı arasında uçarken (A.S. Popov'un zamanında kullandığı gibi) sinyal sönümlemesi yoluyla "Marksist diyalektik yöntemin yaratıcı uygulamasına dayalı" (s. 88) seçilen tespit yöntemi, farklı değildi. o zaman ortaya çıkan darbe radarı yönteminden daha iyidir. Mühendis Oshchepkov ve Mareşal Tukhachevsky'nin faaliyetleri ülkemizin savunma kabiliyetine zarar verdi. Bu nedenle 1937'de Oshchepkov sabotaj nedeniyle 10 yıl hapis cezasına çarptırıldı ve patronu idam cezasına çarptırıldı. Bir hapishane hücresinde sıcaklık hayali kuran Oshchepkov, kendi deyimiyle, "doğadaki enerjinin yoğunlaşması ve yoğunlaşmasının diyalektik birlik içinde var olması gerektiğini" söyleyen enerji konsantrasyonu yasasını keşfetti.

Serbest bırakıldıktan sonra Oshchepkov, Kruşçev liderliği tarafından nazik muamele gördü, Teknik Bilimler Doktoru, profesör, RSFSR Bilim ve Teknoloji Onurlu Çalışanı, Bilimler Akademisi İntroskopi Enstitüsü müdürü oldu, ancak sabotaj yapmaya devam etti. aktiviteler. F. Engels'in sözlerini bir eylem göstergesi olarak değerlendirerek, 1967'de enstitüsünde ikinci tür sürekli hareket makineleri departmanını ve binlerce kişinin çalıştığı Enerji Tersine Çevirme Kamu Enstitüsü'nü (ENIN) kurdu. farklı şehirlerden bilim adamları ve mühendisler katıldı. Oshchepkov belirli bir görev belirledi: “Çevredeki alanın termal enerjisinin doğrudan ve anında elektrik enerjisine dönüştürülmesine izin verecek süreçleri bulmak... Yapay konsantrasyon için yöntemlerin keşfi, dağınık enerjinin tekrar verilmesi için konsantrasyonu aktif formlar...”. Oshchepkov M.P.'nin arkadaşı. Krivykh bu görevi ayette formüle etti:

Burada çok cesur bir yönteme ihtiyacımız var.
Yani denge ısısı
Zahmetsizce ve ustalıkla
Konsantrasyon aktı.

Elbette enstitü herhangi bir enerji konsantrasyonu elde edemedi (ve bunu başaramazdı). Oshchepkov'un Bilimler Akademisi tarafından onaylanan ve Sovyet bilimini küçük düşüren çalışmaları nedeniyle, önde gelen akademisyenler Pravda gazetesinde (21 ve 22 Kasım 1959, 22 Haziran 1987) kendilerini dünya bilim camiasına haklı çıkarmak zorunda kalıyorlar. Belki de çalışan tek sürekli hareket makinesi, Oshchepkov'un kendisi tarafından sansasyon açgözlü gazetecilere gösterilen aparattı. Moskovsky Komsomolets gazetesi muhabiri S. Kashnikov onu böyle tanımlıyor. “Masanın üzerinde küçük bir kurulum var: gözle zar zor görülebilen ince bir tel, bir ucu elektrikli bir ölçüm cihazına, diğer ucu ise hiçbir şeye bağlı. Akım kaynağı yok... Ve cihaz şunu gösteriyor: akım akıyor! Enerji doğrudan havadan gelir. Ortamın ısısı, sıcaklık farkı olmaksızın elektron hareketinin enerjisine dönüştürülür.” Aslında kablolama, radyo istasyonlarından, televizyon merkezlerinden, endüstriyel gürültüden ve ağ parazitlerinden sinyal alan bir anten görevi görüyordu. Profesörün bunu bilmemesi pek olası değil, ancak fizik konusunda okuma yazma bilmeyen gazeteciyi kandırmayı başardı.

Nefret ettiği verimlilik katsayısı hakkında Oshchepkov şöyle yazıyor: "Bu katsayının değeri temelde% 100'ün altında olamaz - bu, cihaza sağlanan enerjinin ortadan kalkması anlamına gelir" (s. 264). Aslında faydalı çalışmanın yanı sıra, harcanan enerjinin bir kısmı da her zaman gereksiz yere kaybolur.

Meraklılar, 21. yüzyılda ikinci türden sürekli hareket makineleri yaratmaya devam ediyor. Hatta Uluslararası Enerji Dönüşümleri Akademisi adı verilen kendi bilim akademilerini bile açtılar. PC. Oshchepkova. Bu akademinin tam üyesi E.G. Oparin şöyle yazıyor: "Dünya, P.K.'nin termodinamik dogmaları prizmasından gördüğümüzden tamamen farklı bir yapıya sahip. Oshchepkov çevresel enerji yoğunlaşması sorununu doğru bir şekilde ortaya koydu. Bu sorunun çözümü doğası gereği yasak değildir ve yakıtsız enerjide niteliksel olarak yeni bir çağ açacaktır.” Ve ikinci türden sürekli hareket makinelerinin teorisyeni, Teknik Bilimler Adayı N.E. Zaev şöyle düşünüyor: “Enerji bolluğu... ateşin bolluğundan olmayabilir, diğer taraftan... Çeşitli ilkelere göre çevresel enerji yoğunlaştırıcıları (IES'ler, caessorlar) - bu, enerjinin temelidir bolluk." 1991 yılında “Araştırmaların etkin veriminin (cassors) 3 ila 5 yıl içinde verileceğini” belirtti. O zamandan bu yana 20 yıldan fazla zaman geçti, ancak bazı nedenlerden dolayı gerçek anlamda çalışan hiçbir cihaz yoktu.

Doğa aldatılamaz. Termodinamiğin ikinci yasası onun kararlılığını sağlar. Enerji kendi kendine dağılır. Kozmik enerjinin, vakumun, havanın veya başka bir enerjinin kendiliğinden yoğunlaşması mümkün olsaydı, orada burada beklenmedik bir şekilde ortaya çıkan enerji pıhtıları, biz de dahil olmak üzere tüm canlıları çoktan yakmış olurdu.
Ancak mucitler çalışıyor. Ve dedikleri gibi, aradığınızı her zaman bulacaksınız. OLUMSUZ. Zaev, kendisine göre çalışır durumda olan ferroelektrik ve ferritleri kullanarak ikinci türden sürekli hareket makineleri yarattı ve bunların patentini aldı. Girişe göre çıkış gücündeki artış 10 kata kadar çıktı. Rus Fizik Derneği, Zaev'in "cassors"unu "enerji alanında ulusal ekonomik öneme sahip öncelikli" teknik projeler arasında sınıflandırdı ve yazarları bu derneğin ödülünün sahibi oldu. Ancak sinüsoidal olmayan bir akımın çıkış gücünü beceriksiz bir şekilde ölçerek açıklanan sonuca ulaşmayı başardı.

Verimliliğin formül (1)'e göre daha düşük değil, birlikten daha yüksek olacağı en iyi Carnot çevrimi için bir ısı motorunun çalışma çevrimi için bir araştırma yapılmaktadır. Bu, Devlet Meteoroloji Servisi B.V.'nin Moskova Merkezi'nden fiziksel ve matematik bilimleri adayı tarafından yapıldı. Karasev. Isı motoru döngüsünün verimliliği 3 veya daha fazla olmalı, sıradan havayla (3) doldurulmuş bir silindir (1) ve içinde kendi kendine hareket eden bir piston (2) içeren en basit aparatın yakıtsız çalışmasını sağlamalıdır (Şekil 1). Ayrıca bir krank mekanizması, krank mili ve volanın da bulunduğunu söylemeye gerek yok. Hesaplamanın olumlu sonucu, yazarın verimliliği hesaplarken temel bir hata yapması nedeniyle elde edildi, ki bu aslında burada her zaman birden azdır.

Pirinç. 1. Motorlu Karasev

Yeni döngüler icat etmenin değil, kendimizi eski Carnot döngüsüyle sınırlamanın ve ona dayalı bir sürekli hareket makinesi yaratmanın mümkün olduğu ortaya çıktı. Bunu yapmak için, formül (1)'de verimlilik yerine Kelvin cinsinden mutlak sıcaklığı değil, Omsk V. Fedorov'dan mucidin yaptığı gibi günlük yaşamda Celsius derece cinsinden kullanılan sıcaklığı kullanmak yeterlidir. Örneğin, Tn = 20 oC ve Tx = -180 oC alındığında verim = 10 elde edildi, yani. %1000. Motorun tasarımı bir öncekine benzer (Şekil 1) ve çalışma sıvısı olarak aynı hava kullanılır. Artık yazarın da belirttiği gibi, "gezegensel petrol mafyasını" atlatabilir ve medeniyeti çevre felaketinden kurtarabiliriz. Ancak ısıtıcı ve buzdolabının sıcaklıkları beklendiği gibi formül (1)'de Kelvin cinsinden ifade edilirse: Tn = 293 K, Tx = 93 K, çevrim verimliliği %68'e eşit olacaktır. Sonuç olarak, herhangi bir enerji alamayacağız ve pistonu hareket ettirmek için iş yapmak veya aynı yağı yakmak zorunda kalıyoruz.

Fiziğin tanınmış "reddedicisi", fizik ve matematik adayı, SFU S.A.'da doçent. Gerasimov makalelerinde termodinamiğin ikinci yasasının "kaprisli karakteriyle ayırt edildiğini" ileri sürüyor. “Hemen hemen her birimizin evinde hem buzdolabı hem de ısıtıcı var ama hiçbirimiz bunların çalışma sırasında hareket etmeye başladığını fark etmedik. Tam tersi, buzdolabının ya da ısıtıcının olmaması hareketin olmadığı anlamına gelmiyor.” Buna dayanarak bir tarafı pürüzsüz, diğer tarafı pürüzlü olan levha şeklinde bir yerçekimi düzlemi önermektedir (Şekil 2). Bu uçan halı, yakıt yakan bir motor tarafından değil, hava moleküllerinin etkisiyle kaldırılıyor; bu moleküllerin pürüzlü taraftaki kuvveti, atmosferin pürüzsüz bir yüzeye uyguladığı kuvvetten yüzde 10 veya daha fazla farklı olduğu iddia ediliyor.

Pirinç. 2. Gerasimov'un sihirli halısı

Sonuç olarak Gerasimov'un hesaplamalarına göre bir metrekarelik "halı" 10 ton yükü kaldırabiliyor. Yazar, yerçekimi düzleminin bir modelini yapmamış olsa da, "mümkün olanın kesinlikle yalnızca kağıt üzerinde değil, aynı zamanda uygun bir teknik cihaz biçiminde de kendini göstereceğini" iddia ediyor. Maalesef yardımcı doçent, çarşafın her iki tarafındaki hava basıncının aynı olduğu okul fizik dersini unuttu (veya bilmiyordu).

Rusya Bilimler Akademisi S.I. Genel Fizik Enstitüsü'nden bilim adamları da ikinci yasaya katlanmıyorlar. Yakovlenko, S.A. Mayorov ve A.N. Tkachev. Bilgisayar deneyleri, termal olarak yalıtılmış Coulomb plazmasının herhangi bir dış etki olmadan kendiliğinden ısındığını gösterdi. Ünlü olup para kazanabilmelerine rağmen, bazı nedenlerden dolayı bu prensibe dayalı "sonsuz" bir ısıtıcı yapmadılar.
İkinci yasa, termal enerjiyi yoğunlaştırmanın imkansız olduğunu belirtir; ortam parçacıklarının kaotik mekanik hareketi ve buna bağlı olarak iş elde edilmesi. Bir ortamda molekülleri birbiriyle çarpıştığında ortaya çıkan elektromanyetik radyasyonun enerjisinden yararlanmak mümkün müdür? Bu termal elektromanyetik radyasyon geniş bir frekans aralığını kaplar ve oda sıcaklığında spektrumun kızılötesi bölgesinde yer alır, 500 - 1000 ° C'nin üzerindeki ortam sıcaklıklarında görünür bölgeye kayar. Elektromanyetik radyasyon mercekler, aynalar ve kırınım ızgaraları kullanılarak konsantre edilebilir. uygun dalga boyu aralığındadır.

Noginsk'ten Mühendis E. Shu, "Gençlik için Teknoloji" No. 2/2003'te, P.N. tarafından kullanılana benzer bir sürekli hareket makinesinde bir döner tabla kullanılmasını önerdi. Lebedev ışık basıncını ölçecek. Bıçakların bir tarafı aynalı, diğer tarafı karartılmıştır. Yazara göre, fotonların yansıtıldığı ayna tarafındaki elektromanyetik radyasyonun basıncı, emildiği siyah tarafa göre iki kat daha fazla olduğu için döner tablanın dönmesi gerekiyor. Bıçakların kararmış tarafının kendisi foton yaydığı ve geri tepmeyle basıncı dengelediği için cihazın çalışmazlığı açıktır.

Meraklı bir okuyucunun zihnini geliştirmek için ben de çevredeki elektromanyetik radyasyonu “yoğunlaştıran” sürekli hareket makinelerinden oluşan bir üçlü önerdim. Bunlardan biri Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.

Pirinç. 3.

Isı yalıtımlı bir odada (1) ayna kanatları (3) olan bir türbin (2) vardır. Türbinin bir tarafında bir elektromanyetik radyasyon yoğunlaştırıcısı vardır - içbükey bir ayna (4) ve diğer tarafında odanın siyah boyalı bir duvarı (5) vardır. . Duvardan gelen radyasyon bıçağın (3) duvara (5) bakan tarafına düşer ve aynanın (4) yoğunlaştırdığı radyasyon karşı tarafa düşer. Elektromanyetik dalgaların basıncı, enerji yoğunluğuyla (veya gelen fotonların sayısıyla) doğru orantılıdır. o zaman Shu cihazından farklı olarak kürek kemiklerinin farklı taraflarındaki basınç farklı olacaktır. Yani aynanın çapı 1 m ve bıçağı 1 cm olarak alınırsa radyasyon yoğunluğu ve buna bağlı olarak aynanın yan tarafındaki basınç karşı tarafa göre 10.000 kat daha fazla olacaktır, konsantre olmayan akışın düştüğü yer. Sonuç olarak, diferansiyel bir kuvvet ortaya çıkar ve türbin dönmeye başlamalıdır. Etkiyi arttırmak için benzer yoğunlaştırıcılar diğer bıçaklara yönlendirilebilir. Elbette ortaya çıkan kuvvet çok küçüktür, ancak P.N. Lebedev'in döner tablası dönüyordu! Ve en önemlisi, ortamın iç enerjisi nedeniyle ısıtıcı ve buzdolabı olmadan iş yapabilme gerçeği!

Böyle bir motorun ikinci versiyonu, üzerine termal olarak yalıtılmış bir odanın (3) (çevre) duvarlarından gelen termal elektromanyetik radyasyonun mercekler (2) tarafından odaklandığı kararmış bir buhar kazanı (1) içerir (Şekil 4).

Pirinç. 4.

Kazan (1), buzdolabının çevresi olan buhar motoruna (4) borularla bağlanmıştır. Kazanın duvarlarına gelen ortamdan gelen odaklanmış termal elektromanyetik radyasyon akışının yoğunluğu, odaklanmamış olandan binlerce kat daha fazla olduğundan, kazanın sıcaklığı yükselmeye başlayacak ve ortam sıcaklığından daha yüksek hale gelecektir. ve odanın duvarları. Kazan duvarlarının radyasyon gücü olaya eşit olduğunda, T sıcaklığında termodinamik denge oluşacaktır. Kazan dengede iken ortamdan enerji tüketmez. Şimdi kazanı, To ve T arasında ortada bir yerde bulunan, Tk sıcaklığında kaynayan bir sıvı ile dolduralım. Sıvı kaynamaya başlayacak ve buharı, makine 4'ü çalıştıracaktır. Kaynayan sıvı, kazanın sıcaklığını aynı sıcaklıkta tutacaktır. Tk seviyesi, T dengesinden daha küçüktür. Sonuç olarak termodinamik denge sağlanamayacak ve kazana gelen radyasyonun enerjisi her zaman kazan tarafından yayılan enerjiden daha büyük olacaktır. Bu şekilde yapıldığında ortamdan kazana sürekli enerji sağlanması, buhar motorunun yakıt tüketimi olmadan sonsuza kadar çalışmasını sağlayacaktır.
Çevreden gelen konsantre elektromanyetik radyasyonu, örneğin fotovoltaik hücreler kullanarak doğrudan elektrik akımına dönüştürmek daha iyi değil mi (Şekil 5)? Burada, ayna (4) tarafından odaklanan ortamın (3) kızılötesi radyasyonu (örneğin bir odanın duvarları), fotoselin (1) üzerine düşer ve burada yüke (2) giden elektrik akımına dönüştürülür.

Pirinç. 5

Fotodetektörler, seviyesi bizimkinden çok daha düşük olmasına ve yalnızca 2,7 K sıcaklıktaki siyah bir cismin radyasyonuna karşılık gelmesine rağmen, Evrenden gelen arka plan (“kalıntı”) radyasyonunu bile tespit eder. Bu nedenle, ikinci seçeneğin işe yaraması mümkündür. uzayda bile.
Birisi benim bu "çılgın" fikirlerimi beğendiyse ve böyle bir sürekli hareket makinesinin dünyanın ilk çalışan prototipini oluşturduysa, o zaman V.K. Oshchepkova, "Pratik sonuçlar açısından... yalnızca ilkel insanın yapay olarak ateş üretme yöntemlerini keşfetmesiyle karşılaştırılabilir." Ne yazık ki benim sürekli hareket makinelerim de çalışmıyor ve bunun doğrulanması için deneylere gerek yok. Gerçek şu ki, ortamın elektromanyetik radyasyonu izotropiktir - her taraftan aynı yoğunlukta düşer ve bu nedenle onu bir mercek, ayna veya başka bir cihazla odaklamak imkansızdır.

Böylece denge ortamından alınan bedava enerjiyle bizi mutlu etmeye yönelik tüm girişimler boşa çıkacak ve mucitlerin çalışma zamanlarını boşa harcayan bir hayali olarak kalacaktır. Isıdan iş veya elektrik elde etmek için, ısıtma yoluyla elde edilen veya doğada, örneğin jeotermal kaynaklarda bulunan bir sıcaklık farkına ihtiyaç vardır.

EDEBİYAT

1.V.G. Rodionov. Termodinamiğin ikinci yasasının çöküşü. ZhRFM, 1996, Sayı. 1 – 12, s. 5 – 16
2.E.G. Oparin. Yakıtsız enerjinin fiziksel temelleri. Termodinamiğin ikinci yasasının sınırlamaları. M., Editör URSS, 2004
3.P.K. Oshchepkov. Hayat ve rüya. M., Moskova işçisi, 1977, 1984
4. S. Kashnikov. Sıradan bir sürekli hareket makinesi. Moskova Komsomolets, 5.09.1980
5. N.E. Zaev. Yakın enerji aralığı. ZhRFM, 1991, No.1, s. 12 - 21
6. N.E. Zaev. Doğrusal olmayan dielektrikler ve ferritlerle enerji üretimi için koşullar. ZhRFM, 1991, No.1, s. 49 – 52; Fiziğin yeni yönleri. M., Kamu Yararı, 1996, s. 73 – 77; Rus Düşüncesi, 1992, Sayı 2, s. 7 – 28
7. 3601725, 3601726 Sayılı Buluşlara İlişkin Başvurular
8. ZhRFM, 1997, Sayı. 1 – 12, s. 97 – 98
9. V. Petrov. 21. yüzyılın sürekli hareket makineleri. Enerji kaynağı olarak eter. Mühendis, 2010, Sayı: 8, s. 24 – 25
10.B.V. Karasev. Sabit sıcaklıktaki bir ortamdan iş çıkarma yöntemleri (ikinci mesaj). Oturdu. “K.E. Tsiolkovsky: bilimsel araştırma. miras." Kaluga, 2008, s. 264 – 265
11. V. Petrov. 21. yüzyılın sürekli hareket makineleri. Yakıt olarak hava ve kum. Mühendis, 2010, Sayı 5, s. 22 - 23
12. V. Fedorov. Su motorları. Mühendis, 2003, Sayı 7, s. 12 – 14
13. V. Petrov. V. Fedorov'un “Su motorları” makalesine ilişkin. Mühendis, 2003, Sayı: 12, s. 5
14. S. Gerasimov. Havaya yükselme: efsane mi, gerçeklik mi yoksa paradoks mu? Mühendis, 2009, Sayı 12, s. 6 – 9
15. S. Gerasimov. Yaygın saçılma, kaldırma ve termodinamiğin ikinci yasası. Mühendis, 2010, Sayı 10, s. 2 – 5
16. S.A. Gerasimov. Gaz dinamiğinde havaya yükselme ve tarama üzerine. Uygulamalı Fizik Soruları, 2005, Sayı 12
17. S.A. Gerasimov. Yaygın saçılma ve gaz dinamiği kaldırma. Modern yüksek teknoloji, 2010, No.1
18. O. Lebedev. Termodinamiğin ikinci yasasını çiğnemek mümkün mü? Mucit ve yenilikçi, 1995, No. 1, s. 18
19. V. Petrov. Siyah cisim ve ayna hakkında. Gençlik İçin Teknoloji, 2004, Sayı: 2, s. 15
20. V. Petrov. Çevre ısısının kullanımı. Mühendis, 2011, Sayı 4, s. 24 - 26

İÇİNDE. A. Vinogradov- Saltykov, Ulusal Üniversite yiyecek teknolojiler (G. Kiev), İÇİNDE. G. Fedorov, Açık uluslararası Üniversite gelişim kişi "Ukrayna" (G. Kiev), İÇİNDE. P. Martsenko, Dal Kievenergo "Zhilteploenergo" (G. Kiev)

Sıcak su kazanları q 5'in dış yüzeylerinden gerçek ısı kayıplarının, yüksek performanslı buhar kazanları için derlenen grafiklerden veya tablolardan düşük ısıl üretkenlik bölgesine ekstrapolasyonla belirlenen standart kayıplardan önemli ölçüde daha az olduğu gösterilmiştir. kazanlar. Q5'teki bu azalma, astarın dış yüzeylerinin daha düşük sıcaklıkları ile açıklanmaktadır. Böylece DKVR buhar kazanı sıcak su moduna alındığında tüm kazan elemanlarının sıcaklık koşulları değişir, bu da çevreye olan ısı kayıplarının azalmasına neden olur.

Q 5'i belirlemek için, küçük boyutlu, düşük ataletli ısı sayaçları kullanılarak kazanın dış yüzeylerinden ısı akısı yoğunluğunun q doğrudan ölçümleri yapıldı. Isı kayıplarının buhar ve sıcak su kazanlarının bireysel yüzeyleri üzerindeki dağılımının eşit olmadığı ortaya çıktı, bu nedenle, q5'i hesaplamak için, maksimum ısı kayıplarını aramak için gradyan yöntemini birleştirerek her yüzeyde yerel q değerleri ölçüldü ve tarama yönteminin yanı sıra deneysel verilerin yüzeyde ve zaman içinde ortalamasının alınmasına yönelik istatistiksel yöntemlerin kullanılması

Kazanın dış yüzeyindeki her F (m2) elemanı için q (W/m2) değerinin bu şekilde ortalaması alınarak q5 hesaplanır:

burada QhР çalışma kütlesi başına gazın alt kalorifik değeridir, J/m3; B - gaz tüketimi, m3 /s.

Deneyler, kural olarak, kazanların endüstriyel çalışma koşulları altında gerçekleştirildi; performansları nominalden farklıydı. Bu nedenle, ısı kayıplarının buhar kazanları için kabul edilen kazanın gerçek ısıtma çıkışına ters bağımlılığını test ettik:

burada D ve q 5 gerçek kazan performansı ve dış yüzeylerden ısı kaybıdır, D H ve q 5 H nominal koşullar için aynıdır.

Test (2) için, ön ve yan duvarları tuğla kaplamanın sökülmesinden sonra ShPGT-450 şamot elyaf levhalarla değiştirilen bir KVG-6.5 kazan üzerinde deneyler yapıldı. Kazanın ısıl performansını değiştirmek için gaz debisi ve buna bağlı olarak kazandaki su sıcaklığının artması, su debisi sabit tutularak değiştirildi. D'deki değişiklik aralığında, kazanın çalışma koşulları için mümkün olan maksimum, formül (2) geçerli olduğu ortaya çıktı: tüm gerçek D için bunu kullanan yeniden hesaplama, hemen hemen aynı değeri verdi q5H = %0,185. Geleneksel astarlı KVG-6.5 kazan için testler ısı kaybının q 5 H = %0,252 olduğunu gösterdi. Astarı tamamen SHPGT-450 plakalarla değiştirerek ve aralarındaki derzleri dikkatlice kapatarak, q 5 ve gaz tüketiminde% 0,10-0,15 oranında bir azalmaya güvenebilirsiniz. Onarımlar sırasında astarın büyük oranda değiştirilmesi, enerji ve kaynak tasarrufuna önemli bir katkı sağlayabilir, çünkü Kievenergo şubesi "Zhilteploenergo" sisteminde gaz tüketiminde %0,1 oranında bir azalma 1300 m3/gün gaz tasarrufuna yol açar. .

Sonuçlar, sıcak su kazanlarının dış yüzeylerindeki gerçek ısı kayıplarının standart olanlardan birkaç kat daha düşük olduğu doğrulandı. Böylece, Ukrayna Ulusal Bilimler Akademisi Gaz Enstitüsü çalışanları olan kompakt TVG kazanlarının geliştiricileri, kabul testleri sırasında yüzey termometreleriyle ölçüm yaptı. kazan duvarlarının dış yüzeylerinin ortalama sıcaklığı ve q 5 bilinen formüller kullanılarak hesaplandı. TVG-4 ve TVG-8 kazanları için standart kayıplar %2'dir ve yük nominalden TVG-4 için pratik minimum değere, TVG-8 için %0,54'ten %1'e, TVG-8 için 0,33'ten %1'e düşürüldüğünde hesaplanan kayıplar artmıştır. %0,94. Bu nedenle Enstitü, 2000 yılında bu tip kazanları işleten kuruluşların ortalama q 5 = %0,75 değerini almasını tavsiye etti.

Ukrayna Ulusal Bilimler Akademisi Gaz Enstitüsü'nde geliştirilen KVG kazanları üzerinde yapılan çalışmada da benzer sonuçlara ulaşıldı. Q5'i belirlemek için burada da formül (1) kullanıldı, ancak 2(cjF) yerine qF K'yi koyduk; burada F K, kazanın ısı yalıtımının toplam dış alanıdır. Q'nun ortalama değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplandı:

Burada, yalıtımın dış yüzeyinden havaya q o'ya ve iç yüzeyden havaya q T'ye olan ısı akısı yoğunluğu aşağıdaki formüllerden belirlenir:

burada a, çevreye ısı transferinin toplam katsayısıdır; t 0 , t T , t B - dış, iç yüzey ve havanın sıcaklıkları; R, astar katmanlarının toplam termal direncidir; R0 = 1/a0.

T T ve t 0 değerlerinin doğrudan ölçümlerle veya hesaplama yöntemiyle belirlenmesi önerilir, R - yalıtım katmanlarının kalınlığına ve ısıl iletkenliğine bağlı olarak hesaplanır ve tanınmış Kammerer'e göre 0 - Düz ve silindirik yüzeyler için formüller.

Q 0 ve q T hesaplanırken, değerleri önemli ölçüde farklıydı, ancak kazanın sabit çalışması sırasında neredeyse aynıydı. q T >q 0'ın ortaya çıkmasının nedeni, kazan dairesindeki kaçınılmaz cebri hava sirkülasyonundan dolayı, a 0'ın gerçek değerlerinin hesaplananlardan %12-15 daha yüksek olmasıyla açıklanabilir. TGMP-314A buhar kazanında q 0 ve (t 0 - t B'nin doğrudan ölçümleriyle gösterilir. q 0 ve q T'deki bu fark nedeniyle, KK (3)'te tanıtılmıştır - ölçüm hatası için bir düzeltme faktörü ve 0,3-0,7 aralığında alınması önerilen hesaplamalar q 0 ve q T, görünüşe göre, her iki miktarda da eşit güvenle, onların yarı toplamını almanız gerekiyor.

Isı köprülerinden kaynaklanan ek ısı kaybını hesaba katmak için K M = 0,2-0,4 katsayısı tanıtıldı.

KK ve KM'nin eklenmesine ek olarak, kazanın alt (alt) ulaşılması zor yüzeyindeki ısı kayıplarını hesaba katmak ve ayrıca dikkate almak için q 5'in% 10-20 oranında arttırılması önerilmektedir. kazan dairesinden gelen hava ile birlikte fırına ve kazan bacalarına dönen dış yüzeylerden kaynaklanan kayıpların payı.

ve q5'i belirleme yöntemlerindeki önemli farklılıklara rağmen, sonuçlar benzerdi, bu da bu sonuçların genelleştirilmesine ve bunların düzenleyici belgelerin hazırlanmasında kullanılmasına zemin hazırlıyor. Şekil, q 5'in su ısıtma kazanları NIISTU-5, NIISTU-5x2, TVG-4, TVG-8, KVG-4, KVG-6.5'in yanı sıra KVG-4, KVG'nin nominal ısı çıkışına bağımlılığını göstermektedir. -6.5, KVGM -10 ve KVGM-50. Veriler, karşılık gelen verilerden biraz daha düşüktür, ancak böyle bir fark, farklı araştırma yöntemleriyle tamamen haklı çıkarılmıştır.

Edebiyat

1. Fedorov İÇİNDE. G., Vinogradov- Saltykov İÇİNDE. A., Martsenko İÇİNDE. P. Ölçüm kayıplar sıcaklık itibaren dış mekan yüzeyler sıcak su kazanlar // Ekoteknolojiler Ve kaynak tasarrufu. 1997. № 3. İLE. 66-68.

2. Martsenko İÇİNDE. P., Fedorov İÇİNDE. G. Yeterlik yalıtım eskrim sıcak su kazanlar // Balo. ısıtma mühendisliği. 2000. T. 22, № 2. İLE. 78-80.

3. FedorBenV İÇİNDE. G., Vinogradov- Saltikov İÇİNDE. A., Martsenko İÇİNDE. P. RozpodBenben ısı tüketimi İle çitle çevrili bahçeler su ısıtıcıBenonlardan Taparoviç KazanBenV / UDUKHT. İLE., 1998. 16 İle. Dep.. V DNTB İngiltere- raBenhiç biri23.03.98, № 142.

4. Fedorov İÇİNDE. G., Pleskonos A. İLE. Planlama Ve uygulama deneyler V yiyecek endüstri. M.: yiyecek. balo- orada, 1980. 240 İle.

5. Marczaki. VE., GolyshevL. İÇİNDE., MysakI. İLE. Metodoloji tanımlar kayıplar sıcaklık buhar Kazan V çevre// Termik enerji mühendisliği. 2001. № 10. İLE. 67-70.

6. Zalkind e. M. Malzemeler tuğla işi Ve hesaplama eskrim buhar kazanlar. M.: Enerji, 1972. 184 İle.

7. CammererJ.S. Erleuchtungen zu den VDI - Rechtlinien fuerWaerme - und Kalteschutz - Brennstoff - Waerme - Kraft.1958. Bd.10, № 3. S.119-121.

8. Fedorov İÇİNDE. G., Vinogradov- Saltykov İÇİNDE. A., Novik M. VE. Termometri dış mekan yüzeyler Kazan TGMP-314 A // Ekoteknolojiler Ve kaynak tasarrufu. 1999. № 4. İLE. 77-79.

İçin ısı tüketimini azaltmak sıkı bir ihtiyaç var teknolojik ekipman ve ısıtma ağlarındaki ısı kayıplarının muhasebeleştirilmesi. Isı kayıpları, ekipmanın ve boru hatlarının tipine, bunların doğru çalışmasına ve yalıtım tipine bağlıdır.

Isı kaybı (W) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır

Ekipman tipine ve boru hattına bağlı olarak toplam termal direnç:

tek yalıtım katmanına sahip yalıtımlı bir boru hattı için:

iki yalıtım katmanına sahip yalıtımlı bir boru hattı için:

çapı 2 m'den fazla olan çok katmanlı düz veya silindirik duvarlara sahip teknolojik cihazlar için:

çapı 2 m'den az olan çok katmanlı düz veya silindirik duvarlara sahip teknolojik cihazlar için:

boru hattının veya aparatın iç duvarına ve duvarın dış yüzeyinden çevreye taşıyıcı, W/(m 2 - K); X tr, ?. st, Xj - sırasıyla boru hattı malzemesinin, yalıtımın, aparat duvarlarının, duvarın i-inci katmanının ısıl iletkenliği, W/(m K); 5 ST. - aparatın duvar kalınlığı, m.

Isı transfer katsayısı formülle belirlenir

veya ampirik denkleme göre

Bir boru hattının veya aparatın duvarlarından çevreye ısı transferi, kriter veya ampirik denklemlerle belirlenen a n [W/(m2 K)] katsayısı ile karakterize edilir:

kriter denklemlerine göre:

Isı transfer katsayıları a b i a n, kriter veya ampirik denklemler kullanılarak hesaplanır. Sıcak soğutucu sıcak su veya yoğunlaştırıcı buhar ise, o zaman a in > a n, yani R B< R H , и величиной R B можно пренебречь. Если горячим теплоносителем является воздух или перегретый пар, то а в [Вт/(м 2 - К)] рассчитывают по критериальным уравнениям:

ampirik denklemlere göre:

Cihazların ve boru hatlarının ısı yalıtımı, düşük ısı iletkenliğine sahip malzemelerden yapılmıştır. İyi seçilmiş ısı yalıtımı, çevredeki alana olan ısı kaybını %70 veya daha fazla azaltabilir. Ayrıca termal tesislerin verimliliğini arttırır ve çalışma koşullarını iyileştirir.

Bir boru hattının ısı yalıtımı esas olarak, sağlamlık için üst kısmı bir metal levha (çatı kaplama çeliği, alüminyum vb.) ile kaplanmış bir katmandan, çimento harçlarından yapılmış kuru sıvadan vb. oluşur. Bir kaplama metal tabakası kullanılıyorsa, termal direnci ihmal edilebilir. Kaplama tabakası sıva ise, ısı iletkenliği, ısı yalıtımının ısı iletkenliğinden biraz farklıdır. Bu durumda, kaplama tabakasının kalınlığı, mm'dir: çapı 100 mm - 10'dan az olan borular için; 100-1000 mm - 15 çapındaki borular için; büyük çaplı borular için - 20.

Isı yalıtımı ve kaplama tabakasının kalınlığı, boru hattı üzerindeki kütlesel yüklere ve genel boyutlarına bağlı olarak maksimum kalınlığı aşmamalıdır. Masada Tablo 23, ısı yalıtımı tasarım standartlarının önerdiği maksimum buhar boru hattı yalıtımı kalınlığının değerlerini göstermektedir.

Teknolojik cihazların ısı yalıtımı tek katmanlı veya çok katmanlı olabilir. Termal yoluyla ısı kaybı

Yalıtım malzemenin türüne bağlıdır. Boru hatlarındaki ısı kaybı, 1 ve 100 m boru hattı uzunluğu başına, teknolojik ekipmanda - cihazın yüzeyinin 1 m2'si başına hesaplanır.

Boru hatlarının iç duvarlarındaki kirletici madde tabakası, ısının çevredeki alana aktarılmasına karşı ilave termal direnç oluşturur. Bazı soğutucuların hareketi sırasındaki termal dirençler R (m. K/W) aşağıdaki değerlere sahiptir:

Cihazlara teknolojik çözümler ve ısı eşanjör ünitelerine sıcak soğutucu sağlayan boru hatlarında, akış ısısının bir kısmının kaybolduğu şekillendirilmiş parçalar bulunmaktadır. Yerel ısı kaybı (W/m) aşağıdaki formülle belirlenir

Boru hattı bağlantı parçalarının yerel direnç katsayıları aşağıdaki değerlere sahiptir:

Tabloyu derlerken. Dikişsiz çelik boru hatları için spesifik ısı kayıplarının 24 hesaplanması yapılmıştır (basınç< 3,93 МПа). При расчете тепловых потерь исходили из следующих данных: тем-

odadaki hava sıcaklığı 20 °C olarak alındı; serbest taşınım sırasındaki hızı 0,2 m/s'dir; buhar basıncı - 1x10 5 Pa; su sıcaklığı - 50 ve 70 °C; ısı yalıtımı bir kat asbest kordonu ile yapılır, = 0,15 W/(m·K); ısı transfer katsayısı a™ = 15 W/(m 2 - K).

Örnek 1. Bir buhar boru hattındaki spesifik ısı kayıplarının hesaplanması.

Örnek 2. Yalıtılmamış bir boru hattındaki spesifik ısı kayıplarının hesaplanması.

Belirtilen koşullar

108 mm çapında çelik boru hattı. Nominal çap d y = 100 mm. Buhar sıcaklığı 110°C, ortam sıcaklığı 18°C. Çeliğin ısıl iletkenliği X = 45 W/(m·K).

Elde edilen veriler, ısı yalıtımı kullanımının 1 m boru hattı uzunluğu başına ısı kayıplarını 2,2 kat azalttığını göstermektedir.

Tabaklama ve dolgun keçe üretimine yönelik teknolojik ekipmanlarda spesifik ısı kayıpları, W/m2:

Örnek 3. Teknolojik cihazlarda spesifik ısı kayıplarının hesaplanması.

1. “Dev” tambur karaçamdan yapılmıştır.

2. Hirako Kinzoku'dan kurutucu.

3. Bere boyamak için kayık. Paslanmaz çelikten yapılmıştır [k = 17,5 W/(m-K)]; ısı yalıtımı yoktur. Uzun teknenin genel boyutları 1,5 x 1,4 x 1,4 m. Duvar kalınlığı 8 ST = 4 mm. Proses sıcaklığı t = = 90 °C; atölyedeki hava / av = 20 °C. Atölyedeki hava hızı v = 0,2 m/s.

Isı transfer katsayısı a şu şekilde hesaplanabilir: a = 9,74 + 0,07 At. /av = 20 °C'de a, 10-17 W/(m2K)'dir.

Cihazın soğutucu yüzeyi açık ise bu yüzeyden kaynaklanan spesifik ısı kayıpları (W/m2) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır.

Endüstriyel hizmet "Oğlak" (Büyük Britanya), soğutucuların açık yüzeylerinden kaynaklanan ısı kayıplarını azaltmak için "Alplas" sisteminin kullanılmasını önermektedir. Sistem, sıvının yüzeyini neredeyse tamamen kaplayan içi boş polipropilen yüzen topların kullanımına dayanmaktadır. Deneyler, 90 °C'lik açık bir tanktaki su sıcaklığında, bir top tabakası kullanıldığında ısı kayıplarının %69,5, iki tabaka - %75,5 oranında azaldığını göstermiştir.

Örnek 4. Bir kurutma ünitesinin duvarlarından spesifik ısı kayıplarının hesaplanması.

Kurutma ünitesinin duvarları çeşitli malzemelerden yapılabilir. Aşağıdaki duvar tasarımlarını göz önünde bulundurun:

1. Aralarında asbest levha şeklinde yalıtım bulunan 5 ST = 3 mm kalınlığında iki çelik katman 5 I = 3 cm kalınlığında ve termal iletkenlik X U = 0,08 W/(m K).

Kurutucu duvarlarının S st yüzeyinden geçen ısı akışı Qp, ısı transfer denklemi kullanılarak hesaplanır:

Q p = k*Δt ort *S st,

Isı transfer katsayısı k, çok katmanlı bir duvar için formül kullanılarak hesaplanır:

burada δ ve λ sırasıyla çeşitli kaplama ve ısı yalıtım katmanlarının kalınlığı ve ısıl iletkenlik katsayısıdır.

Re kriterinin değerini bulalım:

Re=v*l/υ=2,5 m/s*1,65 m/29*10 -6 m 2 /s=142241

Nu=0,66*Re 0,5 *Pr 0,33 =0,66*142241 0,5 *1,17 0,33 =262,2.

Kurutucu maddeden duvarların iç yüzeyine ısı transfer katsayısı α:

α 1 =Nu* λ/l=262,2*3,53*10 -2 W/(m*K)/1,65 m=5,61 W/m2 *K.

Dış duvardan çevredeki havaya konveksiyon ve radyasyon yoluyla toplam ısı transfer katsayısı:

α 2 =9,74+0,07*(t st -t c),

burada t cf dış duvarın sıcaklığıdır, t st =40 0 C,

t in – ortam hava sıcaklığı, t in = 20 0 C,

α2 =9,74+0,07*(40 0 C-20 0 C)=11,14 W/m2 *K.

Gazların sıcaklığına göre astarın kalınlığını seçiyoruz (Tablo 3.1)

astarlar –

şamot – 125 mm

çelik – 20 mm

şamot – 1,05 W/m*K

çelik - 46,5 W/m*K

Isı transfer katsayısını buluyoruz:

S st duvarının yüzeyini belirliyoruz:

S st =π*d*l=3,14*1,6 m*8 m=40,2 m2 ,

Q p =2,581 W/(m2 *K)*89 0 C*40,2 m2 =9234 W.

Çevreye spesifik ısı kaybı aşağıdaki formülle belirlenir:

W, kurutulmuş malzemeden 1 saniyede uzaklaştırılan nemin kütlesidir.

q p =9234 W/0,061 kg/s=151377,05 W*s/kg.

2.3. Hava kurutma için ısıtıcının hesaplanması

Toplam ısı miktarı Q 0 aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Q 0 =L*(I 1 -I 0)

Q 0 =2,46 kg/s *(159 kJ/kg +3,35 kJ/kg)=399,381 kW

Logaritmik denklemin formülünü kullanarak ortalama sıcaklık farkını hesaplayalım:

burada Δt m =t 1 -t 2n

Δt b =t 1 -t 2k

t 1 - ısıtma buharının sıcaklığı (belirli bir basınçta buharın doyma sıcaklığına eşit).

5,5 atm basınçta. t 1 =154,6 0 C (st. 550)

t 2н, t 2к - kalorimetreye giriş ve çıkıştaki hava sıcaklığı, t 2к =150 0 С; t 2n = -7,7 0 C.

Δt b =154,6 0 C+7,7 0 C=162,3 0 C,

Δt m =154,6 0 С-150 0 С=4,6 0 С,

Kalorimetrenin ısı değişim yüzeyi S t, ısı transfer denklemi ile belirlenir:

S t =Q 0 /k Δt ort.,

burada k, kanatlı ısıtıcılar için hava kütle hızı ρ*v'ye bağlı olarak uygulanan ısı transfer katsayısıdır. ρ*v =3 kg/m 2 *s olsun; bu durumda k=30 W/m2 *k olur.

Gerekli sayıda n ısıtıcı bölümünü bulun:

n k =S t / S s,

burada S с bölümün ısı transfer yüzeyidir.

Kanatlı bir ısıtıcıyı ele alalım:

Gerçek bölüm sayısı %15-20 marjla seçildiğinden, n =6,23+6,23*0,15=7,2≈8 bölüm olur.

Isıtıcıdaki havanın kütle hızı hesaplanır:

burada L mutlak kuru havanın akış hızıdır,