О возможности создания «сверхъединичных» теплогенераторов
"Наука - это то, чего не может быть.
А то, что может быть, - это технический прогресс".
Академик П.Л. Капица.
Термин «сверхъединичные» теплогенераторы в научный оборот ввел Л.П. Фоминский: «Сверхъединичными называются устройства, приводимые в работу электрическими или другими двигателями, вырабатывающие тепловой энергии больше, чем потребляют механической энергии от двигателей» [1, стр. 81]. На основании анализа опубликованной технической информации он причислил к «сверхъединичным» конструкции изобретателей: Ю.Перкинса и Р.Поупа [2], Григса [3], Махмеда Гексена [4], А.Ф. Кладова [5], Е.Г. Порсева [6], А.Д. Петракова [7], Ю.С. Потапова [8] , В.П. Котельникова [9] и другие.
Одним из первых не лабораторных, а реально эксплуатирующихся устройств, стал теплогенератор Ю.С. Потапова – ЮСМАР. Л.П. Фоминский и Ю.С. Потапов объединили свои усилия как для продвижения теплогенераторов ЮСМАР на рынок, так и для теоретического обоснования принципов их работы [10-12]. Падкие на сенсации, но технически малограмотные журналисты извратили идеи изобретателей и стали писать в газетах, что у теплогенератора ЮСМАР КПД больше единицы, хотя изобретатели разъясняли, что это не КПД, а «эффективность», под которой понимали: «отношение вырабатываемой энергии к затраченной на ее получение работе» [1, стр. 81]. Многие талантливые изобретатели, в том числе Л.П. Фоминский и Ю.С. Потапов, имеют характер тяжелый для общения и не склонны к дискуссиям. Часть обиженных ими оппонентов не справедливо перенесла негативное отношение лично к авторам идеи на их детище, а заодно и на все другие подобные конструкции и подвергли такие устройства не всегда обоснованной и часто бездоказательной критике. Для сравнения, утверждение, что коэффициент преобразования энергии (КПЭ) тепловых насосов больше единицы ни у кого не вызывает возражений.
Если систематизировать аргументированные критические замечания, то в основном они сводятся к следующему:
1. Понятие КПЭ является полным аналогом КПД. КПД кавитационных теплогенераторов составляют 93–96 % и не может превышать 100% [13, 14].
2. «В условиях теплогенераторов гидродинамическую кавитацию нельзя рассматривать как источник дополнительной энергии. Ансамбль расширяющихся, схлопывающихся и пульсирующих кавитационных каверн представляется как своеобразный энергетический трансформатор энергии, коэффициент полезного действия которого в принципе, как и любого трансформатора не может превосходить единицу» [15].
3. «Гидродинамические теплогенераторы могут работать с эффективностью, превышающей единицу, тем не менее, режим, при котором достигается подобная эффективность, строго говоря, обеспечивается не столько генератором, сколько методом отбора тепла от внешнего низкотемпературного источника – системы водоснабжения» [16].
Агрессивная компания критики «сверхъединичных» теплогенераторов привела к тому, что некоторые экспериментаторы стали перестраховываться и при получении КПЭ>1 прекращать исследования. Так в результате испытаний теплогенератора на основе «вихревой» трубы, проведенных в лаборатории «Основы трансформации тепла» кафедры «Промышленные теплоэнергетические системы» Московского Энергетического Института было определено, что при затраченных 2 кВтч электрической энергии количество произведенного тепла составляет 3817 ккал (4,4 кВтч). Однозначного объяснения происхождения дополнительно выработанной тепловой энергии найдено не было [17]. На всякий случай работы по данной тематике на кафедре закрыли. В ходе испытаний теплогенератора ТПМ 5,5-1, проведенных Институтом технической теплофизики НАН Украины (г. Киев), был получен КПЭ>1. Экспериментаторы объяснили себе этот результат: «не только объективной погрешностью измерений, но и влиянием теплообмена между неизолированными элементами установки и внешней средой» [18].
Несмотря на компанию критики все равно регулярно появляется информация о результатах проведенных испытаний «сверхъединичных» теплогенераторов. В лаборатории физико-химической гидроаэродинамики ИПРИМ РАН (г. Москва) 19.01.2007 г. был проведен эксперимент, в ходе которого зафиксировано превышение в точке максимума полученной тепловой энергии над затраченной электрической КПЭ=13,4 [19]. Фирма ЮРЛЕ (г. Минск) в процессе испытаний 29 июля 1999 года, без учета теплопотерь в окружающую сферу, получила КПЭ=0,975-1,15 [20]. У теплогенераторов фирмы «Торнадо» (г. Киев), в зависимости от конструкции системы теплоснабжения, значения КПЭ изменялись в диапазоне 60-200% [21]. В «Запорожской Государственной Инженерной Академии» был разработан Преобразователь Энергии Движения Жидкости (ПЭДЖ) с КПЭ=2,79 [22]. На сайте www.ecoteplo.ru группы компаний «Тепло XXI века» (г. Москва) размещены отзывы потребителей: РУП «Волковысский завод кровельных и строительно-отделочных машин» (Республика Беларусь) КПЭ=1,48; АО «АБИОС» (г. Миядзаки, Япония) КПЭ=1,95-2,18; «Славия» (Саратов) КПЭ=1,49-1,57; «ИКЦ «Паритет» (г. Архангельск), без учета теплопотерь, КПЭ=1,23 [23]. Теплогенератор изобретателя Кочкина С.С. (г. Новосибирск) работает с КПЭ=1,24 [24], теплогенераторы фирмы «Автономное тепло» (г. Москва) - с КПЭ=1,5-1,85 [25]. Фирма «ТКС-Техно» (г. Москва) декларирует КПЭ=2,0 [26], Научно-производственный концерн «Акойл» (г. Ижевск) – КПЭ=1,2-1,8 [27], а Научно-внедренческое предприятие «Ангстрем» (г. Тверь) - КПЭ=1,7 [28]. Директор Самарского института инновационных технологий (ИИТ) профессор Степанов Е.С. утверждает, что серийно выпускаемые ими теплогенераторы МУСТ на затраченный киловатт электроэнергии вырабатывают 1,2 кВт тепловой энергии [29]. Корейская фирма DHP (Daum Hydrogen Power) в технических характеристиках своих теплогенераторов указывает теплопроизводительность в два раза большую, чем мощность применяемых электродвигателей [30].
В Тамбовском государственном техническом университете ведутся работы по созданию многоступенчатого роторного кавитационного теплогенератора. Полученные в ходе экспериментов КПЭ=1,45-1,65 [31, 32]. В Институте химии растворов РАН (г. Иваново) были проведены эксперименты по использованию роторных кавитационных теплогенераторов для нагрева суспензии крахмала. В сравнении с традиционным способом получения коллоидных растворов полисахарида время нагрева до 95 оС сократилось в три раза, причем средний размер частиц был более чем в полтора раза ниже обычного [33]. казано, что при использовании для нагрева роторных кавитационных теплогенераторов время нагрева. Этот перечень можно продолжить. Работы по созданию подобных теплогенераторов ведутся и за рубежом: в Болгарии, Германии, Корее, Словакии, США, Франции и т.д.
Большое количество полученных в ходе испытаний результатов не может позволить огульно обвинять их авторов в некомпетентности либо в мошенничестве. Для подтверждения или опровержения «сверхъединичности» необходимо глубокое экспериментальное изучение процессов, происходящих в теплогенераторах.
Для объяснения получения в ходе испытаний дополнительной энергии было выдвинуто несколько гипотез [24]:
1. В процессе кавитации происходит образование ассоциатов-кластеров воды с выделением тепла.
2. При пузырьковой кавитации возможно протекание ядерных реакций с малым выходом нейтронов.
3. Возможен механизм энерговыделения при низкотемпературных ядерных реакциях с участием динейтронов.
4. При сильном нагреве или электролизе паров воды происходит разложение на ионы Н+ и ОН-, которая примерно в два раза энергетически более выгодна, чем реакция разложения воды на водород и кислород. Затем при захвате ионами водорода электронов со стенок заземленного бака и соединении двух атомов водорода в молекулу водорода происходит выделение энергии 436 кДж/моль, что примерно в два раза больше, чем при горении водорода.
Вода является естественным ядерным топливом. Возбудителем ядерной реакции является кавитация. Затраты энергии на разрушение связей между атомами молекулы Н2О примерно на семь порядков меньше энергии связи их элементарных частиц. В воде исходные и конечные продукты реакции одинаковы: вода остается водой. Незначительный дефицит массы прошедшей реакцию воды в естественных природных условиях восстанавливается, что подтверждено экспериментально. Измерения, в частности на чистой воде, показывают отсутствие радиации. Воздух и вода в энергоустановках являются ядерным топливом. Поэтому основанная на этих природных веществах энергетика названа естественной [34, 35].
Высказываются и другие гипотезы:
5. «На механическое разрушение химических связей ионов и молекул воды требуется в два раза меньше энергии, чем на термическое разрушение этих связей. Это главная причина, в силу которой не удается повысить показатель энергетической эффективности одноступенчатых кавитационных процессов выше 200%» [36].
6. «С позиции теории движения, доказано, что при наличии ускорения вращения тел их суммарная масса – энергия уменьшается. Появление дополнительных связей между частицами вещества приводит к выделению значительного количества энергии связей в виде тепла. Согласно теории на каждый Дж механической энергии, вкладываемой во вращение, должно выделяться до 2Дж энергии в виде излучений. Таким образом, затрачивая энергию на механическое движение жидкости, в результате получаем ее приращение за счет выделения других видов энергии, что в сумме превышает затраченную механическую в 1,5-1,85 раз» [37].
7. «Теплогенератор это - управляемый усилитель мощности, в котором энергетический поток электрического мотора посредством собственно теплогенератора управляет более мощным потоком энергии, получаемым при разрыве (или созидании) водородных связей ассоциатов молекул воды. Управляемый поток всегда мощнее управляющего» [38].
8. «Значительные давления могут быть достигнуты в микрообъемах при процессе схлопывания кавитационных пузырьков, в результате чего в отдельных микрообъемах на короткое время может быть достигнуто такое давление, которое превращает энергию гравитационного колебания ультраэлементарных частиц в тепловые колебания «элементарных» частиц, но этот и вышеотмеченные процессы не учитываются в опыте Джоуля для определения механического эквивалента единицы теплоты. Необходимо определить границы условий применимости принятого механического эквивалента единицы теплоты, что исключит возникновение конфликтов между изобретателями теплогенераторов, у которых КПД больше 100% (Ю. Потапов и др.) и экспертными комиссиями» [39].