Нагрев воды трением: Дисковые вихревые теплогенераторы

Содержание

Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение

Кавитационный теплогенератор – специальное устройство, в котором применяется эффект нагрева жидкости кавитационным способом. То есть это эффект, при котором образуются микроскопические пузырьки пара в областях локального уменьшения давления в воде. Это может наблюдаться во время вращения насосной крыльчатки или вследствие воздействия на воду звукового колебания. В результате этого жидкость нагревается, а это значит, что при помощи нее можно обогревать дом или квартиру.

На сегодняшний день кавитационный теплогенератор считается инновационным изобретением. Однако уже практически век тому назад ученые размышляли над тем, как можно использовать эффект кавитации. Впервые подобную установку собрал Джозеф Ранк в 1934 году. Именно он отметил, что входные и выходные температуры воздушных масс этой трубы отличаются. Советские ученые несколько усовершенствовали трубы Ранка, использовав для этой цели жидкость. Опыты показали, что установка позволяет быстро разогревать воду. Однако на тот период необходимость в такой установке была минимальна, ведь энергия стоила копейки. Сегодня же, вследствие удорожания электричества, нефти и газа, потребность в таких установках возрастает.

Виды

Кавитационный теплогенератор

 по своему устройству может быть роторным, трубчатым или ультразвуковым:
  • Роторные устройства представляют агрегаты, в которых используются центробежные насосы с измененной конструкцией. В качестве статора здесь применяется насосный корпус, куда устанавливается входная и выходная труба. Главным рабочим элементом здесь выступает камера, где размещается подвижный ротор, он работает по принципу колеса.

Роторная установка имеет сравнительно простую конструкцию, однако для эффективной ее работы необходим очень точный монтаж всех его элементов. В том числе здесь требуется точнейшее балансирование двигающегося цилиндра. Необходима плотная посадка роторного вала, а также тщательная выверка и замена пришедших в негодность материалов изоляции. КПД таких устройств не являются довольно большим. Они имеют не очень большой срок службы. К тому же такие агрегаты работают с выделением достаточно большого шума.

  • Трубчатые тепловые генераторы осуществляют кавитационное нагревание благодаря продольному расположению трубок. При помощи помпы нагнетается давление во входящую камеру. В результате жидкость направляется через указанные трубки. На входе вследствие этого появляются пузырьки. Во второй камере устанавливается высокое давление. Пузырьки, которые при попадании во вторую камеру разрушаются, вследствие чего они отдают свою тепловую энергию. Эта энергия вместе с паром направляется на обогрев дома. Коэффициент полезного действия подобных конструкций может достигать высоких показателей.
  • Ультразвуковые тепловые генераторы. Кавитация здесь образуется благодаря ультразвуковым волнам, которые создает установка. В результате такого принципа работы обеспечиваются минимальные потери энергии. Трения здесь практически нет, вследствие чего коэффициент полезного действия ультразвукового теплового генератора невероятно высок.
Устройство

Кавитационный теплогенератор имеет устройство в зависимости от принципа действия. Типичным и наиболее распространенным представителем роторных тепловых генераторов является центрифуга Григгса. В такой агрегат заливается вода, после чего запускается ось вращения при помощи электрического двигателя. Главным достоинством такой конструкции является то, что привод нагревает жидкость, а также выступает в качестве насоса. Поверхность цилиндра имеет огромное количество неглубоких круглых отверстий, которые позволяют создать эффект турбулентности. Нагревание жидкости обеспечивается благодаря силам трения и кавитации.

Число отверстий в установке зависит от используемой роторной частоты вращения. Статор в тепловом генераторе выполнен в виде цилиндра, который запаян с двух концов, где непосредственно вращается ротор. Существующий зазор между статором и ротором равняется примерно 1,5 мм. Отверстия в роторе необходимы для того, чтобы в жидкости, трущейся о поверхности цилиндра, появлялись завихрения с целью создания кавитационных полостей.

В указанном зазоре также наблюдается и нагревание жидкости. Чтобы тепловой генератор эффективно работал, поперечный размер ротора должен составлять минимум 30 см. В то же время скорость его вращения должна достигать 3000 оборотов в минуту.

В ультразвуковых устройствах для создания эффекта кавитации используется кварцевая пластина. Она под воздействием электрического тока создает колебания звука. Эти звуковые колебания направляются на вход, вследствие чего устройство производит вибрации. На обратной фазе волны создаются участки разряжения, вследствие чего можно наблюдать кавитационные процессы, которые создают пузырьки.

Чтобы обеспечить максимальный коэффициент полезного действия, рабочая камера теплового генератора выполняется в виде резонатора, который настроен на ультразвуковую частоту. Образованные пузырьки моментально переносятся потоком через узкие трубки. Это необходимо, чтобы получить разряжение, так как пузырьки в тепловом генераторе могут быстро смыкаться, отдавая свою энергию обратно.

Принцип работы

Кавитационный теплогенератор позволяет создать процесс, во время которого в жидкости создаются пузырьки. Если рассматривать этот процесс, то он сравним с закипанием воды. Однако при кавитации наблюдается локальное падение давления, что и приводит к появлению пузырьков. В тепловом генераторе формируются вихревые потоки, вследствие них происходит кавитационный разрыв пузырьков, что приводит к нагреванию жидкости. Нагревание приводит к резкому снижению давления жидкости. Полученная энергия получается довольно дешевой, она отлично подходит для отопления помещений. В качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Для подобных установок обычно нужно примерно в 1,5 раза меньше электрической энергии, чем это необходимо для радиаторных и иных систем. При этом нагревание жидкости осуществляется в замкнутой системе. Работают такие агрегаты посредством преобразования одной энергии в другую. В итоге она превращается в тепловую.

Применение

Кавитационный теплогенератор
 в большинстве случаев применяется для нагревания воды, а также смешивания жидкостей. Поэтому подобные установки в большинстве случаев используются для:
  • Отопления. Тепловой генератор преобразует механическую энергию движения воды в тепловую энергию, которую успешно можно использовать для обогрева зданий различного характера. Это могут быть небольшие частные постройки, в том числе крупные промышленные объекты. К примеру, на территории нашей страны на текущий момент можно насчитать минимум с десяток населенных пунктов, в которых централизованное отопление осуществляется не обычными котельными, а кавитационными установками.
  • Нагревания проточной воды, которая применяется в быту. Тепловой генератор, который включен в сеть, может довольно быстро нагревать воду. В результате подобное оборудование с успехом можно применять для разогревания воды в бассейнах, автономном водопроводе, саунах, прачечных и тому подобное.
  • Смешивания несмешиваемых жидкостей. Устройства кавитационного типа могут применяться в лабораториях, где имеется необходимость высококачественного смешивания жидкостей, имеющих разную плотность.
Как выбрать

Кавитационный теплогенератор может быть выполнен в нескольких исполнениях. Поэтому выбирать такое устройство для отопления своего дома нужно с учетом ряда параметров:

  • Подбирать тепловой генератор необходимо, исходя из того, для какой площади необходимо отопление. Также следует учесть, какая погода наблюдается в зимний период. Важной характеристикой будет и теплоизоляция стен. То есть нужно выбирать устройство, которое будет обеспечивать необходимое количество тепла.
  • Если Вы приобретаете стандартную установку, то желательно, чтобы она была оборудована приборами контроля выделяемой теплоты и датчиками защиты. Лучше сразу приобрести установку с автоматическим блоком контроля и управления. Поэтому кавитационную установку рекомендуется приобретать в комплексе с другим оборудованием с услугой установки под ключ. Специалисты сами подберут и выполнят расчеты по монтажу тепловой системы в вашем доме.
  • Если Вы решили сэкономить и приобрести оборудование по отдельности, то здесь важно определиться с особенностями всех элементов системы. Насос должен иметь возможность работы с жидкостями, которые нагреты до высокой температуры. В противном случае система быстро придет в негодность и ее придется ремонтировать. К тому же насос должен обеспечивать давление от 4 атмосфер.
  • Если Вы решили соорудить кавитационную установку самостоятельно, то здесь важно верно подобрать сечение канала камеры кавитации. Оно должно составлять порядка 8-15 мм. Перед созданием такой установки важно тщательно изучить действующие схемы подобных устройств. Кавитационный теплогенератор по своему виду будет напоминать насосную станцию, которой не нужна дымоотводная труба. При ее работе не выделяется угарный газ, грязь или копоть.
Похожие темы:

Физические основы процесса нагрева воды в гидродинамических теплогенераторах Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 621.22

Ю. Е. КРАЙНОВ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА НАГРЕВА ВОДЫ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРАХ

Ключевые слова: вихревая труба, теплогенератор, тепловая энергия, тепловой насос, гидромеханическая энергия давления, гидравлическое трение, разогрев жидкости, кавитация, торсионное поле.

Аннотация. Рассматриваются теоретические аспекты нагрева жидкостей в вихревых теплогенераторах.

Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. «На пальцах» же объясняют, 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 компрессоре. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он, расширяясь, охлаждается. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой — через другое, достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.

Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Ю. С. Потапов попробовал запустить в трубу воду. «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

© Крайнов Ю. Е.

исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу.- = Т- ,

I Т. — Т„

(1)

называемое коэффициентом трансформации.

Этот коэффициент не может быть назван КПД установки, так как не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к этому критерию (в частности, он может иметь численное значение больше единицы, что противоречит второму закону термодинамики). В (1) сопоставляются качественно различные виды энергии — теплота и работа.

Известно, что качество вида энергии определяется его способностью превращаться в другой вид энергии. Если работа в идеальном процессе может быть полностью превращена в другой вид энергии, то теплота даже в идеальном процессе лишь частично превращается, например, в работу.

Вот об этом коэффициенте трансформации, скорее всего, и идёт речь в рассуждениях о теплогенераторе Потапова. Именно этот коэффициент равен 160 %.

Л. П. Фоминский, украинский ученый и изобретатель, сотрудничающий с Ю. С. Потаповым, пытаясь объяснить в [2] работу теплогенератора «Юсмар», подтверждает эту версию: «Правильнее говорить об эффективности теплогенератора — отношении величины вырабатываемой им тепловой энергии к величине потреблённой им для этого извне электрической или механической энергии», — пишет он.

И именно тепловой насос назван Ю. С. Потаповым в качестве прототипа его изобретения. Однако данное устройство не является тепловым насосом в чистом виде, так как тут отсутствует «передача» теплоты от менее нагретого к более нагретому телу через фазовый переход промежуточного теплоносителя.

Хотя теплогенератор Потапова был изобретен и поставлен на производство уже почти двадцать лет назад, это загадочное устройство до сих пор осталось не объясненным теоретиками официальной академической науки.

На начальном этапе знакомства с теплогенератором Потапова (по всевозможным газетным, журнальным публикациям и патентам на его изобретение, возникли мысли

о том, что это все просто шарлатанство: упоминание о КПД равном 160 % без каких-либо конкретных научных обоснований; отсутствие в патентах и статьях даже габаритов теплогенератора.

При посещении Чудовского завода «Энергомаш», имеющего лицензию на выпуск теплогенераторов «Юс-мар», выяснилось, что экспериментальная установка, которую завод купил у Ю. С. Потапова, не работает, а когда работала, ее КПД был ниже 100 % (96…98 %). Специалисты завода «Энергомаша» сообщали об этом Ю. С. Потапову и приглашали его приехать, но он отказался, а по поводу низкого КПД прокомментировал — неправильно собрали установку.

Все это наталкивало на мысли о жульничестве, но высокие научные регалии изобретателя — доктор технических наук, профессор и академик РАЕН, не позволяли окончательно остановиться на столь резкой версии.

Завод «Энергомаш» впоследствии стал выпускать модернизированный теплогенератор, который внешне и по габаритам отличается от исходного. Сущность модернизации теплогенератора, скорее всего, заключается в увеличении его гидравлического сопротивления. Оно создает препятствие движению потока в виде совокупности местных гидравлических сопротивлений, обуславливающих повышенное гидравлическое трение. Кроме того, при прохождении потока через спиральный канал малого сечения его скорость значительно возрастает. При этом гидромеханическая энергия давления (потенциальная) превращается в кинетическую, сопровождаемую тепловыми потерями. В вихре цилиндрической части из-за больших скоростей сопротивление трения еще больше возрастает, что и приводит к превращению кинетической энергии в тепловую, то есть к приросту температуры.

Аналогичный процесс разогрева жидкости наблюдается в любой гидросистеме, работающей под давлением (гидропривод), но там это явление негативное (иное назначение системы) и его всячески стараются уменьшить. В гидродинамических нагревателях же наоборот — акцент ставится именно на разогрев жидкости, поэтому в их конструкциях встраиваются различные тормозные устройства.

Из сказанного следует, что энергия, поданная на вал насоса, благодаря повышенному гидравлическому трению конструкции превращается в теплоту. Вода, постоянно циркулируя, проходя малый контур (теплогенератор — насос — теплогенератор) или непосредственно возвращаясь в теплогенератор по перепускному патрубку, многократно преодолевая гидравлические сопротивления, нагревается

до необходимой температуры и только после этого подается потребителю.

Но таким способом не получить высокий эффективности (коэффициент трансформации ф = 1,6) теплогенератора. Необходимо искать другие версии происходящих в теплогенераторе «Юсмар» явлений.

Специалисты завода «Энергомаш» упоминали о сильном шуме, издаваемом теплогенератором Потапова при работе. А что, если причиной этого шума является кавитация? Тогда многое может измениться и высокая эффективность теплогенератора «Юсмар» становится вполне реальной.

Кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости. Появлению кавитации способствует раство-рён-ный в воде воздух, который выделяется при уменьшении давления.

Теоретически жидкость начинает кипеть, когда давление в некоторых участках потока снижается до давления ее насыщенных паров. В действительности давление, при котором начинается кавитация, существенно зависит от физического состояния жидкости. Если жидкость содержит большое количество растворенного воздуха, то уменьшение давления приводит к выделению воздуха из жидкости и образованию газовых полостей (каверн), в которых давление выше, чем давление насыщенных паров жидкости. При наличии в жидкости микроскопических, не видимых глазом пузырьков кавитация может возникать при давлениях, превышающих давление насыщенного пара. Каждый навигационный пузырек, формируясь из ядра, растет до конечных размеров, после чего схлопывается. Весь процесс происходит в течение нескольких миллисе-

кунд. Пузырьки могут появляться друг за другом настолько быстро, что кажутся одной каверной.

Наличие в жидкости ядер в виде микроскопических пузырьков трудно объяснить теоретически. С одной стороны, силы поверхностного натяжения должны привести к схлопыванию мелких газовых пузырьков. С другой стороны, более крупные видимые глазом пузырьки должны всплывать и удаляться из жидкости через ее свободную поверхность. Для объяснения присутствия в жидкости газовых пузырьков предлагались различные гипотезы. В частности, предполагалось, что мелкие пузырьки могут образовываться в мельчайших трещинах на поверхностях, ограничивающих жидкость. Это до некоторой степени подтверждается тем фактом, что кавитация обычно начинается либо вблизи, либо на таких границах. Однако кавитация может возникать и вдали от ограничивающей стенки, например в центре вихря или в ультразвуковом поле. Если твердые частицы взвешены в жидкости, то гипотеза «поверхностных трещин» по-прежнему подтверждается, только теперь уже роль стенок, где образуются ядра кавитации, выполняют примесные частицы.

Кавитация сопровождается и другими физическими явлениями. Так, в момент схлопывания наблюдается слабое свечение пузырька, называемое сонолюминисценцией. Ранее предполагалось, что оно вызвано рекомбинацией свободных ионов, появившихся в результате тепловой или механической диссоциации молекул на поверхности пузырька. Но Джермен убедительно доказал, что причиной этого свечения является нагревание газа в пузырьке, обусловленное высокими давлениями при его схлопывании. Вспышка может длиться от 0,05 до 0, 001 с. Интенсивность света зависит от количества газа в пузырьке. Если газ в пузырьке отсутствует, свечения не возникает.

При схлопывании пузырька внутри него возникают

высокие давления и температуры. Предполагалось, что температура окружающей пузырек жидкости весьма высока и составляет около 10000 °С. Л. Уилер установил, что в материале вблизи схлопывающегося пузырька температура повышается на 500…800 °С. Схлопывание пузырька происходит в течение милли — или даже микросекунд. Гаррисон показал, что возникающие ударные волны могут привести к высоким перепадам давления (до 4000 х103 Н/м2) в окружающей пузырек жидкости.

Кавитация может возникать под действием звуковых волн — ультрозвуковая кавитация. Она широко применяется в некоторых производственных процессах, например для ускорения химических реакций, очистки, дегазации жидкости, эмульгирования. Во всех этих случаях воздействие ультразвуковой кавитации обусловлено в основном одним или двумя эффектами, создаваемыми ею. Резонирующие пузырьки действуют как смеситель, увеличивая площадь контакта между двумя жидкостями или между жидкостью и ограничивающей ее поверхностью. Этим путем осуществляются процессы очистки и эмульгирования трудно смешиваемых жидкостей.

Ультразвуковая кавитация находит широкое применение для возбуждения химических реакций, которые в противном случае не идут, особенно это относится к реакциям, протекающим в водной среде. Существует большое число химических реакций, которые начинаются или ускоряются под действием ультразвуковой кавитации. Например, если воздействовать ультразвуковыми волнами высокой интенсивности на растворы полимеров, то их вязкость уменьшается вследствие разрушения химических связей в цепочке полимеров.

А почему бы нечто подобному не происходить и в теплогенераторе Потапова. Жидкость под давлением попа-

дает в улитку через узкое выходное отверстие инжекцион-ного патрубка.

Здесь, согласно уравнению Бернулли и закону постоянства расхода:

Р V2 7 Р2 V2

—-I—-v gZ1 =—-1——v gZ 2 + потери

р 2 р 2

V ■ S1 = V2 ■ S2 =… = const. (2)

скорость потока знач ительно возрастает, но одновременно падает его давление. При таких условиях вполне возможно появление кавитации. Предположим, что в улитку врывается уже не вода, а пар. Температура этих паров будет ниже температуры исходной воды, так как часть теплоты ушла на ее испарение. Давление паров в циклоне оказывается намного меньше давления жидкости в выходном патрубке, поэтому последняя по перепускному патрубку подсасывается обратно в трубу. Подсасываемая жидкость, температура которой достаточно высока, отдает часть своей теплоты холодному пару.

Далее, попав в цилиндрическую часть корпуса теплогенератора, парожидкостная смесь разделяется под действием центробежных сил: вода оттесняется к стенкам теплогенератора, а пар занимает центральную его область. Благодаря трению о стенки, вращающиеся в корпусе теплогенератора вода, а от нее и пар постепенно нагреваются.

При ударе о тормозное устройство давление в жидкости и паре резко возрастает, что приводит к конденсации ранее испарившейся воды. Выделившаяся теплота конденсации идет на увеличение температуры водяного потока. В теплоту превращается и часть кинетической энергии вращающейся воды.

Химический состав водопроводной воды, подаваемой в теплогенератор, довольно разнообразен. Вполне воз-

можно, что в ней найдутся компоненты, которые, никак не взаимодействуя между собой при обычных условиях, вступят в реакцию в условиях кавитации. Ведь, как уже говорилось, в кавитационном пузырьке при его схлопывании возникают значительные давления и температуры. Можно допустить и то, что среди этих реакций могут оказаться и те, которые пойдут с выделением теплоты, а теплота химических реакций зачастую на порядки больше скрытой теплоты фазовых переходов. Знакомство с монографией [1] окончательно убедило меня в существовании данного теплогенератора, то есть в высокой эффективности его работы. Л. П. Фоминский, украинский ученый и изобретатель, академик РАЕН, долгое время сотрудничающий с Потаповым Ю. С., попытался в [1] создать более или менее стройную теорию работы рассматриваемой установки. Он подтверждает и вышеизложенную версию о роли кавитации: «Опыт работы с теплогенератором показывал, что генерация избыточного тепла в нем происходит лишь тогда, когда в вихревой трубе установки интенсивно идет кавитация, усиливаемая резонансными звуковыми колебаниями столба воды в вихревой трубе. Резонанса добивались изменением длины трубы и удачным выбором точки расположения в ней тормозного устройства. При резонансе труба начинала «петь как закипающий самовар» [1]. Л. П. Фоминский, объясняя высокую эффективность теплогенератора Потапова, в [1] выдвигает и ряд других интересных гипотез.

1. Дефект массы. Опираясь на теорему вириала (1870 г. Клаузиус), которая гласит, что во всякой связанной системе движущихся тел, находящейся в состоянии дина-мического равновесия, средняя во времени энергия их связи друг с другом по своей абсолютной величине в два раза

больше средней во времени суммарной кинетической энер-

гии движения этих тел относительно друг друга:

ЕСВ = — 2ЕКИН . (3)

Л. П. Фоминский делает вывод, что суммарная масса-энергия вращающейся системы связанных тел уменьшается с увеличением скорости вращения и она равна ее полной (релятивистской) энергии за вычетом энергии связи:

Еу = Еп — Есв , (4)

а масса вращающейся системы связанных тел не возрастает с увеличением скорости их вращения согласно формуле релятивистского возрастания массы

тг

*0

т = ,

с

а наоборот, уменьшается:

(5)

1 —

Vе2 (6)

Уменьшению массы системы на величину Ат соответствует изменение энергии (формула Эйнштейна):

АЕ = Ат • с2. (7)

Такая энергия должна уйти из системы, приводимой во вращение, например, излучиться. Излучаемая энергия АЕ в соответствии с (4) равна изменению энергии связи ЕСВ между этими телами.

Таким образом, энергия связи — это недостача у системы некоторого количества массы-энергии до величины, равной сумме тех масс-энергий отдельных тел, состав-ляю-щих систему, которой они обладали до объединения в систему.

Делая вывод, Л. П. Фоминский утверждает, что в

со-

ответствии с теоремой изменение энергии связи системы тел при ускорении ее вращения должно быть по абсолютной величине в два раза больше, чем изменение кинетической энергии вращения этой системы.

2. Химические реакции. Л. П. Фоминский предполагает, что аналогично тому, как заряженная вращающаяся частица порождает магнитное поле, так и вращающаяся, но не заряженная частица может создавать поле вращения -торсионное поле, которое направлено вдоль оси вращения порождающего его тела и обладает бесконечно большой скоростью распространения. Носителями этого поля являются тахионы.

Исследователи торсионных полей давно обратили внимание на то, что эти поля часто изменяют ход кристаллизации расплавов. Исходя из этого, Л. П. Фоминский делает еще одно предположение — похоже, что торсионные поля, поворачивая спины реагирующих частиц (электронов, протонов и даже ядер атомов), могут стимулировать химические реакции взаимодействия воды с солями и другими растворенными в ней веществами, которые при обычных условиях идут плохо или совсем не идут. Ю. С. Потапов, по словам Л. П. Фоминского, давно уже подметил, что добавка в пресную воду теплогенератора всего лишь примерно 10 % морской воды ведет к повышению теплопроизводительности на 10. + є ®2 D + ує +1,953МэВ.

є (8) Откуда же берутся два протона и электрон? Молекула воды (рис. 2) хорошо изучена. Электроны атомов водорода занимают вакантные места в наружной электронной оболочке атома кислорода и становятся общими электронами атомов кислорода и водорода. Они большую часть времени проводят между ядром атома кислорода и ядром атома водорода.

Рисунок 2 — Ковалентные связи в молекуле воды

В результате атом водорода, имеющий всего один электрон, с протиивоположной стороны оказывается как бы оголенным от «электронного облака». Поэтому молекула воды выглядит как пушистый (из-за электронных облаков) шарик, на поверхности которого имеется два маленьких положительно заряженных бугорка — ядер атомов водорода (рис. 3).

Рисунок 3 — Водородная связь

Угол между прямыми линиями, соединяющими ядра атомов водорода с ядром атома кислорода в молекуле воды, составляет 104,5 °С. У одного атома кислорода и двух атомов водорода появляются общие электроны, в результате чего их электронные оболочки заполняются до конца, и образуется прочная молекула Н2О.

Положительно заряженный бугорок одной молекулы воды и отрицательно заряженный край (изолированная электронная пара) другой молекулы устанавливаются строго напротив друг друга. В результате наличия положительных зарядов на поверхности молекулы, расположенных не напротив друг друга, а с одной её стороны, молекула воды является электрическим диполем, и вода обладает наибольшей среди всех веществ диэлектрической проницаемостью е » 81.

Каждая молекула воды своими положительно заряженными бугорками-протонами притягивается к той стороне соседней молекулы воды, с которой нет таких бугорков и которая заряжена отрицательно из-за наличия там электронных облаков. В результате такого притяжения между молекулами воды и возникает связь, которую называют водородной связью из-за того, что она обусловлена ядрами атомов водорода — протонами, находящимися на этой связи. Поскольку бугорки-протоны во всех молекулах воды расположены под одним и тем же определенным углом, то вода в твердом состоянии имеет строго упорядоченную (кристаллическую) структуру льда.

Перескок протона на соседнюю водородную связь приводит к возникновению пары ориентационных дефектов. Такой перескок протона можно рассматривать как поворот молекулы воды на 120°.

Но иногда и в строгом мире кристаллов, а тем более в жидкой воде с её квазикристаллической структурой, случаются осечки, и в силу той или иной причины (флуктуа-

ции, удара фотоном или др.) протон выбивается с водородной связи и оказывается на соседней. В результате на последней оказываются сразу два протона, занимающих обе разрешенные позиции. Такие водородные связи называют «ориентационно дефектными» (рис. 4).

Рисунок 4 — Образование ориентационных дефектов

Для протекания ядерной реакции необходима параллельная ориентация спинов обоих протонов. Но параллельная ориентация спинов двух протонов на одной водородной связи запрещена принципом Паули. По мнению Л. П. Фоминского, переворачивание спина осуществляется торсионным полем. При этом принцип Паули не нарушается, так как торсионное поле сообщает протону дополнительную энергию, в результате чего протон оказывается на другом энергетическом уровне.

Когда спины обоих протонов на ориентационнодефектной водородной связи оказываются параллельными, уже ничто не мешает этим протонам вступить в ядерную реакцию.

Но откуда взять электрон? Здесь на помощь Л. П. Фоминскому пришла гипотеза Л. Г. Сапогина [3], предлагающая новое объяснение туннельного эффекта. Л. Г. Сапогин объясняет туннелирование следующим образом. Заряд элементарной частицы не постоянен во времени, а периодически изменяется (осциллирует) с чудовищно большой частотой, то возрастая до максимума, то уменьшаясь до нуля по гармоническому закону. Вдобавок к предыдущей идее он предположил, что и масса электро-

на тоже осциллирует во времени по гармоническому закону в пределах от нуля до максимума. Автор гипотезы утверждает, что, находясь на ближайшей к ядру атома К-орбитали, электрон совершает квантовые скачки в пределах орбитали не беспорядочно, как думали физики, а сквозь ядро атома, каждый раз туннелируя сквозь него. Благополучно электрон туннелирует благодаря тому, что в это мгновение значение заряда и массы электрона близки к нулю, а потому он, в силу закона сохранения импульса, в это время должен

развивать очень большую скорость движения сквозь ядро атома.

Таким образом, в одной точке пространства оказываются протон и электрон, фигурирующие в уравнении ядерной реакции. При этом суммарный электрический заряд протона и электрона оказываются близким к нулю, и если в этот момент к ним приближается еще один протон, то ему уже не придется преодолевать высокий кулоно-вский барьер. Потому такие трехчастичные столкновения могут случаться даже чаще, чем столкновения с двумя протонами, ведущие к сближению их на ядерные расстояния.

Реакция (8) ведет к наработке дейтерия, который в свою очередь участвует в других ядерных реакциях:

2 Б+ Н —3 Не + у+ 5,49МэВ,

2 D+ Н + е——3 Т + У + 5,98МэВ.

е (9)

И хотя унос львиной доли теплоты нейтрино и у квантом лишает нас надежд достичь в теплогенераторе Потапова высоких выходов дополнительно q теплоты за счет ядерных реакций, полученные результаты вселяют надежды на использование теплогенератора в качестве генератора дейтерия, гелия-3 и особенно трития, производ-

ство которого другими способами сложно, дорого и опасно.

Конечно, все это настоятельно требует, чтобы было обращено самое серьезное внимание на дальнейшие исследования вихревого теплогенератора Потапова.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ RU 2165054. Способ получения тепла. / Потапов Ю. С. и др. 2000.

2. Сапогин Л. Г. Некоторые аспекты эволюции нетрадиционной энергетики с позиций унитарной квантовой теории. // В сб. «Труды института машиноведения РАН». М.: ИМАШ, 1999, 285 с.

3. Фоминский Л. П. Как работает вихревой теплогенератор Потапова. Черкассы: «ОКО-Плюс», 2001, 112 с.

PHYSICAL BASES OF PROCESS OF WATER HEATING IN HYDRODYNAMIC HEAT-GENERATOR

Keywords: vertical pipe, heat-generator, thermal energy, thermal pump, hydro mechanical energy of pressure, hydraulic friction, liquid warming up, cavitation, torsion field.

Annotation. Theoretical aspects of heating of liquids in vertical heat-generators are considered.

КРАЙНОВ ЮРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ — старший преподаватель кафедры механики и сельскохозяйственных машин, Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, Россия, Княгинино, ([email protected]).

KRAINOV YURII EVGEN’EVICH — the senior teacher of chair of mechanics and agricultural cars, the Nizhniy Novgorod state engineering-economic institute, Russia, Knyaginino, ([email protected]).

Нагрев тел вращения — Энциклопедия по машиностроению XXL

Последовательный нагрев тел вращения в электролите. Нагреваемое изделие I равномерно поворачивается при частичном погружении в электролит 2. При прохождении тока участок, погруженный в электролит, нагревается. Интенсивность нагрева регулируется плотностью тока и скоростью вращения изделия  [c.215]

Оригинальным непрерывным процессом является также разработанная и осуществленная впервые в СССР прокатка круглых профилей переменного сечения на трехвалковых станах. Этот процесс используется для производства ступенчатых осей, валов и других тел вращения переменного диаметра по длине. Станы для прокатки круглых профилей по своему назначению аналогичны токарным станкам, обрабатывающим наружную поверхность детали, но без снятия стружки (рис. 3). Заготовки периодического проката используются как при штамповке, так и при окончательной обработке резанием. Трехвалковые станы созданы нескольких типоразмеров, 10 из них успешно эксплуатируются при прокатке круговых периодических профилей диаметром от 10 до 140 мм. В связи с непрерывностью процесса может быть полностью осуществлена автоматизация работы станов, включая подачу исходного материала, его нагрев, прокатку, резку на мерные длины, охлаждение готового проката, укладку и упаковку.  [c.161]


Получает распространение и метод растушевки , при котором нагрев деталей типа тел вращения производят непрерывно-последовательно  [c.600]

Прямой индукционный нагрев применяют в основном для пайки деталей с формой тел вращения (трубка с трубкой, трубка с фланцем, вал с втулкой). С помощью индукционного нагрева возможна пайка в вакууме и в восстановительной или инертной газовой среде (стеклянных, кварцевых ампулах или при косвенном нагреве — металлическом контейнере).  [c.229]

Сварка трением. Нагрев осуществляется за счет выделения тепла при трении соприкасающихся поверхностей. Сварку трением можно проводить на токарном станке (рис. 304). Одна из свариваемых частей закрепляется в патроне станка, а вторая удерживается специальным приспособлением на вращающемся центре задней бабки. В результате трения соприкасающиеся поверхности разогреваются, размягчаются и при приложении осевой силы свариваются, образуя неразъемное соединение. Сварка трением применяется для сваривания изделий из твердых термопластов, для деталей, имеющих форму тел вращения.  [c.671]

Одним из характерных примеров закалки тела вращения является закалка поверхностей, внешних или внутренних, имеющих коническую или ступенчатую форму. В этом случае необходимо выполнять индукторы так, чтобы участкам с меньшими диаметрами сообщалась меньшая мощность. Только при таком условии нагрев будет равномерным.  [c.56]

На изношенные детали и детали с дефектами механической обработки, имеющие форму тел вращения, покрытия наносят на токарных станках, причем металлизатор закрепляется в суппорте станка так, чтобы ось его распылительной головки была перпендикулярна обрабатываемой поверхности. Скорость вращения шпинделя станка и продольная подача суппорта устанавливаются с таким расчетом, чтобы в процессе металлизации деталь не нагревалась выше 330—350 К. Если же происходит нагрев детали выше допустимой температуры, то через каждые 1—2 прохода металлизатора процесс необходимо прерывать для охлаждения поверхности до температуры 290—300 К.  [c.252]

Плотность нитрида кремния (3,2 г/см ) составляет около 40 % от плотности стали. Поэтому тела качения имеют меньшую массу, что обусловливает меньшие нагрузки на сепаратор при разгоне и остановке и, следовательно, существенно меньшие потери на трение при высоких частотах вращения, что, в свою очередь, уменьшает нагрев подшипника и способствует увеличению ресурса смазочного материала. Гибридные подшипники пригодны для применения при высоких частотах вращения.  [c.330]


При смазке масляным туманом в подшипник подается такое количество масла, которое гарантирует наличие масляной пленки между дорожкой качения и телами качения. Поскольку гидродинамические потери при смазке масляным туманом пренебрежимо малы, то и нагрев подшипников невелик. Зависимость температуры подшипника от частоты вращения шпинделя при смазке масляным туманом и принудительной смазке приведена на рис. 71. Влияние количества масла, прокачиваемого через опору, на потери мощности и температуру подшипников показано на рис. 72. Несмотря на рост потерь температура подшипника при расходе масла 200 см /мин уменьшается с увеличением количества прокачиваемого масла благодаря его охлаждающему действию. На основании экспериментов можно рекомендовать формулу для определения оптимального количества прокачиваемого масла, обеспечивающего низкую температуру конических роликовых подшипников  [c.76]

Экспериментальные установки работают на Гавайских островах, где разность температур у поверхности воды и на глубине около километра составляет 22 °С. Установка состоит из конденсатора, испарителя, насоса и турбины, работающих в замкнутом цикле. По соединяющим их трубам протекает рабочее тело — фреон. Конденсатор охлаждается поднятой с большой глубины водой при температуре +8°С. Испаритель находится при температуре поверхностной воды +30°С. Перешедший в испарителе в газообразное состояние фреон приводит во вращение турбину, после чего охлаждается в конденсаторе и снова подается на нагрев в испаритель.  [c.161]

Для выравнивания нагрева тел вращения в зоне галтелей, реборд, резких ущирений получил распространение одновременный нагрев с растушевкой . По этому методу применяют сложные конструкции индуктирующего провода нагревательного [щ-дуктора, состоящего из отдельных элементов, подобранных с таким расчетом, что при вращении детали нагрев всей подлежащей закалке поверхности выравнивается. Индуктирующий провод нагревает только ту часть поверхности Si, которая обращена к нему. Удельная мощность р, не может быть выше pi значение удельной мощности усредняется на всю поверхность S, подлежащую закалке. Отношение S/S 3—4 не рекомендуется.  [c.18]

Цилиндрические индукторы. Одним из характерных примеров закалки тела вращения является закалка внещних поверхностей, имеющих коническую или ступенчатую форму с малой высотой ступеней. В этом случае необходимо, чтобы участкам тела с мень-щими диаметрами сообщалась меньшая мощность. Только в этом случае нагрев будет равномерным.  [c.151]

Нагрев поверхностного слоя электротоком при помощи специальных токонесущих электродов-роликов, соприкасающихся с закаливаемой поверхностью, с последующим охлаждением водой (или воздухом) называется контактным методом поверхностной закалки. Этот метод разработан проф. Н. В. Гевелингом и нашёл применение для закалки деталей с простыми конструктивными формами (тела вращения—шейки шпинделей станков, валы плоские поверхности — направляющие станков, головки рельсов).Глубина закалки 3—6мм поверхностная твёрдость = 60.  [c.479]

Не каждый способ нагрева пригоден для пайки изделия сложной формы. Так, нагревы в экзотермических реактивных флюсах, индукционный, электролитный пригодны главным образом для небольших изделий, имеющих форму тел вращения нагрев блоками и экзотермическими твердыми смесями —для изделий, состоящих из двух или нескольких деталей простой геометрической формы и небольших размеров нагрев световым лучом, газопламенный, плазменный, электродуговой — для относительно простых изделий с возможностью локального нагрева паяемых деталей по месту пайки, инфракрасный нагрев (ИКН) и наГрев матами — преимущественно для изделий малой толщины и простой формы электронио-лучевой иагрев сканирующим лучом —для одновременной пайки большого числа мест соединения, находящихся в одной плоскости, размеры которой ограничены размерами вакуумной камеры и площадью сечения сканирующего луча дуговым разрядом — для пайки в вакууме плоских и криволинейных деталей, размер которых ограничен размерами вакуумной камеры.  [c.232]


Непрерывно-последовательный способ закалки применяют для деталей диаметром до 140—150 мм, имеющих форму тела вращения. Нагрев проводят в кольцевом индукторе при вращении детали и одновременном перемещении ее с равномерной скоростью относительно индуктора. При закалке длинномерных деталей (длиной более 2—2,5 м) в ряде случаев деталь только вращается, а индуктор перемещается вдоль ее оси. Способ может также применяться при упрочнении плоских деталей. Охлаждение при закалке проводится водой или эмульсией, которые пропускают через спрейер, или погружением в масло (зеркало масла должно быть расположено непосредственно у индуктора). Удельная кющность при этом способе нагрева значите.чьна и составляет 1,5—2 кВт/см .  [c.507]

Приформовка при сборке изделий, имеющих форму тел вращения (трубопроводы, цилиндрические контейнеры и др.), выполняется подобно намотке заготовок или деталей из ПКМ [21]. Места стыка или перекрытия деталей заматывают лентой из стеклянного волокна, стеклянной ткани или другого наполнителя, пропитанного преимущественно полиэфирным или эпоксидным связующим [22], которое затем отверждают до образования прочной связи с поверхностью деталей. При ручной обмотке места стыка не требуется тщательной подгонки поверхностей соединяемых концов труб, допускается некоторая элипсовидность и некоторая разнотолщинность стенок труб [23]. Давление на материал создают в результате натяжения ленты пре-прега. Дополнительное давление можно создать намотанной на приформовочную муфту ленты из ориентированной пленки ПЭТ и нагретой до температуры ее дезориентации. Ускорения отверждения приформованнной муфты добиваются, применяя высокочастотный нагрев [23].  [c.563]

В качестве примера рассмотрим пограничный слой диссоциирующего газа в окрестности лобовой критической точки тупоносого тела вращения. Будем пренебрегать взаимодействием пограничного слоя с отсоединенной головной ударной волной (т. е. считать числа Рейнольдса достаточно большими) и не будем учитывать нагрев поверхности вследствие излучения горячих слоев воздуха, прошедших через головную ударную волну.  [c.578]

Оригинальным процессом непрерывного изготовления заготовок ступенчатых валов и других деталей тел вращения переменного сечения по длине является поперечновинтовая прокатка на трехвалковых станах. Работу станов можно полностью автоматизировать, включая движение подачи заготовки, ее нагрев, прокатку, резку на мерные заготовки, охлаждение готового проката, укладку и упаковку.  [c.752]

Наиболее часто в опорах шпинделей применяют подшипники качения. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жесткости опор обычно устанавливают пошипники с предварительным натягом или увеличивают число тел качения. Подшипники скольжения в опорах шпинделей применяют реже и только при наличии устройств с периодическим (ручным) или автоматическим регулированием зазора в осевом или радиальном направлении. В прецизионных станках применяют аэростатические подшипники, в которых между шейкой вала и поверхностью подшипника находится сжатый воздух, благодаря этому снижается износ и нагрев подшипника, повышается точность вращения и т.п.  [c.276]

Особое внимание уделить герметизации картера. Подогнать натяжение сальника, равное 0,6—0,8 мм, от рабочего диаметра шейки коленчатого вала. При нодгонке применять развертки или круглые камешки. Подгонку производить осторожно. Можно ослабить натяжные пружинки сальника, равномерно растянув ее. В собранном картере двигателя проверить легкость вращения валов КП — все должно легко вращаться от усилия двух пальцев руки. Чтобы не пробуксовывало сцепление, следует подложить миллиметровую шайбу под пружину. Залейте в картер двигателя жидкое масло, лучше всего веретенное марки АУ. Для облегчения работ с цилиндром нужно нагреть цилиндр и вынуть гильзу. По развертке цилиндра распилить окна. Все работы по распиловке окон в гильзе цилиндра выполняются напильниками и надфилями. Для нодгонки продувочных каналов в рубашке цилиндров можно воспользоваться специально заточенными шаберами. На распиленной гильзе снять фаски с острых кромок окон. Когда гильза и цилиндр будут готовы, нагреть цилиндр (степень пагрева цилиндра можно считать достаточной, если после проводки концом спички по телу рубашки остается коричневый след), быстро вставить гильзу в цилиндр, совместить окна гильзы с соответствующими окнами цилиндра.  [c.98]


Power Electronics • Просмотр темы

Назрела необходимость в электрическом нагреве проточной воды и воды в радиаторе отопления.
Полопатил инетовскую сетку. Заинтересовал индукционный метод. Но, толкового описания самого элемента нагрева нет, а порой пипл такую ахинею несёт, что аж… После недолгих мечтаний в нирване пришёл к двум конструктивам:
1-й вариант.
Из металлических труб (диаметр и толщина стенок уточнятся после моделирования и испытания опытного образца) сваривается конструкция в «0» образном виде (см. рис.). Подача холодной и отбор горячей воды изображён на рис.
Пмсм, индуктивность рассеяния (Ls) будет минимальна.
2-й вариант.
Конструктив тот же (1-й вариант), только металлические трубы заменены на пластмассовые. Полость труб заполняется металлической стружкой из мочалок (используется хозяйками для мытья сковород и пр.).
В данном случае, Ls будет неизвестно какой и, по всей вероятности, будет меняться вследствие магнитострикционного эффекта. Опять же
В обоих вариантах сверху на трубы, как на обычном кольцевом или ПП-образном сердечнике наматываются две однослойные обмотки соединённые последовательно. Обмотки питаются от мощного (2-3кВт для проточного и 0,5-1,5кВт для радиатора) п/мостового инвертора с Fпр.≈30-100кГц.
Предполагаю, что из-за потерь в стали сердечника (трубы – вариант 1 или стружка – вариант 2) будет происходить разогрев оного и, как следствие, нагрев воды.
В топологии инвертора планирую использовать самовозбуд на МОСФЕТах с максимально возможным разгоном индукции ±Вмакс. Переключение ключей по индукции максимально близкой к насыщению материала.
Для защиты нагревательного элемента предусматриваются защиты от перегрева и «сухой» работы.
Хотелось бы обсудить и узнать мнение форумчан о результатах моих мечтаний в нирване.
Туда ли копаю?
А может кто-нибудь уже сваял и может поделиться опытом?
Valvol, вопрос к вам.
На ваш взгляд, какие значения Hc, Bs и Br вписывать в директиву дросселя изготовленного таким образом?


_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©

Физики объяснили низкую скользкость льда при приближении к температуре плавления

Bambi / Disney, 1942

Физики установили, что на скользкость льда влияет не только тонкий слой жидкости, возникающий на поверхности, но и ряд других факторов: твердость льда, форма скользящего предмета и сила, с которой он давит на поверхность. Им удалось объяснить, почему при температурах, близких к температуре плавления, лед резко становится значительно менее скользким. Статья опубликована в журнале Physical Review X.

При отрицательных температурах вода замерзает и превращается в лед, по которому можно скользить. Это физическое явление кажется очень простым, но на самом деле физики еще с середины 19 века пытаются описать все факторы, влияющие на скользкость льда.

Скольжение предметов по льду объясняют появлением тонкого слоя воды под ними. Долгое время считалось, что давление на лед приводит к понижению его температуры плавления, и он начинает таять даже при отрицательных температурах. Но чтобы заставить лед таять хотя бы при минус пяти градусах, нужно приложить давление в 610 атмосфер. Это примерно эквивалентно тысяче слонов, поместившихся на катке площадью один квадратный метр. Поэтому позже физики стали связывать появление слоя воды не с давлением, а с нагреванием из-за трения предметов о лед.

Это объяснение подтвердили в 2019 году французские ученые. Они выяснили, что слой жидкости на льду действительно присутствует, его толщина составляет всего несколько сотен нанометров, и это не просто вода, а вязкая смесь воды с дробленым льдом.

Есть две температурных области, в которых лед ведет себя необычно и резко становится намного менее скользким: при охлаждении до −80 градусов Цельсия и при нагревании до температуры, близкой к температуре плавления. При этом при температуре от −10 до −5 градусов Цельсия он наоборот становится очень скользким. Ранее немецкие и голландские физики объяснили уменьшение скользкости льда тем, что при охлаждении снижается подвижность молекул воды в поверхностном слое. Это и приводит к возрастанию коэффициента трения.

Физики из Амстердамского университета под руководством Ринса Лиферинка (Rinse Liefferink) продолжили исследование своих коллег и изучили резкое уменьшение скользкости льда около нуля градусов. Это явление уже нельзя объяснить возникновением слоя жидкости: ученые пытались связать возрастание коэффициента трения с увеличением толщины этого слоя, но их теория не подтвердилась экспериментально.

Ученые провели серию экспериментов по скольжению с предметами разной формы: большими и маленькими сферами, лезвием, напоминающим лезвие конька. Температуру льда меняли в диапазоне от −120 до −1,5 градусов Цельсия. Чтобы сохранить лед гладким, ученые добавляли на него новый слой воды после каждого эксперимента.

Зависимость коэффициента трения от температуры для разных предметов, скользящих по льду. Скорость скольжения постоянна и равна 0,38 миллиметра в секунду. Синим отмечены данные для малой сферы, красным — для большой сферы, черным — для лезвия конька.

Rinse W. Liefferink et al. / Physical Review X, 2021

Помимо коэффициента трения, физики измерили твердость льда. При приближении к температуре плавления твердость резко снизилась.

Зависимость твердости льда от температуры. Эксперименты проведены со сферой, движущейся со скоростью 3,8 микрометра в секунду

Rinse W. Liefferink et al. / Physical Review X, 2021

По более мягкому льду предметы уже не просто скользили, а «врезались» в него, как плуг в пашню. Для сфер этот эффект проявился при −20 градусах, а для конька — при −8. Это показало, что на скользкость льда при высоких температурах влияет уже не поведение молекул жидкости в поверхностном слое, а целый ряд других факторов: твердость льда, форма скользящего предмета и сила, с которой он давит на поверхность.

В процессе «вспахивания» образуются мелкие осколки льда, которые тоже влияют на движение предмета. Особенно это заметно при движении туда-обратно на небольшом участке: для металлической сферы, которую катали по одной и той же площадке льда, коэффициент трения так и не стал постоянным со временем.

Другой интересный результат новых наблюдений — лед оставался скользким даже при скорости предмета один микрометр в секунду, хотя нагрев от трения при таком медленном движении становится почти незаметным. Кроме того, скорость не менялась при использовании материалов с разной теплопроводностью. Это демонстрирует, что коэффициент трения определяется не столько количеством теплоты и, соответственно, плавлением льда, сколько формой предмета и другими условиями.

Даже такой простой физический объект, как лед, может удивлять. Убедиться в этом можно, прочитав наш материал «Карусель для уток» о блинчатых льдинах или новость о ледяных вулканах на озере Мичиган.

Екатерина Назарова

Alma Beauty Spadeep — Alma-Lasers

 

 

 

 

Alma Beauty Spadeep

Новая платформа ALMA BEAUTY SPADEEP была запущена во всем мире после получения выдающихся отзывов на японском рынке.  Усовершенствованное решение для контурирования и омоложения кожи лица и тела! Инновационные технологии, улучшенные результаты!

НОВАЯ неинвазивная платформа SPADEEP использует концентрированную тепловую радиочастотную энергию для контурирования лица и тела, а также для эффективной подтяжки и омоложения кожи. Это расширенное решение включает в себя несколько инноваций, в том числе: 2 разъема для аппликаторов, обеспечивающих максимальную гибкость и удобство для специалистов следующего поколения.

Контроль глубины предлагает 4 уровня глубины проникновения в ткань, 7-дюймовый цветной экран и интуитивно понятный графический интерфейс пользователя (GUI), различные предварительно установленные протоколы обработки, эргономичные насадки для улучшения результатов и многое другое…

SPADEEP использует передовые технологии Alma и ориентированный на пациента подход для достижения оптимальных клинических результатов. Технология AlmaWave 40,68 МГц. Уникальная частота 40,68 МГц обеспечивает глубокий однородный нагрев для видимых и продолжительных результатов. Механизм радиочастотного индуцированного глубокого эффективного нагревания ткани, называемый диэлектрическим нагревом, — это выделение тепла за счет трения при быстром вращении молекул воды. Объемный нагрев внутри кожи направлен на кожный коллаген и стимулирует образование нового коллагена (неоколлагенез), улучшая плотность и текстуру кожи.

Эргономичные наконечники

Аппликаторы имеют эргономичную конструкцию наконечника, позволяющую оптимально подобрать и максимизировать подачу энергии.

Массажер-аппликатор

Это дополнительная насадка на аппликатор предназначена для механического массажа обрабатываемой области, одновременно облегчая лимфодренаж во время RFтерапии, значительно уменьшая целлюлит.

UniPolar

Запатентованная технология Alma UniPolar обеспечивает эффективный и безопасный нагрев на различных глубинах кожи. Он работает через один электрод (!), доставляя концентрированную RF энергию, которая проникает в глубокие слои кожи, не вызывая у пациента дискомфорта.

TEC

Технология термоэлектрического охлаждения позволяет доставлять RF энергию глубоко в кожу, не вызывая синяков или дискомфорта у пациента.

Системы отопления с естественной циркуляцией

Это одни из самых простых и, пожалуй, самые распространенные системы отопления для небольших загородных домов и квартир с индивидуальным отоплением. Системы весьма долговечны (при правильной эксплуатации 40 и более лет без капитального ремонта) и используют только природные физические законы, не требуя дополнительных источников энергии или дорогостоящего оборудования.

Недостатком таких отопительных систем являются: сокращенный радиус действия (до 30 м по горизонтали), обусловленный небольшим циркуляционным давлением; замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости воды и низкого циркуляционного давления, и повышенная опасность замерзания воды в расширительном бачке, смонтированном в неотапливаемом помещении.

Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (водоподогревателя), подающего и обратного трубопроводов, нагревательных приборов и расширительного бачка. Нагретая в котле вода поступает по подающему трубопроводу и стоякам в нагревательные приборы, отдает им часть своего тепла, затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры, и далее цикл повторяется. Все горизонтальные трубопроводы системы делаются с наклоном в сторону движения воды: нагретая вода, поднявшись по стояку вследствие температурного расширения и выдавливания более холодной водой обратки, растекается по горизонтальным отводам самотеком, охлажденная вода также самотеком поступает обратно в котел. Уклоны трубопроводов способствуют и отводу пузырьков воздуха к расширительному баку: газ легче воды, поэтому он стремится вверх, а наклонные участки трубопроводов помогают ему нигде не задерживаться и поступать в расширитель, а затем в атмосферу. Расширительный бачок создает постоянное давление в системе, принимает увеличивающийся при нагревании объем воды, а при охлаждении отдает воду обратно в трубопровод.

Вода в системе отопления поднимается за счет расширения при нагревании и под действием гравитационного давления, движение (циркуляция) возникает вследствие разности плотностей нагретой (поднимающейся по подающему стояку) и охлаждённой воды (спускающейся по обратному). Гравитационное давление расходуется на движение теплоносителя и преодоление сопротивлений в сети трубопроводов. Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами нагревательные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление. Для снижения трения применяются трубы увеличенных диаметров.

Циркуляционный напор (Рц) зависит (рис. 1):

1. от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора (h), чем больше разность высот между центрами котла и прибора, тем лучше будет циркулировать теплоноситель;

2. от плотности горячей (ρг) и охлажденной воды (ρо).

Рис. 1. Принципиальная схема отопления с естественной циркуляцией теплоносителя

Как появляется циркуляционный напор? Представим, что в котле и радиаторах отопления температура теплоносителя меняется скачкообразно по центральным осям этих приборов, что, кстати, недалеко от истины. То есть в верхних частях котла и радиаторов находится горячая вода, а в нижних — охлажденная. Горячая вода имеет меньшую плотность, а следовательно, меньший вес, чем охлажденная вода. Мысленно срежем верхнюю часть отопительного контура (рис. 2) и оставим только нижнюю часть. И что же мы видим? А то, что мы имеем дело с двумя сообщающимися сосудами, хорошо знакомым нам из школьной физики. Верх одного сосуда находится выше верха другого; вода под действием сил гравитации стремится переместиться из верхнего сосуда в нижний. Отопительный контур — замкнутая система, вода в нем не выплескивается, как в сообщающихся сосудах, а стремится «успокоиться» (занять один уровень), но это ей не удается сделать, поскольку котел постоянно подогревает воду в верхней половине контура, уменьшая ее вес относительно охлажденной воды. Таким образом, высокий столб охлажденной тяжелой воды после радиаторов постоянно выталкивает низкий столб воды перед котлом и подталкивает горячую воду — возникает естественная циркуляция. Иными словами, чем выше находится центр радиаторов относительно центра кола, тем больше циркуляционный напор. Высота установки — это, первый показатель напора. Уклоны подающих трубопроводов в сторону радиаторов и обратки от радиаторов к котлу только способствуют этому процессу, помогая воде преодолевать местные сопротивления в трубах.

Рис. 2. Графическая схема возникновения циркуляционного напора

В частных домах лучше всего размещать котел ниже отопительных приборов, например, в подвале. При квартирном отоплении, когда котел устанавливается непосредственно в квартире почти на одном уровне с радиаторами, для увеличения циркуляционного напора котел лучше устанавливать «в яму» прямо на плиты перекрытия, выпилив вокруг него пол. Разумеется, «в яме» должны быть сделаны противопожарные мероприятия: плиты выровнены тонкой стяжкой, уложены листы асбеста и железа.

Второй показатель, от которого зависит циркуляционный напор, это разница между плотностями охлажденной и горячей воды. Здесь необходимо заметить, что системы с естественной циркуляцией теплоносителя относятся к саморегулирующимся системам. При проведении качественного регулирования, то есть при изменении температуры нагрева воды, самопроизвольно возникают количественные изменения — изменяется расход воды. Из-за изменения плотности горячей воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление, а следовательно, и количество циркулирующей воды. Другими словами, когда на улице холодно, становится холодно и в доме, включая котел на полную мощность, мы увеличиваем нагрев воды, значительно уменьшая ее плотность. Придя в отопительные приборы, вода отдает теплоту охлажденному воздуху в помещении, ее плотность при этом сильно повышается. А если взглянуть на ту часть формулы (рис. 1), которая стоит в скобках, мы видим, что чем больше разность между плотностями охлажденной и горячей воды, тем больше циркуляционный напор. Следовательно, чем сильнее нагрета вода в котле и чем сильнее она остывает в радиаторе, тем быстрее она начинает «бегать» (циркулировать) по системе отопления и это происходит до тех пор, пока воздух в помещении не прогреется. После чего вода начинает остывать в радиаторах медленнее, плотность ее уже не сильно отличается от плотности воды, вышедшей из котла, и циркуляционный напор начинает постепенно снижаться. Водичка уже не «бегает» по трубам, как «угорелая» стремясь нагреть помещение, а степенно перекатывается в них. Но как только температура в помещении начнет снижаться, например, из-за резкого похолодания или просто из-за открытой по забывчивости входной двери, циркуляционный напор начнет повышаться и водичка «побежит» по трубам веселее, стремясь выровнять температуру. Таким образом и происходит саморегуляция системы: одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания ровной температуры помещений.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой.

Источник: «Отопление дома. Расчет и монтаж систем » 2011. Савельев А.А.

Вода, нагретая трением — Scientific American

ГОСПОДА РЕДАКТОРЫ — В вашем выпуске 31-го выпуска вы кратко ссылаетесь на статью Джорджа Ренни из Лондона по этому интересному вопросу. Во время выставки в нью-йоркском Хрустальном дворце в 1853 году у меня было много возможностей заметить влияние трения на температуру воды. Вы и многие ваши читатели помнят среди насосов на выставке два «Центробежных насоса Гвинна»; один большой фонтанный насос в восточном нефе, способный поднимать 7000 галлонов воды в минуту; а другой, поменьше, в машинном зале, производительностью около 300 галлонов в минуту.- дюймов, и все же на высоте всего пять или шесть футов через это маленькое отверстие постоянно проходило 400 галлонов в минуту или 26 000 галлонов в час, когда насос работал. Это движение в атмосфере не выше 40 или 50 градусов за несколько часов довело бы воду до температуры крови, и в летнюю погоду, если я могу судить по сравнению и по своим ощущениям, я часто замечал температуру воды так нагретый до 150°С. Более крупный насос был сооружен с целью «удовольствия бьющего фонтана» и охлаждающего действия движущейся воды, и когда из Кротона был введен свежий запас, мы в какой-то мере оправдали наши надежды. ; но после короткого взбалтывания свечение сменилось рассеянной влагой, что сделало невозможным длительное движение.Трудные обязанности моего положения помешали мне отметить для публикации в то время это, а также многие другие интересные явления, которые должны были более привлечь исследование философских умов. Я рад, что такие люди, как Джордж Ренни, уделили этому вопросу особое внимание, и я надеюсь, что мы узнаем истинную причину и источник выделения тепла. Мое собственное мнение состояло в том, что видимое ощутимое тепло является скорее результатом внезапного сжатия частиц или пузырьков воздуха, постоянно переносимых в воду, и его сила, возможно, на мгновение уменьшается до половины или даже до одной четверти его естественного тепла. объем, таким образом, на данный момент его теплота удваивается или учетверяется по сравнению с температурой воды и, конечно, отдает часть окружающей его воде.Пузырьки воздуха не восстанавливают полностью свой естественный размер или объем до тех пор, пока они не высвобождаются из воды и не переносят столько тепла, сколько вносили внутрь, и этому я приписываю охлаждающий и благодарный эффект «журчания ручьев» и «журчания ручьев». мчащийся водопад», пока вода поступает из фонтана. Пожалуйста, дайте нам больше вашей собственной философии по этому вопросу и побудите кого-нибудь, у кого есть свободное время, провести дальнейшие эксперименты, поддерживая окружающую атмосферу в пределах одного или двух градусов от повышенной температуры воды, а также попробовать перемешивание в вакуум, и дайте нам знать, можно ли нагреть чистую воду трением.ДЖОЗЕФ Э. ХОЛМС. Ньюарк, Огайо, ноябрь 1857 г. [До сих пор среди философов было модно мнение, что увеличение количества тепла, производимого в жидкостях за счет их собственного трения, а также увеличение количества тепла за счет трения потока воздуха или газа. над жидкостью или твердым телом. Хорошо известно, что вода содержит часть атмосферного воздуха, и, сжимая его, тепло будет меняться от малой интенсивности к высокой. Поскольку выпускная труба насоса, на которую намекает м-р Холмс, была намного меньше, чем всасывающая, воздух в воде должен был, как он предполагает, сжиматься, таким образом вырабатывая повышенное физическое тепло, часть которого оставалась в воде. даже когда воздух вышел, потому что вода обладает почти в пять раз большей теплоемкостью, чем воздух, и поэтому медленнее расстается со своей теплотой.Вероятно, тепло, выделяемое трение твердых частей насоса также сообщалось воде и повышало ее температуру. Граф Румфорд, просверлив чугунный цилиндр, поднял температуру нескольких фунтов воды до точки кипения.

Reddit — Погрузитесь во что угодно

Интересно, что xkcd What-If ответил на тот же вопрос. Я определенно рекомендую прочитать все это, быстро прочитать, и, на мой взгляд, у Рэндалла есть отличные тексты и объяснения, но вот несколько цитат из его сообщения в блоге (он публикует несколько сценариев «Что, если?» и отвечает на них, используя науку (математика). , физика и т.) время от времени.).

http://what-if.xkcd.com/71/

Размешивание чая

Я рассеянно помешивал чашку горячего чая, когда подумал: добавление кинетической энергии в эту чашку?» Я знаю, что помешивание помогает охладить чай, но что, если бы мне пришлось размешивать его быстрее? Смогу ли я вскипятить чашку воды, помешивая?

Уилл Эванс

Основная идея имеет смысл. Температура — это всего лишь кинетическая энергия. […] Причина, по которой вы не замечаете тепла, заключается в том, что вы не добавляете его очень много. На нагрев воды уходит огромное количество энергии; по объему он обладает большей теплоемкостью, чем любое другое обычное вещество.

  [...]
  

Если вы хотите нагреть воду от комнатной температуры почти до кипения за две минуты, вам потребуется много энергии:

1 чашка×Теплоемкость воды×100∘C−20∘C2 минуты= 700 Вт

  [...]
  

Наша формула говорит нам, что если мы хотим приготовить чашку горячей воды за две минуты, нам понадобится источник питания мощностью 700 Вт. Обычная микроволновая печь потребляет от 700 до 1100 Вт, а чтобы нагреть кружку воды для приготовления чая, требуется около двух минут. Хорошо, когда все получается![2]

  [...]
  

Чем перемешивание отличается от приготовления в микроволновой печи?

Основываясь на цифрах из технических отчетов по промышленным миксерам,[4] я подсчитал, что энергичное перемешивание чашки чая увеличивает тепло со скоростью около десятимиллионной доли ватта.Это совершенно незначительно.[5]

  [...]
  

Что возвращает нас к исходному вопросу: можно ли вскипятить чай, если достаточно сильно его размешать?

Первая проблема — питание. 700 ватт — это примерно лошадиная сила, поэтому, если вы хотите вскипятить чай за две минуты, вам понадобится как минимум одна лошадь, чтобы достаточно сильно его размешать.

ИЗОБРАЖЕНИЕ

Вы можете уменьшить потребление энергии, нагревая чай в течение более длительного периода времени, но если вы уменьшите его слишком сильно, чай будет остывать так же быстро, как вы его нагреваете.

Даже если бы вы могли взбивать ложку достаточно сильно — десятки тысяч движений в секунду — гидродинамика мешала бы. На таких высоких скоростях чай будет кавитировать; на пути ложки образовался бы вакуум, и перемешивание стало бы неэффективным.

И если вы перемешаете достаточно сильно, чтобы в чае образовались полости, площадь его поверхности очень быстро увеличится, и он остынет до комнатной температуры за секунды: , теплее не будет.

http://what-if.xkcd.com/71/

О Боже, я довольно много выложил. Я предлагаю просто зайти на его сайт, у него есть отличные фотографии, чтобы сопровождать его письмо, и проверить другие его сообщения в блоге.

Устройство для нагрева воды или производства пара трением

Мое изобретение относится к усовершенствованию устройства для нагрева воды или производства пара трением и раскрывает фрикционный элемент, подвижный в нагревательном устройстве, таком как резервуар для воды, для нагревания в нем воды.

Целью моего изобретения является создание средства для передачи тепла, генерируемого вращающимся или подвижным элементом, непосредственно в теплоноситель с минимальными потерями, чтобы теплоноситель можно было экономично использовать для обогрева помещения или здания. Целью моего изобретения является создание тепловыделяющего элемента, такого как полый конус из металла или другого подходящего материала, который входит в непосредственный контакт с нагревающей жидкостью, такой как вода, и нагревает воду с образованием пара или для циркуляции. через систему отопления.

Целью моего изобретения является использование фрикционного элемента, такого как конус или усеченный конус, изготовленный предпочтительно с металлической основой, имеющей поверхность из lignum vitae или подобного материала, который действует во взаимодействии с нагревательным элементом или теплосборный элемент, когда элементы перемещаются относительно друг друга для преобразования 5 рабочей энергии в тепло, которое передается теплоносителю. При таком расположении потери тепла минимальны, так как тепло передается непосредственно теплоносителю.

Я обнаружил, что lignum vitae при использовании в сочетании с чугуном или другим металлом или подходящим материалом дает очень эффективные результаты. Мало того, что этот материал очень трудно сопротивляется износу, но и натуральные масла, содержащиеся в нем, смазывают конус в достаточной степени, чтобы предотвратить заедание сердечника внутри полого конуса. Таким образом, особенностью моего изобретения является создание сердечника из lignum vitae для достижения наилучших результатов, хотя, очевидно, могут быть использованы и другие материалы. что то же самое будет работать, когда температура воды в котле ниже минимальной заданной температуры.Средство трения прекратит работу, когда вода достигнет определенной заданной температуры, и снова начнет работать, когда температура упадет ниже заданной температуры. Таким образом, приводные средства, используемые для приведения в действие фрикционных средств, используются только тогда, когда трение находится в режиме бездействия, и когда фрикционные средства необходимы для повышения температуры теплоносителя.

Особенностью моего изобретения является установка моего устройства, создающего трение, таким образом, чтобы сердечник был разделен и гибко удерживался вместе с помощью цилиндрических пружин, расположенных на противоположных сторонах оси сердечника.Таким образом, сердцевина может приспосабливаться к равномерному износу со всех сторон. Еще одной особенностью моего изобретения является создание средства регулирования, соединяющего две части сердечника, для регулирования распределения этих частей. Этот регулятор включает в себя пружинные средства, которые препятствуют расползанию частей винтовыми пружинами между частями. Это управляющее средство может быть отрегулировано таким образом, что может потребоваться центробежная сила любой желаемой степени для распространения сердечника до контакта с внешним конусом. Таким образом, фрикционное устройство может быть приведено в движение при отсутствии контакта фрикционных поверхностей, чтобы свести к минимуму начальную нагрузку на нотор.Как только ядро ​​набирает скорость, оно автоматически расширяется, контактируя с внешним конусом, создавая трение.

Другие новые признаки и цели моего изобретения будут более ясно и полно изложены в следующем описании и формуле изобретения. На чертеже, являющемся частью моей спецификации: Рисунок 1 представляет собой поперечное сечение моего теплогенератора и системы отопления.

Рис. 2 Вид в разрезе по линии 2-2 на Рис. 1.

Рисунок 3 представляет собой сечение по линии 3-3 на рисунке 1.

Рисунок 4 представляет собой сечение по линии -4 на рисунке 1. Рисунок 5 представляет собой сечение по линии 5-5 на рисунке 1.

Мой котел А выполнен в виде водонепроницаемого бака 10. Бак 10, как показано, приспособленный для использования с системами горячего водоснабжения, снабжен входом питательной воды II, выходом горячей воды 12 и возвратной трубой 13. простираясь в него. Возвратная труба 13 закреплена в центре дна резервуара 10, и непосредственно над входом этого возвратного трубопровода я установил перегородку 14, установленную на дне резервуара 10 с помощью ножек 15.Это действует для распределения более холодной возвратной воды и позволяет более теплой воде, нагретой моим нагревательным устройством, подниматься по центру в баке до его верха. 4, через отверстие 16 на одной стороне бака 10 проходит теплопередающий элемент в форме усеченного конуса или внешний конус IT. Фланец 18 проходит вокруг большего конца этого конического элемента 17 для прикрепления к внешней стороне бака 10 с помощью болтов 1S. Теплопередающий элемент 17 снабжен круговыми ребрами 20, расположенными вокруг него, для дальнейшего рассеивания тепла, генерируемого теплопередающим элементом, в теплоноситель, окружающий передающий 2 2090, кольцевой блок 17 в резервуаре 10.Ребра 20 способствуют отводу тепла от конуса 17.

Внутри теплопередающего элемента 17 я предусмотрел разделенный фрикционный элемент B. Элемент B состоит из двух элементов 22 и 23, каждый из которых имеет поверхность из фрикционного материала. Элементы 22 и 23 практически идентичны и содержат коническую раму, имеющую по существу полукруглый фланец 24 на одном конце и меньший по существу круглый фланец 25 на его меньшем конце. Рама между фланцами 24 и 25 сужается и является многосторонней, причем ее стороны 26 утоплены или вставлены относительно фланцев 24 и 25.Фрикционный материал выполнен в виде сужающихся полос 27, прикрепленных к раме с помощью любых подходящих средств, таких как болты 28, и снабжен дугообразной наружной поверхностью 29, которая при закреплении на месте образует конический элемент или элемент в форме усеченного конуса.

Выступы или внутренние выступы 30 и 32 выступают внутрь от рамы и выполнены за одно целое с рамой. Каждая из бобышек 30 и 32 просверлена для образования углублений 33, причем каждая пара углублений равноудалена от центра рамы 22 или 23.Спиральные пружины 34 расположены в выемках, каждая спиральная пружина 34 проходит от основания одной выемки 33 в одном элементе 22 до основания другой выемки 33 в дополнительном элементе 23. Таким образом, четыре пружины 34 предусмотрены двумя парами, пружины каждой пары на равном расстоянии от центра элементов 22 и 23.

Рядом с выемками 33 предусмотрены выемки 35, каждая из которых облицована втулкой 36. Выемки 35 также образованы двумя парами, одна пара которых проходит в выступы 30, а другая пара проходит в выступы 32. .

Углубления каждой пары находятся на одинаковом расстоянии от продольного центра элементов 22 и 23. Штифты 37 закреплены во втулках 36 одного из элементов 22 и свободно скользят во втулках 36 другого элемента 23. Таким образом, элементы 22 и 23 предназначены для перемещения в радиальном направлении в противоположных направлениях от центра и раздвигаются винтовыми пружинами 34.

Противодействуя силе винтовых пружин 34, я предусмотрел регуляторы 38. Два из этих регуляторов 38 соединены параллельно с каждым концом фрикционного элемента В.Эти регуляторы 38 также расположены параллельно штифтам 37 и противодействуют пружинам 34.

Каждый регулятор 38 образован стержнем 39, проходящим через подшипники 40, один из которых установлен на элементе 22, а другой — на элементе 23. Снаружи подшипников-40 I предусмотрены цилиндрические пружины 42, которые могут. регулироваться с помощью регулировочных гаек 43, удерживаемых на месте стопорными гайками 44. Поскольку стержень 39 может свободно перемещаться через подшипники 40, пружины 42 препятствуют раздвижению элементов 22 и 23 при любой желаемой величине центробежной силы, но обычно удерживают элементы 22 и 23 вместе, когда фрикционный элемент В находится в состоянии покоя или движется с малой скоростью.Поскольку регуляторы 38 расположены на одинаковом расстоянии от центра и находятся на каждом конце элемента В, сила, стремящаяся удерживать вместе элементы 22 и 23, уравновешивается.

Между по существу полукруглыми фланцами 24 на элементах 22 и 23 установлен приводной элемент 45, соединенный шпонкой с валом 46. Элемент 45 удерживается на месте на валу с помощью шайбы 47, удерживаемой на месте болтом. 48. Штифты 49 проходят через ведущий . элемента 45 и закреплены в нем. Штифты 878 проходят наружу на противоположных сторонах приводного элемента в отверстия во фланцах 24.Таким образом, два элемента 22 и 23, образующие фрикционный элемент В, принудительно приводятся в движение штифтами 49, независимо от того, расположены ли элементы 22 и 23 близко друг к другу или значительно разнесены.

Вал 46 поддерживается антифрикционными подшипниками 50, установленными во втулке 52 за одно целое с корпусом 53. Корпус 53 снабжен ‘.0 закрытым внешним концом 54 и цилиндрической частью 55, имеющей фланец 56 для крепления, с теплопередающим элементом к баку с помощью болтов 19.Отверстие 57 в цилиндрической части 55 корпуса 53 15 обеспечивает средство регулировки регуляторов 38 без снятия элемента корпуса 53.

Шкив 58 закреплен с возможностью вращения на внешнем конце вала 46 и удерживается конической втулкой 59 с помощью стопорной гайки 20 60. Ремень 62 соединяет шкив 58 со шкивом 63 на двигателе 64. для привода фрикционного элемента В.

Для управления двигателем 64 и обеспечения средства отключения двигателя, когда вода в резервуаре 10 достигает заданного значения, I-5 обеспечивает управление, чувствительное к температуре внутри котла А.В корпус резервуара 10 входит кожух 65. Внутри этого кожуха 65 я размещаю скобу 66 из изоляционного материала, на которой установлен термостатический элемент 67 из биметаллического материала. К элементу 67 подсоединяется провод, а второй провод идет к контакту 68, с которым контактирует элемент 67, когда температура воды в баке 10 падает ниже определенного заданного градуса. При контакте элемента 67 с контактом 68 замыкается цепь через эти элементы, по проводу 69 к реле 70, по проводу 12 к источнику питания 73 и обратно к элементу 67.Движение реле 70 замыкает линейные провода 74 к двигателю 64. Таким образом, движение элемента 67 замыкает и размыкает цепь к двигателю.

Элементы 22 и 23 предпочтительно изготавливаются из алюминиевых сплавов, но могут использоваться и другие подходящие материалы. Фрикционный материал 27 предпочтительно представляет собой lignum vitae, но в этом случае можно использовать и другой подходящий материал. Элемент 17 теплопередачи обычно изготавливается из чугуна или подобного материала.

Таким образом, я разработал нагревательный бак 10, в который входит специальный фрикционный нагревательный элемент.Этот фрикционный узел приводится в действие подходящим приводным средством, которое управляется термостатическим средством. Мой обогреватель будет работать с низкими затратами практически без какого-либо внимания и без опасности возгорания, обычно сопровождающей использование других средств нагрева воды и т.п., и без потерь тепла через газы, проходящие вверх по дымоходу.

В соответствии с положениями о патентах я описал принципы работы моего нагревателя, и хотя я попытался изложить его наилучшее воплощение, я хочу, чтобы B6 понимали, что это только иллюстрация способа выполнения моего изобретения, и что очевидные изменения могут быть сделаны в пределах объема следующей формулы изобретения, не отступая от сущности моего изобретения.1. Нагревательное устройство, содержащее полый элемент теплопередачи, фрикционный сердечник, проходящий в нем, указанный фрикционный сердечник, состоящий из двух разнесенных частей сердечника, и пружинные средства, установленные по обе стороны от оси указанного сердечника для расталкивания указанных частей.

2. Нагревательное устройство, содержащее полый элемент теплопередачи, фрикционный сердечник, зацепляемый с ним, указанный сердечник включает пару взаимодействующих элементов, штифты, отходящие от одного из указанных элементов, свободно зацепляемые с другим из указанных элементов, и пружины, расположенные на противоположные стороны оси указанного сердечника для упругого раздвигания указанных взаимодействующих элементов.

3. Нагревательное устройство, содержащее теплопередающий элемент конической формы, фрикционный элемент, приспособленный для фрикционного взаимодействия с указанным теплопередающим элементом, и имеющий форму усеченного конуса, при этом указанный фрикционный элемент разделен в продольном направлении на множество одинаковых и относительно подвижных части, средства для направления указанных частей указанного фрикционного элемента в радиальном направлении для контакта с указанным элементом теплопередачи, подпружиненные регуляторы, установленные на концах соответственно указанного фрикционного элемента и соединенные с указанными частями для нормального втягивания их относительно указанного элемента теплопередачи, указанный части указанного элемента, приводимые в действие центробежной силой, противодействующей указанным регуляторам, для фрикционного взаимодействия указанного теплопередающего элемента и средства с силовым приводом для вращения указанного фрикционного элемента.

4. Нагревательное устройство, содержащее теплопередающий элемент конической формы, фрикционный элемент, приспособленный для размещения внутри указанного теплопередающего элемента и имеющий форму усеченного конуса, при этом указанный фрикционный элемент разделен в продольном направлении на множество одинаковых и относительно подвижных частей, упругих средства, расположенные вблизи противоположных концов указанного элемента, стремящиеся выдвинуть указанные части для контакта с указанным теплопередающим элементом, подпружиненные регуляторы, установленные на концах соответственно указанного фрикционного элемента и соединенные с указанными частями для нормального втягивания указанных частей относительно указанного теплопередающего элемента , при этом указанные части указанного элемента приводятся в действие под действием центробежной силы, противодействующей указанным регуляторам, для фрикционного взаимодействия указанного теплопередающего элемента и средства с силовым приводом для вращения указанного фрикционного элемента.

АРТУР ЛАЗАРЬ.

Фрикционный нагрев – обзор

5.5 Эффекты фрикционного нагрева

В предыдущих подразделах предполагалось, что эффект вязкой диссипации пренебрежимо мал. Метод включения эффектов фрикционного нагрева и некоторые математические детали являются объектами этого подраздела. Уравнение энергии при фрикционном нагреве для параллельных пластинчатых каналов имеет вид принимает вид

(168b)d2θidy¯2+BruU2+MDa∂u/U∂y¯2=uU∂θi∂x¯−1Pe2d2θidx¯2,fori=1and2

, где Br  = 93 μ U 90 / [ Da   k e ( T 1  −  T 2 )] — число Бринкмана.Все граничные условия остаются такими же, как описано ранее. Преобразование для преобразования уравнения. (168b) к уравнению. (126) легко доступно в [41, экв. (32)]; это

(169)θi,sy¯=ω24ω−tanhω22ω21−y¯2−81−chωy¯/chω+ch3ω−ch3ωy¯/ch3ω

Следовательно, необходимо добавить Brθi,sy¯ к θiy¯x¯ чтобы включить эффект вязкой диссипации S . В дальнейшем применение фурье-теплопроводности на стенке приводит к соотношению

(170)−∂θi,sy¯∂yy¯=1=ωω−tanhω

, определяющему вклад фрикционного нагрева в тепловой поток стенки .Например, для M   Da  = 10 − 5 , 10 − 3 и 1, уравнение (170) дает − θ i , с ′(1) = 1,00317, 1,03266 и 4,19453. Вклад вязкой диссипации в объемную температуру легко доступен в [41, ур. (30а)],

(171) θb, sω = ω2481ωcoshω-sinhω312ω3-150ωcoshω + 4ω3-30ω × Cosh4ω + 57sinhω + 41sinh4ω

Следовательно, безразмерная объемная температура θ b должна быть дополнена количеством Бр  θ б , с .Подобные уравнения, но в другом виде, также имеются в [46]. Для M   Da  = 10 − 5 , 10 − 3 и 1, используемых на рис. 12 и 14, уравнения. (171) дает θ b , s  = 0,33649, 0,36443 и 1,26162.

Процесс аналогичен для круглых труб. Основное уравнение диффузии в цилиндрических координатах имеет вид принимает вид

(172b)1r¯∂∂r¯r¯∂θi∂r¯+BruU2+MDa∂u/U∂r¯2=uU∂θi∂x¯−1Pe2d2θidx¯2,fori=1and2

преобразования, чтобы преобразовать это уравнение в форму уравнения.(145) без каких-либо изменений в граничных условиях легко доступна в [50, экв. (43)]; Это BR θ I , I , S S , где

(173) θi, sr¯ = 14ω-2i1ω / i0ω26-8i0ωr¯i0ω + 2i0ωr¯i0ω2-Ω21-R¯2

, как в предыдущий случай, −Br∂θi,sr¯/∂r¯r¯=1, дает вклад фрикционного нагрева в тепловой поток стенки, где

(174)−∂θi,sr¯/∂r¯r¯=1= ω2−2I1ω/I0ω2ω−2I1ω/I0ω2

.15–17, уравнения. (174) дает − θ i , s ′(1) = 0,50318, 0,53318 и 4,66331. Наконец, безразмерная объемная температура в трубах круглого сечения θ i , b должна быть дополнена влиянием фрикционного нагрева Br  θ b , s , экв. (38)].

(175) θb, s = ω28ω-2i1ω / i0ω3ω2 / i0ω2 + 20i1ω2 / i0ω2 + 414-ω2i1ω + 2ωi2ω + ω2i3ω / i0ω + 8ω∫01i0ωr¯ / i0ω3r¯r¯¯ωr¯

для м da = 10 — 5 , 10 — 3 и 1, уравнение(175) дает θ б , с  = 0,12737, 0,14880 и 1,13609.

Влияние фрикционного нагрева для различных значений Br хорошо документировано в [46,47] с графическим представлением данных для каналов с параллельными пластинами и круглых труб. Для данных, представленных на рис. 12–17, можно вычислить Нуссельта, который включает вклад фрикционного нагрева. Используя продукт Nu  × θ b , как показано на рис.12–17 соотношение

(176)NutotalNu×θb−Br×θ1,s′1θb+Br×θb,s

может обеспечить суммарные эффекты за счет изменения температуры стенки и фрикционного нагрева. Результаты испытаний показывают, что они хорошо согласуются с данными, представленными в [46,47]. Тем не менее, есть некоторые небольшие различия, в основном из-за ожидаемых численных ошибок численных расчетов. В качестве иллюстрации, в отсутствие осевой проводимости точность полностью развернутого числа Нуссельта напрямую связана с первым собственным значением, а опубликованные числа Нуссельта [46] для 90 189 МДа 90 190  = 10  — 5  и 1 равны 2 . hH / k e  = 4.920 и 3.806. Они хорошо согласуются с 2 × 4,60 = 4,920 и 2 × 1,901 = 3,802, взятыми из рис. 12А и 14А соответственно. Это предельное значение изменяется при наличии фрикционного нагрева. Для тех же значений МДа [46] сообщает 2 hH / k e = 6,641 для МДа  = 1 при использовании вязкой диссипации в [50]. Для этого случая уравнение (176) дает 2 hK / k e  = − 2(θ 1, s ′(1)/θ 2 , ( b )19453/1,26162) = 6,649. Аналогично, в отсутствие фрикционного нагрева для мДа = 10 − 5 и 1 [47] приводит 2 ч O / k e 9020,5 0 = 8,590 0 Они достаточно хорошо согласуются с 2 × 2,873 = 5,746, в то время как при использовании данных на рис. 15А и 17А соответственно. При наличии фрикционного нагрева Ref. [47] сообщает 2 ч O / k e  = 8.206 для МДа  = 1 и модели диссипации вязкости в [53]. Используя уравнение (125) и процедура, описанная ранее, это исследование дает 2 часов O / k e  = 2(4,66331/1,13609) = 8,209.

Таким образом, решение точного ряда позволяет вычислять температуру и тепловой поток с высокой степенью точности. Поэтому такие решения ценны для проверки численных решений. Приведенные здесь данные действительно показывают, что численные данные, полученные в Nield et al.[46] для задач входного течения при наличии фрикционного нагрева и осевой проводимости для плоскопараллельных каналов являются достаточно точными.

Измеренный нагрев воды из-за трения 

Контекст 1

… 1 и 2. Синяя линия на рисунке 5 представляет ожидаемый нагрев из-за измеренного перепада давления на охлаждающей головке. Стандартное отклонение для этого фитинга составляет 0,023 o C. После количественной оценки нагрева от трения можно проводить эксперименты по охлаждению.В каждом эксперименте контур охлаждения работал на максимальной скорости потока через охлаждающую головку, а затем зажигалась газовая горелка и направлялась на нагрев мишени (см. рис. 4). В течение всего эксперимента газовая горелка остается в одном и том же положении и с одним и тем же расходом газа. Следовательно, мощность нагрева за счет газовой горелки должна быть постоянной. Холодопроизводительность экспериментального контура измеряется при различном расходе теплоносителя путем открытия клапана на байпасе для изменения расхода через охлаждающую головку.Таким образом можно изменить расход от 90 л/мин до 190 л/мин. Были проведены различные эксперименты с разной мощностью нагрева путем замены сопла газовой горелки. На рис. 6 представлен расчетный нагрев охлаждающей воды при ее прохождении через охлаждающую головку для одного из экспериментов. Незакрашенные треугольники — расчетное увеличение энтальпии охлаждающей воды. Он был рассчитан на основе измеренного расхода и разницы температур. Незакрашенные кружки — рассчитанный нагрев за счет трения по уравнению Бернулли.Нагрев за счет газовой горелки, который представляет собой охлаждающую способность системы, определяется разницей между этими двумя значениями. На рисунке он показан сплошными квадратами. Рассчитанная холодопроизводительность постоянна для всех скоростей потока, как и должно быть из-за способа проведения эксперимента. Это указывает на точность измерений и анализа данных. Возможная погрешность расчета нагревательного эффекта трения (+/- 0,023 o C) эквивалентна погрешности менее 10% при расчете нагрева газовой горелкой.Однако из рисунка 6 видно, что фактическая точность лучше, так как для всех расходов расчетный нагрев почти одинаков, как и должно быть. Целевые температуры для этого эксперимента в различных местах представлены на рисунке 7 (геометрия мишени и расположение термопар показаны в правой части рисунка). Как видно, газовая горелка создает неравномерное распределение температуры. Температура самая высокая в центре мишени и уменьшается по мере удаления от центра.Ожидается, что луч ускорителя даст аналогичное распределение мощности (распределение Гаусса). В ходе эксперимента мощность источника тепла поддерживалась постоянной. Изменение расхода охлаждающей воды изменило охлаждающую способность. Целевая температура снижалась по мере увеличения скорости потока из-за увеличения коэффициента теплопередачи. Признаков поверхностного кипения пока не наблюдалось. На рис. 8 измеренный радиальный профиль температуры сравнивается с нашими оценками. Текущие оценки основаны на корреляции для коэффициента теплопередачи критической точки и радиальной функции распределения теплопередачи, полученной Линхардом [4].Подробное описание нашей процедуры оценивания дано в [9]. Как видно, измеренные значения ниже расчетных температур. Большая разница между оценками и фактическими измерениями может быть результатом неточных допущений, использованных для расчета: 1. Предполагается, что распределение теплового потока от газовой горелки является гауссовым. 2. Анализ одномерный и не учитывает радиальный теплообмен. 3. Функция радиального распределения теплопередачи не учитывает влияние внешних стенок охлаждающей камеры.Мы не пытались рассчитать фактический коэффициент теплопередачи, поскольку существует довольно большая погрешность в измерениях температуры внутри мишени. Высокие тепловые потоки порядка 1 кВт/см 2 генерируют высокие …

Контекст 2

… до того, как вода станет слишком горячей и ее придется охлаждать. На рис. 3 представлен чертеж охлаждающей головки для водяной системы. Нагретая мишень справа (голубой). Он изготовлен из меди для увеличения коэффициента теплопередачи и уменьшения градиента температуры, возникающего в нем из-за высокого теплового потока.Целевая температура измеряется в четырех разных местах термопарами К-типа. Они вставляются радиально в мишень в трех разных радиальных местах (осевое и радиальное расположение термопар представлены на рисунке 7). Две из них можно увидеть на рисунке 3, вставленными в отверстия, просверленные в мишени. Сопло представляет собой прямую трубу с внутренним диаметром 8 мм (розового цвета). Другие детали, которые можно увидеть на чертеже: 1) Экраны для термопар (розовые пластины справа), 2) Подключение датчика давления воды на выходе (в верхней части корпуса головки, серого цвета) .Расстояние сопла от мишени можно изменять в пределах от 4 до 20 мм. Для предварительных экспериментов в качестве источника тепла использовалась газовая горелка (см. рис. 4). При использовании газовой горелки в качестве источника тепла мощность нагрева можно определить только косвенно, измеряя нагрев охлаждающей воды. Электромагнитный расходомер на обратном трубопроводе от охлаждающей головки используется для измерения расхода, а два датчика PT-100 с дифференциальным преобразователем температуры используются для измерения повышения температуры воды при ее прохождении через охлаждающую головку.Одна проблема с таким методом заключается в том, что из-за высокой скорости потока в охлаждающей головке температура воды повышается также из-за эффекта вязкости. Этот эффект был измерен в холодном цикле (без источника тепла). Фактическая мощность нагрева газовой горелки представляет собой разницу между измеренным значением и значением вязкости нагрева, полученным при холодном испытании. Первым этапом экспериментальной работы было измерение вязкостного нагрева, позволяющего извлечь мощность источника тепла. Для получения этих данных экспериментальный контур охлаждения работал без какого-либо внешнего источника нагрева при нескольких различных расходах воды.Постоянно контролировалась температура воды на входе и выходе из охлаждающей головки, а также расход воды через нее. На рис. 5 представлена ​​измеренная разница температур охлаждающей воды между выходом и входом охлаждающей головки в зависимости от скорости потока. Хорошо виден эффект фрикционного нагрева. Данные были подогнаны к квадрату расхода (зеленая линия на рис. 5). Кроме того, используя уравнение Бернулли для адиабатического потока с трением, ожидаемый нагрев можно рассчитать по формуле: (1) P 2 — P 1 = ( u 2 — u 1 ) ρ = ρ Cp ( T 2 — T 1 ). получено в предположении, что влияние потенциальной энергии незначительно и при равных скоростях потока…

Контекст 3

… до того, как вода станет слишком горячей и ее придется охладить. На рис. 3 представлен чертеж охлаждающей головки для водяной системы. Нагретая мишень справа (голубой). Он изготовлен из меди для увеличения коэффициента теплопередачи и уменьшения градиента температуры, возникающего в нем из-за высокого теплового потока. Целевая температура измеряется в четырех разных местах термопарами К-типа. Они вставляются радиально в мишень в трех разных радиальных местах (осевое и радиальное расположение термопар представлены на рисунке 7).Две из них можно увидеть на рисунке 3, вставленными в отверстия, просверленные в мишени. Сопло представляет собой прямую трубу с внутренним диаметром 8 мм (розового цвета). Другие детали, которые можно увидеть на чертеже: 1) Экраны для термопар (розовые пластины справа), 2) Подключение датчика давления воды на выходе (в верхней части корпуса головки, серого цвета) . Расстояние сопла от мишени можно изменять в пределах от 4 до 20 мм. Для предварительных экспериментов в качестве источника тепла использовалась газовая горелка (см. рис. 4).При использовании газовой горелки в качестве источника тепла мощность нагрева можно определить только косвенно, измеряя нагрев охлаждающей воды. Электромагнитный расходомер на обратном трубопроводе от охлаждающей головки используется для измерения расхода, а два датчика PT-100 с дифференциальным преобразователем температуры используются для измерения повышения температуры воды при ее прохождении через охлаждающую головку. Одна проблема с таким методом заключается в том, что из-за высокой скорости потока в охлаждающей головке температура воды повышается также из-за эффекта вязкости.Этот эффект был измерен в холодном цикле (без источника тепла). Фактическая мощность нагрева газовой горелки представляет собой разницу между измеренным значением и значением вязкости нагрева, полученным при холодном испытании. Первым этапом экспериментальной работы было измерение вязкостного нагрева, позволяющего извлечь мощность источника тепла. Для получения этих данных экспериментальный контур охлаждения работал без какого-либо внешнего источника нагрева при нескольких различных расходах воды. Постоянно контролировалась температура воды на входе и выходе из охлаждающей головки, а также расход воды через нее.На рис. 5 представлена ​​измеренная разница температур охлаждающей воды между выходом и входом охлаждающей головки в зависимости от скорости потока. Хорошо виден эффект фрикционного нагрева. Данные были подогнаны к квадрату расхода (зеленая линия на рис. 5). Кроме того, используя уравнение Бернулли для адиабатического потока с трением, ожидаемый нагрев можно рассчитать по формуле: (1) P 2 — P 1 = ( u 2 — u 1 ) ρ = ρ Cp ( T 2 — T 1 ). получено в предположении, что влияние потенциальной энергии незначительно и при равных скоростях потока…

Тепловой поток и технология фрикционного коллектора

Отзывы

Hudson Bay Spas ясно подтверждают тот факт, что Hudson Bay Spas является ведущим поставщиком энергоэффективных спа-продуктов. В настоящее время их модели предлагают инновационную технологию HeatFlow, которая обеспечивает большую эффективность в долгосрочной перспективе. Эта инновация помогла компании превзойти других конкурентов в производстве энергоэффективных, роскошных, высококачественных и доступных спа-салонов. Помимо этой технологии HeatFlow, также используется другая технология, известная как фрикционный коллектор.

Эта технология фрикционного коллектора создает тепловую энергию, когда вода проходит через компоненты. Прохождение воды через компоненты приводит к выделению тепла из-за трения. Это тепло используется. Таким образом, за каждый час использования встроенная технология фрикционного коллектора может повысить температуру воды на 3 градуса без использования электроэнергии.

Что такое технология HeatFlow?
Согласно обзорам Hudson Bay Spas, технология HeatFlow является единственной в своем роде.Эту технологию Hudson Bay Spas нелегко воспроизвести другим производителям. Изобретение родилось в результате многолетних исследований и разработок. Технология HeatFlow снижает потери тепловой энергии. Когда вы используете свой спа, вы неосознанно тратите тепловую энергию. В совокупности это приводит к киловаттам потерь энергии в месяц. Технология HeatFlow основана на сохранении природной тепловой энергии спа и ее повторном использовании.

Благодаря этой технологии температура воды одинакова при входе и выходе из спа.Без этой технологии температура воды снижается, когда вы находитесь в спа. К тому времени, когда вы выходите из спа, температура на несколько ступеней ниже. Технология HeatFlow снижает нагрузку на спа-нагреватель, улавливая израсходованную тепловую энергию и повторно используя ее. Таким образом, вы можете больше никогда не нагревать теплую воду в спа-салоне, если хотите провести продолжительный сеанс в спа-салоне.

Эта удивительная технология полностью снижает потребление энергии. В конечном счете, это хорошо и для окружающей среды.

 

Спа Гудзонова залива. Все права защищены.

В: Можно ли нагреть простую чашку кофе с помощью ручного устройства, предназначенного не только для смешивания, но и для нагрева воды за счет трения, и является ли это более эффективным, чем нагревание на плите с последующим перемешиванием?

Физик : Вы определенно можете сделать устройство, которое нагревает воду путем перемешивания. На самом деле именно так ученые (Джоуль) выяснили, как приравнять тепловую энергию и кинетическую энергию в первую очередь.

Устройство

Джоуля, превращающее энергию падающего груза в тепло.

Когда вы создаете турбулентность в системе, энергия перетекает из крупномасштабных водоворотов во все более и более мелкие водовороты. В какой-то момент водовороты достигают размера молекул (это занимает около одной минуты). На данный момент вы больше не говорите о течении жидкости, а вместо этого говорите о случайном движении молекул (тепло).

Забавный факт! В двух измерениях турбулентность фактически начинается с малых масштабов и переходит в более крупные масштабы! Вы можете увидеть это в метеорологических системах диаметром более 15 км в атмосфере (в этих масштабах атмосфера фактически плоская).

Хороший способ индуцировать крупномасштабные вихревые токи.

С этой точки зрения разница между смесителем и нагревателем заключается в том, что смеситель индуцирует большие вихревые токи, а нагреватель индуцирует минимально возможные вихри. Ультразвуковые нагреватели занимают промежуточное положение.

КПД определяется как , где КПД, вложенная энергия и энергия, теряемая на тепло. Вы заметите, что отсутствие потерь тепла означает 100% () КПД, и если вся энергия уходит на тепло, тогда КПД равен 0%.Таким образом, хорошая вещь в попытках создать тепло намеренно заключается в том, что вы всегда будете на 100% эффективны (если вы потеряете некоторое количество тепла на тепло, вы заметите?). Или, по крайней мере, достаточно близко. О чем вам следует беспокоиться, так это о случайном нагреве не той вещи. Миксеры создают большие водовороты, которые могут двигать чашку, издавать шум и тому подобное. Другими словами, часть энергии тратится на нагревание вещей рядом с чашкой (если вы это слышите, значит, часть энергии тратится впустую в вашем ухе).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.