6. вода – источник тепловой энергии вводная часть

* Справочник химика, изд. Химия, М., Л., 1964 г.
Определение электрической энергии, потребляемой ячейкой с помощью вольтметра и амперметра
На рис. 104, 105 и 106 представлены осциллограммы импульсов напряжения, тока и мощности, полученные с помощью осциллографа PCS500А. Масштаб по горизонтали – 50 мкс/дел.

Рис. 104. Импульс напряжения

Рис. 105. Импульс тока

Рис. 106. Импульс мощности
Нетрудно видеть (рис. 104, 105 и 106), что форму импульсов напряжения, тока и мощности можно привести к прямоугольной форме. При этом длительность импульсов будет равна 0,00007с, период следования импульсов – 0,00725с, частота импульсов =1000/7,25=137,9. Скважность импульсов S=0,00725/0,00007= =103,6. Если форму импульсов считать прямоугольной, то коэффициент заполнения будет равен Z=1/103,6=0,0096. Амплитуда импульса напряжения – =300В, амплитуда импульса тока =50А и амплитуда импульса мощности =300х50= 15кВт. С учетом этого величина среднего напряжения будет такой = 300х0,0096=2,88В, величина среднего тока =50х0,0096=0,48А.

Среднюю величину мощности можно определить двумя методами. Первый - . Второй - =15000х0,0096=144 Вт.

Как видно, величина средней мощности, определённая по первому варианту, примерно в 100 раз меньше величины средней мощности, определённой по второму варианту. Причина разных значений мощности заключается в том, что в первом варианте мы разделили произведение амплитудных значений напряжения и тока на скважность дважды, а во втором – один раз, то есть использовали формулы (31) и (32). Ошибочность формулы (32) доказана уже многократно.

Средняя амплитуда импульсов напряжения, как показано на рис. 104, составляла 300 V при среднем значении напряжения 3,0 V (рис. 103), а средняя амплитуда импульсов тока (рис. 105) составляла 50А при среднем значении тока 0,5А (рис. 103). Длительность импульсов составляла =0,00007с при скважности =100 и коэффициенте заполнения = 0,01.

В соответствии с показаниями вольтметра , амперметра и осциллографа (рис. 103) мощность на входе в ячейку водоэлектрического генератора тепла составляет в среднем =3,0х0,5=1,50Вт. Расчет по формуле (31) даёт близкий результат 1,40Вт.

Возникает вопрос: какую мощность покажут приборы: вольтметр , амперметр , установленные перед генератором импульсов (рис. 103)? Вполне естественно, что вольтметр покажет напряжение сети = 220В, величина тока также увеличится, так как перед амперметром в сети две нагрузки: ячейка 1 и электронный генератор импульсов 3. В нашем эксперименте =0,65А (рис. 107).

В результате мощность, реализуемая генератором импульсов 3 и ячейкой 1, оказывается такой =220х0,65=143,0Вт, что явно противоречит результату = 1,40Вт, полученному по формуле (31), корректность которой нами уже доказана экспериментально.

Рис. 107. Структурная схема измерения электрических величин:

1 - ячейка; 2-электронный осциллограф PCS500А; 3- электронный генератор импульсов
Обратим внимание на полученный результат =143,0Вт. Он близок к результату =144,8Вт, получаемому при расчете по ошибочной формуле (32).

Теперь мы знаем, истинную энергию, потребляемую ячейкой, показывают приборы (вольтметр , амперметр ) стоящие перед ней. Показания осциллографа будут соответствовать истинному потреблению энергии ячейкой, если использовать формулу (31). Формула (32) искажают результат пропорционально скважности импульсов.

Поскольку измерения проводились с помощью различных приборов, которые дублировали друг друга, то для каждого комплекса приборов составлена таблица результатов измерений и расчетов.

Результаты измерения электрической энергии, потребляемой ячейкой, с помощью вольтметра и амперметра представлены в табл. 25.

Таблица 25.

Показатели	.…1….	....2….	....3….
1-масса раствора, прошедшего через ячейку, кг.	0,798	0,376	0,257
2-температура раствора на входе в ячейку , град.	20	20	20
3-температура раствора на выходе из ячейки , град.	30	41	50
4-разность температур раствора , град.	10	21	30
5-длительность эксперимента , с	300	300	300
6-показания вольтметра , В	6,0	6,0	6,0
7-показания амперметра , А	0,47	0,47	0,47
8-расход электроэнергии (вольтметр и амперметр) , кДж	0,85	0,85	0,85
9-энергия нагретого раствора , кДж	31,84	30,00	30,76
10-показатель эффективности ячейки по показаниям вольтметра и амперметра	37,46	35,30	36,19

Определение электрической энергии, потребляемой ячейкой с помощью

осциллографа АСК-2022
На рис. 108 и 109 представлены осциллограммы импульсов напряжения, а на рис. 110 – осциллограмма одного импульса напряжения в микросекундном диапазоне. На рис. 111, 112 и 113 представлены осциллограммы тока.

Рис. 108. Напряжение	Рис. 109. Напряжение
Рис. 110. Импульс напряжения в мкс диапазоне	Рис. 111. Ток
Рис. 112. Ток		Рис. 113. Ток

Масштаб импульсов равен /10. Средняя амплитуда напряжения (рис. 108, 109 и 110):

= (29+31+8+33+32+40+40)x10/7 = 304,3В. Величина тока определялась как падение напряжения на резисторе с сопротивлением 0,1 Ом. С учётом этого средняя амплитуда тока (рис. 111, 112 и 113) равна = (1,7+0,8+1,7+2,1+3,2+0,7+2,1+1,3+2,4+1,4+1,4)0,2x10/ (11x0,1) = 34,18А. Период следования импульсов Т = 7,25ms.

Длительность импульсов определялась по осциллограмме в микросекундном диапазоне (рис. 110). При этом форма импульса приводилась к треугольной форме так, чтобы площадь треугольника примерно равнялась площади, описываемой сложной формой кривой импульса. В этом случае длительность импульса равна примерно =0,14мс. Частота импульсов f = 1000/7,25 = 137,9Гц. Скважность импульсов S =7,25/0,14=51,78 .

Принимая треугольную (0,5) форму импульса, получим значение коэффициента заполнения Z=0,5/51,78=0,01. Среднее значение напряжения импульсов = 304,3 х 0,01 = 3,04 В. Среднее значение тока в импульсах = 0,01 х 34,18 = 0,34А.

Средние значения напряжения и тока можно определить, как величины напряжения и тока, соответствующие одной секунде. Тогда, учитывая треугольную форму импульсов (=0,5), длительность одного импульса (0,00014 с) и частоту импульсов (137,9), имеем

=304,3х0,5х0,00014х137,9=2,94В, = 34,0х0,5х0,00014х137,9 = 0,33А. Обратим внимание на то, что величины среднего напряжения и тока, определенные с помощью осциллографа АСК-2022, меньше, чем с помощью вольтметра и амперметра.

Результаты эксперимента, полученные с помощью вольтметра, амперметра, и осциллографа АСК-2022, представлены в табл. 26.

Таблица 26.

Показатели	1	2	3
1-масса раствора, прошедшего через ячейку , кг.	0,798	0,376	0,257
2-температура раствора на входе в ячейку , град.	20	20	20
3-температура раствора на выходе из ячейки , град.	30	41	50
4-разность температур раствора , град.	10	21	30
5-длительность эксперимента, с	300	300	300
6-показания вольтметра , В	6,0	6,0	6,0
6’- показания осциллографа АСК-2022, В	2,94	2,94	2,94
7-показания амперметра , А	0,47	0,47	0,47
7’- показания осциллографа АСК-2022, А	0,33	0,33	0,33
8-расход электроэнергии по показаниям вольтметра и амперметра , кДж	0,85	0,85	0,85
8’-расход электроэнергии по показаниям осциллографа АСК-2022 , кДж	0,29	0,29	0,29
9-энергия нагретого раствора, , кДж	31,84	31,50	30,76
10-показатель эффективности ячейки по показаниям вольтметра и амперметра	37,46	37,06	36,19
10-показатель эффективности ячейки по показаниям осциллографа АСК-2022	109,8	108,6	106,1

Нетрудно видеть (рис. 104, 105 и 106), что форму импульсов напряжения, тока и мощности можно привести к прямоугольной форме. При этом длительность импульсов будет равна 0,00007с, период следования импульсов – 0,00725с, частота импульсов 1000/7,25=137,9, амплитуда импульса напряжения – 300В, амплитуда импульса тока -50А и амплитуда импульса мощности – 15кВт.

Тогда скважность импульсов будет равна S=0,00725/0,00007=103,6. Если форму импульсов считать прямоугольной, то коэффициент заполнения будет равен Z=1/103,6=0,01. С учетом этого величина среднего напряжения будет такой 300х0,01=3В, а величина среднего тока – 50х0,01=0,5А.

Обратим внимание на то, что средние величины напряжения и тока, определенные с помощью вольтметра и амперметра, а также с помощью обоих осциллографов, имеют близкие значения. Результаты эксперимента, полученные с помощью вольтметра, амперметра и осциллографов АСК-2022 и PCS500А, представлены в табл. 27.

Таблица 27.

Показатели	1	2	3
1-масса раствора, прошедшего через ячейку , кг.	0,798	0,376	0,257
2-температура раствора на входе в ячейку , град.	20	20	20
3-температура раствора на выходе из ячейки , град.	30	41	50
4-разность температур раствора , град.	10	21	30
5-длительность эксперимента , с	300	300	300
6-показания вольтметра , В	6,0	6,0	6,0
6’- показания осциллографа АСК-2022, В	2,94	2,94	2,94
6’’- показания осциллографа PCS500А , В	3,00	3,00	3,00
7-показания амперметра , А	0,47	0,47	0,47
7’- показания осциллографа АСК-2022, А	0,33	0,33	0,33
7’’-показания осциллографа PCS500А , А	0,50	0,50	0,50
8-расход электроэнергии по показаниям вольтметра и амперметра , кДж	0,85	0,85	0,85
8’-расход электроэнергии по показаниям осциллографа АСК-2022 , кДж	0,29	0,29	0,29
8’’- расход электроэнергии по показаниям осциллографа PCS500А при учете скважности импульсов , кДж	0,45	0,45	0,45
9-энергия нагретого раствора, , кДж	31,84	31,50	30,76
10-показатель эффективности ячейки по показаниям вольтметра и амперметра	37,46	37,06	36,19
10’-показатель эффективности ячейки по показаниям осциллографа АСК-2022	109,8	108,6	106,1
10’’-показатель эффективности ячейки по показаниям осциллографа PCS500А с учетом скважности импульсов	70,75	70,00	68,36

Примечание: Представители от ООО СИТИС считают, что мощность, используемую в этом эксперименте, надо рассчитывать по формуле (32), ошибочность которой нами уже доказана.
6.9. Оценка возможности реализации выявленного энергетического эффекта
На рис. 114 представлены экспериментальные образцы отопительных батарей, источником питания которых был электронный генератор импульсов. В качестве генератора тепла использовались три последовательно соединённые водоэлектрические ячейки. Расчет импульсной электрической мощности на клеммах батареи проводился по формуле (31).

а)

b)

Рис. 114. Фото экспериментальных батарей отопления
Поверхность излучения тепла: а) -; b) -. Три водоэлектрические ячейки нагревают раствор в – а) до в - b) до 81 в течение часа, потребляя 15 Вт мощности. Столько же потребляет насос для прокачки раствора и воды. Обычный электронагревательный прибор нагревает эти же батареи до той же температуры, за то же время, забирая из сети 880 Вт.

Результаты проверки влияния иона на показатель энергетической эффективности водоэлектрического генератора тепла представлены на рис. 115. Как видно, с увеличением плотности раствора , показатель энергетической эффективности увеличивается.

Экспериментально установлено, что на величину энергетической эффективности водоэлектрического процесса влияют два главных фактора: плотность электролитического раствора (рис. 115) и величина диэлектрического зазора (рис. 116).

Предплазменный режим работы ячейки водоэлектрического генератора тепла – главное условие её высокой энергетической эффективности. Для каждой конструкции ячейки существует своё сочетание оптимальных величин плотности раствора и электролитического зазора 15 (рис. 89), при которых реализуется устойчивый эффективный предплазменный режим работы.

Рис. 115. Зависимость показателя энергетической эффективности ячейки от плотности раствора

Рис. 116. Зависимость эффективности энергетического процесса

от величины электролитического зазора 15 (рис. 89)
Итак, анализ энергетического баланса молекул и ионов показывает возможность формирования дополнительной тепловой энергии с показателем энергетической эффективности значительно больше единицы, а эксперименты убедительно подтверждают эту гипотезу. На рис. 117, а, b. Показаны две бытовые батареи отопления с площадью излучения тепла, равной около 1,5 кв. метра.


Рис. 117. а) – батарея со стандартным нагревательным элементом;

b) – батарея с тремя экспериментальными ячейками
Нагревательным элементом первой батареи является ТЭН мощностью 1,0кВт, а второй – три последовательно соединённые предплазменные ячейки, которые питались импульсами напряжения, равными 1000В и импульсами тока, равными 150А. Скважность импульсов напряжения и тока была равна . Выравнивание скорости нагрева батарей осуществлялось путем регулирования напряжения на клеммах батареи со стандартным нагревательным элементом. За 30 минут поверхность обоих батарей нагревалась до 80 град.

Что нужно сделать, чтобы начать коммерциализацию этих батарей??? Надо, что российская власть приняло решение о разработке универсальных счётчиков энергии, которые бы правильно учитывали импульсное потребление электрической энергии. Но телевидение убедительно доказывает нам, что российская власть примет такое решение последним.

Рис. 118. Мотор-генератор МГ-1 с двумя роторами и двумя статорами – прототип МГ-3
Испытания электромотора-генератора МГ-1 показали, что кроме электрической энергии он генерирует немало и механической энергии, которую надо использовать для привода других устройств, например электрогенератора с постоянными магнитами. В результате его общая мощность почти удваивается. Эти результаты были заложены в конструкцию МГ-3.

7. САЯНО-ШУШЕНСКИЙ ИМПУЛЬС
7.1. Вводная часть
Причина аварии на Саяно-Шушенской ГЭС до сих пор не установлена. Главные затруднения - в расчёте ударной силы, выстрелившей 2-й энергоблок, и в установлении физической природы взрыва в колодце энергоблока. Виновниками первого затруднения оказались математики. Они, будучи первопроходцами Теоретической механики, стремились описать математически процессы движения материальных точек и тел и не заботились о проверке соответствия реальности разрабатываемых ими методов математического описания и расчёта механических процессов. Механическая суть получаемых математических результатов их мало интересовала. Авторитет математики, как самой точной науки, консервировал точку зрения математиков и закрывал дорогу механикам в разработке метода расчёта ударной силы. Сложившаяся ситуация наиболее ярко проявилась, когда возникла необходимость в анализе причин аварии на СШГ. Представим анализ сути этой ситуации.