СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F03G7/00 

Изобретение относится к энергетике, в частности, к способам получения тепловой энергии, использующим анизотропию физического пространства Вселенной, и может быть использовано при создании теплоэнергетических систем.

Известен способ нагрева жидкости, использующий энергию ядерных реакций при схлопывании кавитационных пузырьков, в котором для достижения высокой скорости схлопывания кавитационных пузырьков кавитационную зону формируют в жидкости при статическом давлении 0,5-2,5 МПа (5-25 атм) с возбуждением в жидкости колебаний давления с пиком давления до 40 МПа (400 атм) [1]. В данном способе нагрев жидкости сопровождается резким увеличением радиационного фона, что делает его небезопасным для окружающей среды.

Известны также способы получения тепловой энергии, при использовании которых не происходит увеличения радиационного фона.

Известен способ получения тепловой энергии из механической с аккумулированием полученной тепловой энергии жидкостью за счет ее контакта с нагревающимися рабочими органами теплогенератора. Устройством, реализующим такой способ, является, например, фрикционный нагреватель, описанный в [2], в котором нагрев рабочих органов осуществляется в результате трения торцевых поверхностей вращающегося и неподвижного дисков, погруженных в бак теплоаккумулятора, заполненный нагреваемой жидкостью. Утилизация выработанной тепловой энергии может быть осуществлена с помощью типичных теплоэнергетических установок, содержащих теплообменники, тракты нагреваемой и подводимой к потребителю жидкости, гидравлические насосы с приводами, трубопроводы и гидравлическую арматуру. Теплогенератор работает в режиме, близком к ламинарному, и поэтому весьма надежен в эксплуатации. Однако он имеет низкую удельную мощность и низкую теплопроизводительность, при этом количество полученной тепловой энергии эквивалентно количеству подведенной механической энергии.

Известен также способ нагрева газа и жидкости за счет вихревого эффекта, при котором осуществляется перекачка энергии от центральной области потока к периферии и разделение потока на холодную и горячую части, последняя из которых может быть использована для теплоснабжения [3].

Известен также способ получения тепловой энергии, использующий анизотропию физического пространства Вселенной (флуктуации структуры физического пространства), включающий в себя силовое воздействие на материальное тело при его перемещении, по крайней мере, на части пути движения в области пространства с пониженным по отношению к космологическому векторному потенциалу А_r значением суммарного векторного потенциала А∑ , при этом в указанной области пространства создают активную зону пространства с отличным от нуля значением градиента модуля суммарного потенциала A∑ (grad|A∑ |) и используют поле природных источников векторного потенциала Земли и Солнца [4]. В известном способе в активной зоне силовое воздействие производят на вещество, вся масса которого находится в плазменном агрегатном состоянии, при этом формируют стационарное плазменное образование в виде тора, а вещество в плазменном состоянии поддерживают, пропуская его через электродуговой или иной плазменный генератор. Данный способ по своей технической сущности является наиболее близким к заявленному и принят за прототип. Для своей реализации известный способ требует использования плазменных генераторов мощностью до 1 МВт и выше, что ограничивает применение данного способа высокоэнергетическими установками типа ракетных двигателей. Для малоэнергетических систем, например, систем теплоснабжения отдельного дома или отдельно стоящей группы зданий, данный способ неприемлем, так как невозможно поддерживать в устойчивом состоянии маленький плазменный тор.

Известен целый ряд теплоэнергетических установок, в которых для производства тепла используется кавитация. Большинство из них имеют заполненный жидкостью циркуляционный контур, в котором установлены горизонтальный центробежный насос, теплогенератор, включающий в себя устройство для образования кавитационной зоны, и устройство отбора тепла потребителю (см., например, [1]). Эффективность теплообразования (генерирование тепловой энергии больше, чем энергии, подведенной к установке) в известных установках достигается за счет ядерных реакций при схлопывании кавитационной каверны, что делает эти установки экологически не безопасными.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение возможностей способа получения тепловой энергии и разработка установки для получения тепловой энергии, использующих анизотропию физического пространства Вселенной, за счет расширения диапазона уровня генерируемой тепловой мощности в область малых тепловых нагрузок, вплоть до 1-5 кВт. Еще одной задачей изобретения является разработка способа получения тепловой энергии, использующего анизотропию физического пространства Вселенной, обеспечивающего удобное регулирование по мощности в широком диапазоне изменения мощности. Дополнительной задачей изобретения является максимальное использование при получении тепловой энергии возможностей природных источников суммарного векторного потенциала планеты Земля, в частности ее гравитационного и магнитного полей, и искусственно генерируемых источников векторного потенциала, например искусственных магнитных полей. Еще одной задачей изобретения является разработка экологически безопасного способа получения тепловой энергии, использующего анизотропию физического пространства Вселенной.

Поставленные технические задачи решаются тем, что в известном способе получения тепловой энергии, включающем в себя силовое воздействие на материальное тело при его перемещении, по крайней мере, на части пути движения в области пространства с пониженным по отношению к космологическому векторному потенциалу А_r значением суммарного векторного потенциала А∑ , при этом в указанной области пространства создают активную зону пространства с отличным от нуля значением градиента модуля суммарного потенциала A∑ (grad|A∑ |) и используют поле природных источников векторного потенциала, согласно изобретению, в качестве материального тела используют жидкость, активную зону пространства формируют в жидкости в виде кавитационной зоны с наложением на кавитационную зону магнитного поля, перемещают жидкость, прошедшую активную зону, по контуру с изменением суммарного векторного потенциала A∑ на траектории движения жидкости, при этом, по крайней мере, на части траектории жидкость перемещают вдоль градиента гравитационного поля Земли с формированием в контуре за активной зоной восходящего и нисходящего потоков жидкости.

При этом в восходящем потоке контура жидкость перемещают вверх с перепадом высот не менее 2,6 м.

Кроме того, для движения жидкости в контуре используют центробежный насос с удельными затратами энергии Y (Вт/л) в одной ступени насоса, удовлетворяющими соотношению:

0<Y≤ 39-3X,

где X - количество ступеней центробежного насоса, формируют восходящий поток жидкости непосредственно над центробежным насосом, а на входе в насос поддерживают статическое давление жидкости ниже давления образования кавитационной зоны при обтекании лопаток центробежного насоса.

При этом движение жидкости по контуру осуществляют при статическом давлении, превышающем давление упругости паров жидкости на 5-500 кПа.

Кроме того, жидкость в контуре перемещают в плоскости магнитного меридиана Земли, при этом на входе в лопатки центробежного колеса жидкость перемещают параллельно силовым линиям магнитного поля Земли.

При этом в восходящем потоке жидкости создают дополнительную зону кавитации на выходе центробежного насоса с наложением на кавитационную зону магнитного поля с магнитной индукцией от 0,05 до 10 мТл (0,5-100 Гс).

Причем воздействие на жидкость осуществляют магнитным полем с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 40 до 60° по отношению к направлению вектора А_r, либо с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 80 до 100° по отношению к направлению вектора А_r, либо с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 120 до 140° по отношению к направлению вектора А_r.

Кроме того, в основной кавитационной зоне процесс кавитации в жидкости осуществляют в магнитном поле с магнитной индукцией от 0,05 до 10 мТл (0,5-100 Гс).

Причем воздействие на жидкость осуществляют магнитным полем с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 40 до 60° по отношению к направлению вектора А_r, либо с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 80 до 100° по отношению к направлению вектора А_r, либо с ориентацией вектора его магнитной индукции под углами от 120 до 140° по отношению к направлению вектора А_r.

Кроме того, в замкнутый контур заливают не менее 0,2 м³ жидкости.

Применительно к установке для получения тепловой энергии поставленные технические задачи решаются тем, что в установке, содержащей заполненный жидкостью циркуляционный контур, в котором установлены горизонтальный центробежный насос, теплогенератор, включающий в себя устройство для образования кавитационной зоны и устройство отбора тепла потребителю, согласно изобретению, заполненный жидкостью циркуляционный контур расположен вертикально выше центробежного насоса и включает в себя соединенные между собой лежащие в одной вертикальной плоскости трубопроводы восходящего и нисходящего потоков жидкости, при этом устройство для образования кавитационной зоны установлено на входе трубопровода восходящего потока.

При этом трубопровод восходящего потока жидкости выполнен высотой не менее 2,6 м.

Кроме того, ось центробежного насоса ориентирована параллельно линиям магнитного поля Земли.

При этом трубопроводы восходящего и нисходящего потоков жидкости плавно сопряжены между собой в верхней точке.

Кроме того, устройство для образования кавитационной зоны выполнено в виде регулируемого генератора ультразвуковых волн, установленного на выходе центробежного насоса, при этом установка оснащена охватывающим указанную кавитационную зону источником магнитного поля, силовые магнитные линии которого направлены вдоль трубопровода восходящего потока жидкости.

При этом устройство отбора тепла потребителю выполнено в виде рекуперативного теплообменника, установленного в циркуляционной петле за трубопроводом восходящего потока жидкости.

Сущность изобретения заключается в том, что в активной зоне в веществе формируют множество мелкомасштабных плазменных торов, используя в качестве основы формирования мелкомасштабного плазменного тора кавитационную каверну в жидкости. Кавитация (см, например, [5, 6, 7]) относится к физическим явлениям, использование которых в настоящее время активно развивается, несмотря на не полностью разработанную теорию физики процессов кавитации. Известно, что в микрообласти схлопывания кавитационной каверны наблюдаются высокие давления и температуры [6, стр.177]. Отмечается также искрообразование от электрических разрядов и люминесценция, указывающие на наличие в cхлопывающемся кавитационном пузырьке положительных и отрицательных ионов. Наличие ионов подтверждается также влиянием на кавитацию электрических и магнитных полей [8, стр.227]. Положительные и отрицательные ионы образуют в кавитационной каверне своеобразное плазменное микрооблако, используемое в предлагаемом способе. Кавитационная зона включает множество мелких кавитационных каверн. При наложении на кавитационную зону магнитного поля каждая из кавитационных каверн преобразуется при схлопывании в плазменный микротор. По своей природе плазменный микротор не отличается от плазменного тора в способе-прототипе и на нем реализуется тот же механизм преобразования анизотропных свойств Вселенной в тепловую энергию. Перемещение жидкости, прошедшей активную зону, по контуру с изменением суммарного векторного потенциала A∑ на траектории движения жидкости, обеспечивает создание областей с градиентом А∑ , изменяя величину которого, можно увеличивать и уменьшать степень нагрева жидкости. Перемещение жидкости вдоль градиента гравитационного поля Земли позволяет в наибольшей степени использовать самый сильный на Земле природный источник влияния на суммарный векторный потенциал A∑ и соответственно на частицы вещества в активной зоне - гравитационное поле Земли. При этом формирование в контуре за активной зоной восходящего и нисходящего потоков жидкости обеспечивает наиболее существенное использование изменения потенциала гравитационного поля Земли. Интенсивностью кавитации, количеством кавитационных каверн, можно легко управлять извне без существенных затрат энергии, что делает предложенный способ перспективным для использования в малоэнергетических тепловых установках, существенно расширяя область использования предлагаемого способа и установки для его реализации.

Перемещение жидкости в восходящем потоке контура вверх с перепадом высот не менее 2,6 м обеспечивает эффективное генерирование тепловой энергии в контуре с получением тепловой энергии большей, чем энергия, затрачиваемая на перемещение жидкости по контуру. Верхний предел высоты перемещения жидкости вверх определяется напором насоса, прокачивающего жидкость по контуру, и гидравлическим сопротивлением контура.

Использование для движения жидкости в контуре центробежного насоса с удельными затратами энергии Y (Вт/л) в одной ступени насоса, удовлетворяющими соотношению:

0<Y≤ 39-3Х,

где Х - количество ступеней центробежного насоса, с формированием восходящего потока жидкости непосредственно над центробежным насосом, и с поддержанием на входе в насос статического давления жидкости ниже давления образования кавитационной зоны при обтекании лопаток центробежного насоса, обеспечивает формирование в контуре естественной кавитационной зоны на лопатках центробежного насоса, что дает возможность получать тепловую энергию только за счет использования природных источников векторного потенциала планеты Земля (гравитационное и магнитное поля).

Движение жидкости по контуру при статическом давлении, превышающем давление упругости паров жидкости на 5-500 кПа, гарантирует, что тепловыделение в контуре не будет сопровождаться ядерными реакциями и, следовательно, не будет увеличения радиационного поля, что делает предлагаемый способ экологически чистым.

Перемещение жидкости в контуре в плоскости магнитного меридиана Земли, при этом на входе в лопатки центробежного колеса жидкость перемещают параллельно силовым линиям магнитного поля Земли, обеспечивает максимальное использование магнитного поля Земли.

Создание в восходящем потоке жидкости дополнительной зоны кавитации на выходе центробежного насоса с наложением на кавитационную зону магнитного поля с магнитной индукцией от 0,05 до 10 мТл (0,5-100 Гс) позволяет увеличить интенсивность тепловыделения в контуре и упрощает регулирование тепловыделения в жидкости.

Заявленные изменения углов ориентации вектора магнитной индукции по отношению к направлению вектора А_r обеспечивают эффективное преобразование анизотропии физического пространства Вселенной в тепло.

Способ может быть осуществлен без использования естественного магнитного поля Земли, если искусственно созданную кавитационную зону поместить в магнитное поле с магнитной индукцией от 0,05 до 10 мТл (0,5-100 Гс), что дает возможность, в случае необходимости, произвольно ориентировать установку относительно магнитного поля Земли. В этом случае заявленные изменения углов ориентации вектора магнитной индукции по отношению к направлению вектора А_r также обеспечивают эффективное преобразование анизотропии физического пространства Вселенной в тепло.

При использовании в замкнутом контуре не менее 0,2 м³ жидкости обеспечивается возврат всех частиц жидкости, подвергнувшихся больших градиентов , в исходное (спокойное) состояние.

Выполнение заполненного жидкостью циркуляционного контура в виде соединенных между собой и лежащих в одной вертикальной плоскости трубопроводов восходящего и нисходящего потоков жидкости с расположением их вертикально выше горизонтального центробежного насоса и установка на входе трубопровода восходящего потока устройства для образования кавитационной зоны теплогенератора дает возможность использовать каверны кавитационной зоны для формирования множества мелкомасштабных плазменных торов для преобразования анизотропных свойств Вселенной в тепловую энергию.

Выполнение трубопровода восходящего потока жидкости высотой не менее 2,6 м позволяет наиболее эффективно использовать градиент гравитационного поля Земли. Верхний предел высоты трубопровода восходящего потока определяется напором центробежного насоса и гидравлическим сопротивлением контура.

Ориентирование оси центробежного насоса параллельно линиям магнитного поля Земли обеспечивает наиболее эффективное его использование.

Плавное сопряжение трубопроводов восходящего и нисходящего потоков жидкости между собой в верхней точке обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление и высокий коэффициент тепловыделения.

Включение в состав установки устройства для образования кавитационной зоны, выполненного в виде регулируемого генератора ультразвуковых волн, установленного на выходе центробежного насоса, и оснащение установки охватывающим указанную кавитационную зону источником магнитного поля, силовые магнитные линии которого направлены вдоль трубопровода восходящего потока жидкости, интенсифицирует тепловыделение и дает возможность регулировать процесс кавитации и соответственно тепловыделение в контуре.

Выполнение устройства отбора тепла потребителю в виде рекуперативного теплообменника, установленного в циркуляционной петле за трубопроводом восходящего потока жидкости, дает возможность организовать теплоснабжение любого потребителя, в том числе удаленного от установки без вмешательства в процесс тепловыделения в контуре.

Техническим результатом от использования изобретения является возможность изготовления экологически чистых установок для получения тепловой энергии с минимальной тепловой мощностью на уровне одного киловатта и с максимальной тепловой мощностью в сотни и тысячи киловатт, что позволит отказаться от сжигания топлива для отопления.

На фиг.1 приведена принципиальная схема теплоэнергетической установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг.2 показана принципиальная схема образования и динамики плазменной области при схлопывании вакуумной кавитационной каверны (показаны два последовательных положения кавитационной каверны); на фиг.3 показана схема поляризации магнитных моментов элементарных частиц при схлопывании вакуумной кавитационной каверны; на фиг.4 приведены результаты экспериментальной проверки способа.

Теплоэнергетическая установка включает в себя горизонтальный центробежный насос 1 с электроприводом 2, включенный в заполненный жидкостью циркуляционный контур 3, имеющий лежащие в одной вертикальной плоскости трубопроводы 4 и 5 восходящего и нисходящего потоков жидкости, емкость 6 и подводящий трубопровод 7, соединяющий емкость 6 с входом центробежного насоса. Циркуляционный контур 3 расположен над центробежным насосом. Трубопроводы 4 и 5 плавно сопряжены между собой в верхней точке. Трубопровод 4 восходящего потока жидкости имеет высоту не менее 2,6 м. В экспериментальной установке высота трубопровода 4 изменялась в режиме теплогенерации от 2,6 до 4 м. На выходе из центробежного насоса установлено устройство для образования кавитационной зоны, представляющее собой регулируемый генератор 8 ультразвуковых волн с блоком 9 управления. Генератор 8 ультразвуковых волн помещен в магнитное поле, которое создается источником магнитного поля, например, магнитной катушкой 10 с блоком 11 питания. Ось центробежного насоса ориентирована в направлении "Юг-Север" вдоль силовых линий магнитного поля Земли, а сам циркуляционный контур 3 размещен в плоскости магнитного меридиана Земли. Кавитирующий центробежный насос совместно с магнитным полем Земли превращает входной участок насоса в теплогенератор, преобразующий энергию космологического векторного потенциала А_г в тепловую. Участок трубопровода 4, на котором установлен генератор 8 ультразвуковых колебаний и магнитная катушка 10, образует второй теплогенератор. На трубопроводе 5 нисходящего потока жидкости установлен рекуперативный теплообменник 12 отбора тепла потребителю. Циркуляционный контур оснащен регулятором 13 расхода. Экспериментальная установка оборудовалась устройствами для контроля ее работы, в том числе термометром 14, измеряющим температуру жидкости в емкости 6.

При работе в режиме теплогенерации центробежный насос 1 прокачивает воду по циркуляционному контуру 3 с заданным расходом. Вода поступает на вход центробежного насоса 1 в зоне, в которой абсолютная величина вектора суммарного векторного потенциала равна А∑ ₁, обтекает его лопатки и в зоне пониженного давления на тыльной стороне лопаток формируется естественная кавитационная зона 15 с множеством отдельных кавитационных каверн. Кавитационная зона является активной зоной пространства, в которой происходит выделение тепловой энергии. Так как ось центробежного насоса 1 ориентирована в направлении "Юг-Север", то вода на входе в насос течет параллельно силовым линиям магнитного поля Земли, и при схлопывании кавитационных каверн под действием магнитного поля формируются плазменные микроторы, перемещающиеся вдоль силовых линий магнитного поля Земли вместе с потоком воды. При схлопывании кавитационной каверны образуется зона, в которой градиент модуля суммарного потенциала A∑ (grad|A∑ |) на несколько порядков превышает аналогичную характеристику окружающего пространства, что способствует преобразованию энергии космологического векторного потенциала А_r в тепловую.

Аналогично работает участок трубопровода на выходе из центробежного насоса, оснащенный генератором 8 ультразвуковых колебаний и магнитной катушкой 10, где абсолютная величина вектора суммарного векторного потенциала равна A∑ ₂. Обработанная в кавитационных зонах вода поднимается вверх вдоль градиента гравитационного поля Земли с изменением абсолютной величины вектора суммарного векторного потенциала A∑ от А∑ ₁ или A∑ ₂ до A∑ ₃, что способствует повышению тепловыделения в циркуляционном контуре 3. Выделившееся тепло передается потребителю через рекуперативный теплообменник 12. Возможно так же включение потребителя непосредственно в циркуляционный контур.

В соответствии с предлагаемым способом получение тепловой энергии осуществляется следующим способом. В любой точке пространства одновременно существуют различные поля (гравитационное, магнитное, электрическое и т.п.), каждое из которых имеет свое воздействие на A∑ .

Проведенные авторами эксперименты по исследованию схлопывания возникающих в центробежном насосе или в кавитаторе вакуумных кавитационных каверн, которые, как правило, имеют в исходном состоянии форму сферических пузырьков, в естественных и искусственных магнитных полях показали, что при схлопывании пузырька возникают плазменные микрообласти 16 и замкнутые электрические токи 17, т.е. образуется плазменная микрообласть, которую пронизывают силовые линии 18 магнитного поля, например, магнитного поля Земли. Для удобства на фиг.2. силовые линии 18 показаны ортогонально рисунку. При схлопывании кавитационной каверны, направление схлопывания показано стрелкой 19, диаметр плазменной области уменьшается, сжимая естественным путем магнитное поле, например, геомагнитное поле Земли, формируя зону 20 с повышенным градиентом суммарного векторного потенциала A∑ (вектор 21).

При схлопывании во внешнем магнитном поле плазменной микрообласти 16 формируется микротор 22 с кольцевым движением тока (на фиг.3 показаны три микротора 22, имеющие три различные ориентации относительно вектора космологического потенциала А_r в соответствии с тремя вариантами ориентации внешнего магнитного поля). Кольцевые токи микротора 22 генерируют собственное магнитное поле, в котором вектор 23 магнитного момента М направлен перепендикулярно плоскости тора. Под действием магнитного поля происходит поляризация магнитных моментов элементарных частиц, так, что векторы 24 их магнитных моментов ориентируются параллельно вектору 23. При наличии градиента суммарного векторого потенциала A∑ на любой материальный объект, обладающий массой, действует сила F, направленная либо вдоль вектора А_r, либо по конусу с раствором ~100° (подробное объяснение см. далее, а также в [9, 10, 11]). На рисунке показаны также углы оптимального направления магнитного поля (80-100° ) по отношению к силе F.

Нагрев жидкости в циркуляционном контуре связан с существованием глобальной анизотропии физического пространства Вселенной [9].

В указанной работе отмечается, что окружающий нас мир (пространство, время и элементарные частицы) возникает в результате динамики и взаимодействия специальных дискретных объектов, обладающих внутренним векторным свойством. Эти объекты называются бюонами. Выражение для них имеет следующий вид:

Ф(i)=А_г ·_Х(i),

где X(i) - "длина" бюона - действительная (положительная или отрицательная) величина, зависящая от индекса i=0,1,2,... ,k,... - квантовое число величины Ф(i).

Вектор A_г представляет собой векторный потенциал, принимающий по величине только два значения:

где A_r ≈_{1,95· 10¹¹ Гc· cм - модуль космологического векторного потенциала (фундаментальной векторной константы, введенной в работе [9] и в ряде других работ).}

Если объекты взаимодействуют, то реально в выражение для бюонов всегда входит некоторый суммарный потенциал A∑ , который всегда по модулю меньше |А_г|, т.е. Ф(i)=А∑ · X(i) (т.е. в реальности выражение для описания бюона имеет вид Ф(i)=A∑ · X(i)).

Показано, что массы всех элементарных частиц пропорциональны модулю вектора A∑ , поэтому, если мы любым способом уменьшим A∑ (за счет векторного потенциала тока или магнитного поля, кулоновского потенциала или гравитационного потенциала), то на любой материальный объект, обладающий массой, будет действовать сила F, впервые экспериментально открытая в работе [10], которая выталкивает этот объект из области ослабленного векторного потенциала.

Эта сила представима сложным рядом по изменению Δ A∑ . Первый член разложения этого ряда по Δ A∑ дает следующую физическую зависимость силы F от Δ A∑ .

где х - пространственная координата наблюдаемого трехмерного пространства R₃;

N - количество стабильных частиц в объеме жидкости (электронов, протонов, нейтронов);

2m_vec² - собственная энергия (остаточная потенциальная энергия ~33 эВ) [9] четырехконтактного взаимодействия бюонов, которое формирует геометрическое пространство элементарной частицы;

λ ₁ - первый коэффициент ряда силы F.

Согласно экспериментам [11] во второй экваториальной системе координат вектор А_r имеет следующие координаты: прямое восхождение α =293±10° , склонение δ =36±10° . Сила F действует по конусу вокруг вектора А_r с раствором ≈ 100° и по вектору А_r.

Поскольку вакуумные кавитационные сферические пузырьки имеют размеры в несколько микрон, величина в них может достигать значительных величин из-за малости х. При этом величина Δ А≈ В· х (оценка сделана на основе выражения В=rotA, взятом из работы [12, стр.219]), не велика, так как В на Земле ~0,4 Гс, а х у пузырька ~10^-3-10^-4 см. Из закона сохранения магнитной энергии, запертой в плазменном образовании кавитационного пузырька, можно показать, что при схлопывании пузырька магнитное поле В растет по закону:

B=B_o ·_(lo/l1)^3/2,

где В_o - внешнее магнитное поле;

l_o - характерный размер пузырька при его рождении;

l₁ - размер пузырька на момент исчезновения.

Тогда, если l_o=10^-3, l₁=10^-7, то B при В_o=0,4 Гс (геомагнитное поле) будет равно 0,4· 10⁶ Гс. Величины В могут быть и значительно больше при меньших l₁. С помощью таких полей возможны повороты магнитных моментов электронов и других элементарных объектов, например, ионов, и получение величин на уровне 10¹⁴-10¹⁶ Гс в окрестности элементарных объектов.

Исследования, проведенные авторами, показали, что вещество, подвергнувшееся воздействию больших градиентов , “помнит” это (т.е. несет эту информацию в своей системе координат о градиенте A∑ порядка нескольких минут).

Таким образом, если по траектории движения объекта, побывавшего в зоне значительного , произойдет изменение Δ А∑ за счет векторных потенциалов магнитной системы Земли или Солнца, кулоновского или гравитационного потенциала, то величина силы F может стать значительной.

Если частицы воды, побывавшей в кавитационной зоне, двигаются вдоль градиента гравитационного поля Земли, а также с Юга на Север или в обратном направлении по отношению к магнитным полюсам геомагнитного поля, то по их траектории будет происходить изменение Δ A∑ на величину В· r, где r - дистанция, пройденная объектами в указанных направлениях (Юг↔ Север). Если В=0,4 Гс, r≈ 100 см, то Δ A∑ ≈ 40 Гс· см.

Величина Δ A∑ может меняться во времени и в пространстве из-за изменений токов в магнитосфере и ионосфере Земли на значительные величины, возникающие при различных флуктуациях плотности и магнитного поля в солнечном ветре. Согласно [13] геомагнитная буря нарастает примерно за минуты. Величина В меняется на 30 γ , где γ =10^-5 Гс. В связи с огромным размером магнитосферы Земли ~10 R_Е, где R_Е - радиус Земли, величина Δ А∑ в указанных явлениях может достигать значения ~10⁶ Гс· см.

Оценим изменение А∑ за счет изменения гравитационного поля Земли в процессе движения объекта вдоль градиента гравитационнного поля Земли.

Данную оценку можно получить на основе приравнивания вклада членов, входящих в лагранжианы [14, стр.70, стр.293], соответствующие гравитационному и электромагнитному взаимодействию электрона для нерелятивистского случая.

где m - масса частицы;

ν - скорость;

А - векторный потенциал;

ϕ - гравитационный потенциал;

е - элементарный заряд;

с - скорость света;

k - коэффициент, определяемый из теории бюонов [9] в соответствии с допущением, что мы можем влиять с вероятностью 1 за счет изменения Δ А∑ только на часть массы, связанной с образованием физического пространства элементарной частицы, т.е. на 33 эВ, из собственной энергии протона (m_pc²), нейтрона (m_nс²), электрона (m_ec²). Для молекулы воды, содержащей 26 стабильных частиц, коэффициент k равен 5 · 10^-8 ·^{10-15 ≈5· 10-23.}

В предельном случае подъема воды массой m на высоту h выражение (2) можно записать в виде:

где g - ускорение свободного падения.

Из (3) получаем оценку изменения Δ A∑ ≈ А за счет гравитационного поля для масс элементарных частиц воды в виде:

Для объема воды с массой 250 кг, h=2,5 м и ν =4 м/сек имеем Δ A∑ =4,7· 10⁵ Гс· см. Как видно, эта величина оценки Δ А∑ соизмерима и даже несколько меньше, чем от магнитной бури.

Предельные возможности предлагаемого способа можно оценить, допустив, что в получении тепловой энергии участвовали все элементарные частицы воды. Если в уравнение (1), описывающее силу F, подставить N≈ 10²⁹ (количество стабильных элементарных частиц в воде массой 250 кг), Δ А∑ =10⁵ Гс· см, на уровне 10¹⁴ Гс, λ ₁=10^-12 (Гс· см)^-1 (получено в экспериментах на сильноточных магнитах [9]), то мы получим величину силы F на уровне 10⁹ H. Работа, совершаемая такой силой при поднятии воды на высоту 2 м, будет равна ≈ 2· 10¹⁰ Дж. Эта величина на два порядка выше величины энергии, необходимой для нагрева указанного объема воды на 100° С (10⁸ Дж). Данная оценка естественно сильно завышена (так как предполагалось, что все элементарные частицы воды побывали в кавитационной зоне), но приведенный расчет показывает, что энергии, связанной с силой F, вполне достаточно для осуществления процесса нагрева воды.

Для подтверждения заявленного способа авторами была проведена серия экспериментов (около 120) с установками, имеющими разные объемы емкости 14 для жидкости (20 л, 35 л, 46 л, 190 л, 200 л, 210 л, 251 л) с разными высотами подъема воды (использовалось телескопическое устройство для плавного изменения высоты от 0,8 до 2,6 м от среза водяного насоса). Результаты экспериментов с установкой, имеющей вертикальный циркуляционный контур, расположенный в плоскости магнитного меридиана Земли, представлены на фиг.4. Активная зона теплогенератора располагалась на входе в центробежный насос и представляла собой зону естественной кавитации на лопатках центробежного насоса, в которой жидкость текла параллельно силовым линиям магнитного поля Земли. В ходе экспериментов регистрировались изменение температуры в емкости 6 - график I и потребляемая мощность - график II. По результатам измерений определялись темп нагрева жидкости - график III, изменение тепловой энергии жидкости (мощность тепловыделения в жидкости) - график IV и коэффициент К, равный отношению производимой в контуре тепловой энергии к потребляемой мощности, - график V, где указаны также численные значения К, расcчитанные в контрольных точках.

Средний темп нагрева жидкости составил 0,53 град/мин, что соответствует К=1,08. В ходе эксперимента отмечен всплеск темпа нагрева жидкости до 0,74 град/мин, что соответствует К=1,6. Радиационный фон на установке оставался неизменным и не превышал естественного фона. Анализ эксперимента показал, что всплеск темпа нагрева коррелируется по времени с геомагнитной бурей, связанной со вспышкой на Солнце. Наблюдаемое явление подтверждает возможность изменения нагрева в рассматриваемых теплоэнергетических установках в зависимости от геомагнитной обстановки и физическую сущность заявляемого способа преобразования электрической энергии в тепловую, поскольку изменения A∑ за счет незначительного нарушения потенциальности гравитационного поля (4,7· 10⁵ Гс) очень близки с изменениями AΣ за счет изменения геомагнитной обстановки в окрестности Земли (10⁶ Гс). Таким образом, при использовании естественных источников векторного потенциала Земли и Солнца можно получить прирост тепловой энергии от 5 до 60% относительно потребляемой мощности при полной экологической безопасности установки.

При формировании в контуре второй активной зоны - установка кавитатора и магнитной катушки на выходе из многоступенчатого центробежного насоса - можно получить темп нагрева 1,5-2 град/мин и выше, что соответствует К>3.

Поддержание удельных затрат Y энергии в центробежном насосе в соответствии с количеством Х ступеней в насосе с выполнением условия 0<Y≤ 39-3Х обеспечивает достижение в установке коэффициента К>1, обеспечивая эффективную работу установки в режиме теплогенерации.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:

1. Кладов А.Ф. "Способ получения энергии", патент Российской Федерации №2054604 от 20.02.1996 по заявке №93033524/25 от 02.07.1993, МПК: F 24 J 3/00, G 21 B 1/00.

2. Добров М.Г. "Фрикционный двигатель", авторское свидетельство СССР №1627790 от 15.02.1991 по заявке №4694602/06 от 24.05.1989, МПК: F 24 J 3/00.

3. Потапов Ю.С. "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости", патент Российской Федерации №2045715 от 10.10.1995 по заявке №93021742/06 от 26.04.1993, МПК: F 25 B 29/00.

4. Бауров Ю.А., Беда Г.А., Даниленко И.П., Огарков В.М. "Способ получения энергии и устройство для его осуществления", патент Российской Федерации №2147696 от 20.04.2000 по заявке №98111700 от 18.06.1998, МПК: F 03 G 7/00, Н 05 Н 1/54.

5. Перник А.Д. Проблемы кавитации. - 2-е изд., доп. и исправл. Л.: Судостроение, 1966.

6. Кнепп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. Перевод с англ. под ред. В.И.Полежаева. М.: Мир, 1974.

7. Пирсол И., Кавитация. Перевод с англ. под ред. Л.А.Эпштейна. М.: Мир,1975.

8. Физическая энциклопедия, т.2, с.227.

9. Baurov Yu.A. On the structure of physical vacuum and a new interaction in Nature (Theory, Experiment and Applications), Nova Science, NY, 2000.

10. Baurov Yu.A., Klimenko E. Yu, Novikov S.I. Experimental observation of Space magnetic anisotropy. Phys. Lett. A v.162, 1992, p.32.

11. Бауров Ю.А, Тимофеев И.Б., Черников В.А., Чалкин С.И. Экспериментальные исследования пространственной анизотропии излучения импульсного плазмотрона. - "Прикладная физика", 2002, №4, с.48-57; Phys. Lett. A. 311 (2003), р.512-523.

12. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - 8-е изд., М.: Наука, 1996.

13. Хесс В. Радиационный пояс и магнитосфера. М.: Атомиздат, 1972.

14. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.: Наука, 1967.

Изобретение относится к способам получения тепловой энергии. Способ получения тепловой энергии использует анизотропию физического пространства Вселенной с передачей энергии веществу в активной зоне пространства с отличным от нуля значением градиента модуля суммарного космологического потенциала AΣ(grad|AΣ|). Активную зону пространства формируют в жидкости в виде кавитационной зоны с наложением на кавитационную зону магнитного поля, перемещают жидкость, прошедшую активную зону, по контуру с изменением суммарного векторного потенциала АΣ на траектории движения жидкости, при этом, по крайней мере, на части траектории жидкость перемещают вдоль градиента гравитационного поля Земли с формированием в контуре за активной зоной восходящего и нисходящего потоков жидкости. Установка для получения тепловой энергии содержит заполненный жидкостью циркуляционный контур, расположенный вертикально выше центробежного насоса. Контур включает в себя соединенные между собой лежащие в одной вертикальной плоскости трубопроводы восходящего и нисходящего потоков жидкости, при этом устройство для образования кавитационной зоны установлено на входе трубопровода восходящего потока. Техническим результатом от использования изобретения является возможность изготовления экологически чистых установок для получения тепловой энергии с минимальной тепловой мощностью на уровне одного киловатта и с максимальной тепловой мощностью в сотни и тысячи киловатт, что позволит отказаться от сжигания топлива для отопления. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения тепловой энергии, включающий в себя силовое воздействие на материальное тело при его перемещении, по крайней мере, на части пути движения в области пространства с пониженным по отношению к космологическому векторному потенциалу А_r значением суммарного векторного потенциала АΣ, при этом в указанной области пространства создают активную зону пространства с отличным от нуля значением градиента модуля суммарного потенциала AΣ(grad|AΣ|) и используют поле природных источников векторного потенциала, отличающийся тем, что в качестве материального тела используют жидкость, активную зону пространства формируют в жидкости в виде кавитационной зоны с наложением на кавитационную зону магнитного поля, перемещают жидкость, прошедшую активную зону, по контуру с изменением суммарного векторного потенциала AΣ на траектории движения жидкости, при этом, по крайней мере, на части траектории жидкость перемещают вдоль градиента гравитационного поля Земли с формированием в контуре за активной зоной восходящего и нисходящего потоков жидкости.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в восходящем потоке контура жидкость перемещают вверх с перепадом высот не менее 2,6 м.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для движения жидкости в контуре используют центробежный насос с удельными затратами энергии Y (Вт/л) в одной ступени насоса, удовлетворяющими соотношению

0<Y≤39-3Х,

где Х - количество ступеней центробежного насоса,

формируют восходящий поток жидкости непосредственно над центробежным насосом, а на входе в насос поддерживают статическое давление жидкости ниже давления образования кавитационной зоны при обтекании лопаток центробежного насоса.