Как приручить смерч
Природа смерчей основана на преобразовании воздушных потоков в единый закрученный поток, обладающий огромной энергией. Смерч - это природное бедствие, связанное с огромными материальными и людскими потерями. Как использовать принцип, заложенный в этом природном явлении, на пользу человечеству?
При этом радиальная координата произвольной точки траектории частицы изменяют по линейной зависимости, а азимутальную координату изменяют по закону y=К(Х*Х - 2Х), где К - коэффициент, пропорциональный скорости движения сплошной среды у основания области слияния. Значение коэффициента К зависит от большого числа факторов и устанавливается экспериментально.
Благодаря тому, что слияние струй производится при равномерном распределении их концов по границам области слияния, обеспечиваются оптимальные условия взаимодействия струй при образовании закрученных потоков. Это приводит к уменьшению потерь энергии при образовании закрученного потока и, следовательно, к ее увеличению в сформированном смерчеобразном потоке.
Газ, жидкость или иная многокомпонентная смесь под воздействием избыточного давления, например естественного потока воздуха, через щели поступает в криволинейные направляющие и, закручиваясь в них, сливается в смерчеобразный поток в области слияния. При этом чем круче движение струй в направляющих, тем круче движение струй вдоль продольной составляющей.
Однако при движении струй в направляющих, с одной стороны, происходит формирование условий для наилучшей отдачи энергии сплошной среды в энергию закрученного потока, но, с другой стороны, происходит потеря энергии струи в направляющих. Экспериментальные исследования показали, что в начале формирования струй на расстоянии от оси, равной высоте области слияния, обеспечивается оптимальная длительность движения струй по направляющим, при которой обеспечивается максимальная отдача энергии сплошной среды в энергию закрученного потока.
Этот мощный поток может быть использован для вращения ротора генератора электрической энергии или иного устройства, содержащего вращающиеся рабочие элементы, поэтому одно из перспективных направлений использования этого способа формирования закрученных струй связано с его применением в гидро- или ветрогенераторах.
Эффект от использования закрученных потоков в этом случае проявляется в том, что вращение лопастей, например ветрогенератора, производится не под воздействием относительно небольшой доли энергии фронтального потока, определяемой площадью лопастей, а под воздействием энергии фронтального потока от значительно большей площади, которая пропорциональна суммарной площади щелей кожуха. Кроме того, воздействующий на вращающиеся лопасти поток уже будет иметь закручивающую структуру, а динамическое разряжение закрученного потока придаст ему дополнительную динамическую энергию. Указанные факторы и позволяют повысить мощность ветрогенераторов.
Проведенные эксперименты указывают и на такой дополнительный эффект использования закрученного потока в ветрогенераторах, как низкая чувствительность к изменению скорости и направления ветра в естественных природных условиях.
Несколько позже были проведены теоретические и экспериментальные исследования приложения этого принципа в устройствах слива жидкости, например, для слива топлива на ТЭЦ, слива из цистерн, танкеров, нефтехранилищ. Экономически выгодно сокращать время слива, но эффект ускорения слива желательно достигать без существенных дополнительных материальных затрат. С учетом этих требований были разработаны и запатентованы способ слива и устройство для его осуществления.
Устройство внешне похоже на представленное выше. Оно выполнено воронкообразным с вертикальными образующими в виде трактрис и цилиндрическим выходным участком. Внутри корпуса выполнены лопасти, которые разделяют жидкость на потоки и закручивают их в направлении, противоположном направлению кореолесова ускорения. Такое направление закручивания выбрано для того, чтобы при малом объеме оставшейся жидкости обеспечивалось ухудшение условий засасывания воздуха в выпускное отверстие, что в меньшей степени снижает интенсивность слива, чем при естественных условиях совпадения направления закручивания с направлением кореолесова ускорения.
Форма каждой из лопастей выбрана в виде кривой, начало которой расположено на продольной оси, а зависимость модуля величины угла поворота, лежащего в интервале от 0 до 270 градусов, выбрана в форме трактрисы с параметром разности входного радиуса корпуса и радиуса выходного участка. Проведенные эксперименты без дополнительной оптимизации форм лопастей подтвердили наличие ожидаемого ускорения слива жидкости благодаря эффекту создания динамического разряжения и снижения статического давления в области слива. Ожидается, что экспериментальная и теоретическая доводка подобных устройств для конкретного вида жидкостей и сосудов даст эффект ускорения слива на 15-20 процентов. При этом само устройство слива, которое может быть выполнено в виде недорогой насадки на сливное отверстие, технологически несложно изготовить и использовать.
Особенно выгодно применение этого устройства перевозчикам различных видов жидкости - увеличивается оборот подвижного состава (автоцистерн, ж/д цистерн, танкеров) и потребителю услуг по перевозке за счет уменьшения стоимости фрахта, ж/д тарифов и т.д.
Представляется, что объемы теоретических и экспериментальных исследований в направлении использования для практических применений принципа формирования вихревых и смерчеобразных потоков желательно серьезно увеличить. Целесообразно объединить разрозненные усилия отдельных ученых и изобретателей путем создания комплексного центра исследований и внедрения описанных эффектов. Вихри и смерчи ждут серьезных инвестиций.
-
22.12.2020 13:23:00Поздравляем с Днем энергетика!
30323
Поздравления с Днем энергетика и Новым 2021 годом
Коллектив редакции "Энергетики и промышленности России" поздравляет всех читателей с профессиональным праздником - Днем энергетика!
Так исторически сложилось, что этот праздник ...
Кабельная арматура, Газпром, ГРЭС, ЕЭС, Изолятор, Кабель, Мощность, МРСК, ОГК, Сети, ТГК, Тепловые сети, Теплоснабжение, Трансформаторы, Турбины, ТЭЦ, Электричество, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Провод, Электростанция, Электроэнергетика, Энергетические системы, СРО
22.12.2020 13:18:00С Днем энергетика!18077
Поздравления с Днем энергетика и Новым 2021 годом
Уважаемые читатели!
Редакция газеты «Энергетика и промышленность России» поздравляет вас с профессиональным праздником – Днем энергетика. Наверное, есть глубокий смысл в том, что праздник энергетиков приходится на день зимнего солнцестояния, поворота от темн...Электростанция, Генерация, Кабель, Мощность, Напряжение, Подстанции, Сети, ТЭС, ТЭЦ, Электричество, Энергоснабжение, Электроэнергия, Энергия, Энергосбережение, Кабельная арматура, Провод, Электроэнергетика
-
14.01.2015 Владимир Толстых«Газпром» экономит на электричестве
902
Кабельная арматура, Газпром, ЕЭС, Электроэнергия, Энергия
14.01.2015 Виктор ШтоколХодорковский уходит из ЮКОСа726
Кабельная арматура
14.01.2015 Вячеслав АлексеевНовости производства1198
Кабельная арматура, Изолятор, ЛЭП, Подстанции, Сети, ТЭЦ
-
12.05.2018 05:55:14Цифровизация: от концепции – к практическим решениям
25431
Круглый стол «Цифровые технологии в управлении энергетическими системами», организованный «Энергетикой и промышленностью России» в рамках Российского международного энергетического форума, мы стремились сориентировать на предельно конкретные вопросы. В начале мероприятия модератор – главный редактор «ЭПР» Валерий Пресняков отметил, что участникам предоставляется возможность рассказать о своих практических решениях, так или иначе нацелен...
Инновации
12.06.2018 19:59:26 Славяна РУМЯНЦЕВАЦифровизация энергетики: от «интеллектуальных» турбин до «умных» сетей24207
Никогда прежде мир не был так тесно связан и настолько «оцифрован», как сегодня. Дигитализация уже превратилась в неотъемлемую часть настоящего.
Цифровизация, Smart Grid, Инновации, Турбины
19.06.2018 13:52:08 Павел ШАЦКИЙ, первый заместитель генерального директора ООО «Газпром энергохолдинг»ДПМ-2: драйвер роста или обуза для потребителей?21234
Философский вопрос о первичности «курицы или яйца» в случае с перспективами российской энергетики звучит так: стимулировать ли инвестиции в энергетику с целью технологического прорыва в целом ряде секторов экономики или сдерживать тарифы, чтобы дать фору для развития несырьевым секторам?
Электроэнергетика, Инвестиции
21.10.2018 06:54:56К обновлению с КОММодом: роли и декорации очередной модернизации14180
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
30.05.2018 00:55:50 Ирина КРИВОШАПКАЭнергоэффективность как экономия и безопасность11675
Благодаря энергосервисным контрактам многие российские регионы экономят миллионы, направляя их на собственное развитие. Но похвастаться победами может далеко не каждый субъект РФ. Директор Ассоциации региональных операторов капитального ремонта Анна Мамонова отмечает: исходя из минимального размера взноса, обеспечить энергоэффективность во всех домах невозможно. Профессиональное сообщество совместно с ...
Энергосбережение, Энергоэффективность