Zemstroyplan.com

Традиционные источники тепловой и электрической энергии, применяемые в настоящее время, работают на принципах использования энергии, выделяющейся в процессе протекания различных химических или ядерных реакций, а также использования в том или ином виде тепловой энергии. Первичная энергия, чаще всего в виде тепловой энергии, используется или непосредственно, или преобразуется в необходимую форму, например, в электрическую. Возможно и непосредственное получение электрической энергии в процессе химических или ядерных реакций либо фотоэлектрических преобразований. Примеры всем известны. Всем известна и крайне низкая эффективность таких систем, их вредность для окружающей среды (в большей части случаев), опасность при эксплуатации, невосполнимое расходование природных ресурсов и т.д.

Если рассмотреть энергетический спектр известных в настоящее время преобразований вещества из одной формы в другую или из одного вида в другой, то можно проследить следующее. Все химические реакции по своей энергетике находятся в зоне до 5 МэВ (самая высокоэнергетическая химическая реакция — окисление водорода), ядерные реакции — в зоне за 1 МэВ. В энергетическом спектре явный разрыв, что по всем канонам науки невозможно. Процессы же, протекающие в веществе в этой части энергетического спектра, науке пока не понятны и не известны. Но все чаще появляются публикации, в которых описаны эффекты, не объяснимые с точки зрения традиционных законов термодинамики и ядерной физики. Все, наверно, помнят нашумевшие сообщения о холодном ядерном синтезе. Явления не смогли объяснить и перестали о них сообщать. По всей вероятности, мы на пороге больших открытий, способных коренным образом изменить понятия об основах построения материи, формах взаимодействия и проявления, а следовательно, на пути к появлению новых способов получения скрытой от нас энергии окружающего пространства. На нашем предприятии начаты работы в этой области, сделаны первые шаги по теоретическому обоснованию»cреднеэнергетических» процессов и практической проверке теоретических изысканий. Но об этом пока рано говорить, т.к. работы находятся в самом зародыше.

В данной статье мы хотим рассказать об известных нам разработках в области получения энергии нетрадиционными способами. А точнее, о двух разработках — теплогенераторе и квантовой теплоэлектростанции. Физика процессов, протекающих в такого рода установках, пока еще не изучена и не описывается известными законами физики.

В одном из номеров газеты «Деловой мир» была опубликована статья под заголовком «Свет и тепло вашему дому», в которой рассказывается о разработках заслуженного изобретателя Республики Молдова академика Юрия Семеновича Потапова в области создания нетрадиционных источников тепловой энергии. В этой статье упоминаются тепловые генераторы типа «Юсмар» и квантовые теплоэлектростанции (КТЭС). Кроме материалов по теплогенераторам и КТЭС (рекламных материалов в большей мере, чем технических), в данной статье приведены весьма лестные отзывы о работах Потапова и доктора физико-математических наук профессора МАДИ Л. Сапогина. Статья вызвала большой интерес у специалистов нашего предприятия, но породила в первую очередь недоверие к написанному, т.к. в основе всей разработки стоит возможность получения энергии практически из воды с коэффициентом преобразования энергии больше 1 (т.е. КПД больше 100%).

И хотя разработки Потапова запатентованы в России, Молдове, на Украине и во многих странах дальнего зарубежья, материалы решено было проверить. В РКК «Энергия» был направлен наш представитель, которому в мытищинском испытательном центре РКК «Энергия» была продемонстрирована установка, включающая в себя теплогенератор Ю.С. Потапова. Испытательный центр тесно сотрудничает с Потаповым и даже наладил производство теплогенераторов на одном из подмосковных заводов.

Конструкция теплогенератора крайне проста и представляет собой полый цилиндрический сосуд (трубу), на входе которого находится циклон с входным коническим патрубком, а на выходе — тормозное устройство. Через входной патрубок вода попадает в циклон, где формируется вихревой поток, устремляющийся в трубу и тормозящийся на выходе из трубы. Перед тормозным устройством к отверстию в цилиндрической части трубы приварена отводная трубка, соединенная с верхней частью циклона. Вода, подаваемая в теплогенератор насосом, проходя через него, нагревается и может использоваться, например, для отопления или горячего водоснабжения. Кроме теплогенератора, в состав установки входят насос (обычный напорный, с воздушным или водяным охлаждением), система управления и арматура.

В ряд установок входит и бойлер, В этом случае теплогенератор и насос находятся внутри бойлера. Такие установки производятся практически серийно и могут быть поставлены заказчику. Мощность производимых установок — от 2,8 кВт до 65 кВт. Стоимость — от 1250 до 6500 $. Самое интересное (даже невероятное, с точки зрения традиционных подходов) в этих установках то, что имеются результаты испытаний, подтверждающие, что они способны производить тепловой энергии больше, чем расходуется электроэнергии. Достигнутые значения коэффициента преобразования энергии — до 1,7. Но, по словам Потапова, есть результаты исследований по достижению этого показателя до 10 и более.

В таблице 1 приведены некоторые технические характеристики выпускаемых НПФ «Юсмар» теплогенераторов.

Таблица 1

Наименование параметра	Значение параметра для данного типа ТГ
	Юсмар-1М	Юсмар-2М	Юсмар-3М	Юсмар-4М	Юсмар-5М
Мощность электродвигателя насоса, кВт	2.8	5.5	11.0	45.0	65.0
Напряжение сети, В	380	380	380	380	380
Число оборотов электродвигателя, об/мин	2900	2900	2900	2900	2900
Обогреваемая площадь, кв.м	90-100	150-160	300-350	900-1000	1500-1600
Средний расход электроэнергии на обогрев помещения с заданной в п.4 площадью, кВт/ч	1.4	2.2	5.0	20.0	30.0
Теплопроизводительность, ккал/ч	3498	6956	11918	57848	77540
Масса установки (с бойлером), кг	130	150	200	450	550
Объем воды в отопительной системе (ориентировочно), л	70-100	200	1000	4000	6000
Стоимость полного комплекта (теплогенератор, насос, бойлер, система управления), $	1300	1700	3000	5600	6400
Максимальная температура жидкости на малом круге циркуляции, °С	98	100	140	150	150
Диаметр по осям отверстий фланца (D), мм	110	110	110	160	160
Длина теплогенератора (L), мм	620	880	1125	1680	1850
Диаметр трубы (d), мм	53	75	95	160	180
Масса теплогенератора, кг	6.5	10.0	18.0	37.0	45.0

После посещения РКК «Энергия» наш представитель был командирован в Кишинев непосредственно к Ю. С. Потапову. Здесь специалисты НПФ «Юсмар» и сам Потапов ознакомили его со своими разработками, и в частности с теплогенераторами различных модификаций и квантовыми теплоэлектростанциями. Действующий опытный образец КТЭС малой мощности демонстрируется в лаборатории, а две КТЭС в это время находились на территории предприятия и были также продемонстрированы. Одна, мощностью 1 МВт, монтируется для нужд самого предприятия, а другую, мощностью 2 МВт, готовили для заказавшего потребителя. О теплогенераторе было сказано выше, а КТЭС — это достаточно сложное и громоздкое изделие. В основе ее работы заложены те же теплогенераторы, которые обеспечивают преобразование энергии с коэффициентом больше 1. Они располагаются в нижней части КТЭС. К ним подключены насосы для прокачивания через них воды. В верхней части станции находится так называемый квантовый двигатель. Полезная мощность КТЭС снимается с выходного вала, к которому подключается стандартный электрогенератор. После приведения в рабочее состояние КТЭС (выход насосов на рабочий режим и прогрев установки) около 50% вырабатываемой генератором электрической мощности используется на нужды самой КТЭС, а остальное — на нужды потребителя. Т.е. станция становится автономной и не зависимой от внешних источников энергии. Кроме электрической, КТЭС вырабатывает и тепловую энергию — около 25-30 % от электрической мощности. В таблице 2 приведены основные характеристики КТЭС, готовых к производству НПФ «Юсмар».

Таблица 2

Наименование	Электрическая мощность, кВт	Тепловая мощность, кВт	Габаритные размеры, мм			Масса, кг		Цена, $
КТЭС-1	4.0	5.0	800х300х1800			290		9.500
КТЭС-2	30.0	15.0	800х500х1800			350		28.500
КТЭС-3	100.0	90.0	2600х2700х2800			1200		57.000
КТЭС-4	200.0	130.0	2600х2700х2800			2700		83.000
КТЭС-5	800.0	260.0	2600х2700х2800			9100		180.000
КТЭС-6	1000.0	360.0	2600х2700х2800			11200		250.000
КТЭС-7	2000.0	900.0	2600х2700х2800			17800		350.000

Станция работает при низком давлении воды и температуре до 90 oС. Принцип работы КТЭС основан на преобразовании энергии движения воды в электрическую плюс тепловую энергию с высоким КПД. Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами со статической системой возбуждения или генераторами на постоянных магнитах. Выработка тепловой энергии осуществляется при циркуляции воды через теплогенераторы с высоким коэффициентом преобразования электрической в тепловую. Станция работает в продолжительном режиме и может стартовать от сети трехфазного переменного тока, дизельной электростанции или другого источника энергии. Средний срок службы до капитального ремонта — 15 лет. В комплект поставки КТЭС входят:

— теплогенераторы;
— электрогенератор;
— задвижки;
— щиты электрические;
— пульт управления;
— электронасосы;
— квантовая станция (квантовый двигатель).

Как уже говорилось выше, физика (или химия) процессов, протекающих в теплогенераторах, до настоящего времени неясна. Но в этом направлении ведутся работы, в частности, уже упомянутый Л. Сапогин из МАДИ пытается по заказу Ю.С. Потапова создать более или менее стройную теорию теплогенератора. По нашему мнению, с большой достоверностью можно утверждать, что одним из явлений, присутствующих в процессе генерации тепловой энергии в теплогенераторе, является кавитация (образование и схлопывание пузырьков газа в движущейся с большой скоростью жидкости).

В журнале «Мир науки» (N 43 за 1989 г.) описаны работы американских ученых по созданию ультразвуковых химических реакторов. В таких реакторах с помощью ультразвукового генератора производится возбуждение пузырьков газа, находящихся в микротрещинах частиц примесей жидкости. Выделяющаяся при схлопывании пузырьков энергия используется для ускорения высокоэнергетических химических реакций. Природа этого явления, по-видимому, близка к тем, что происходят при перемещении жидкости в теплогенераторе Ю.С. Потапова.

Следует отметить, что явление кавитации известно уже давно и подвергалось многим исследованиям. Например, известно, что при схлопывании пузырьков газа температура жидкости в приграничной области достигает 10000 oС, а скорость выбрасываемой жидкости — более 400 км/час. Такая температура достаточна для разложения воды на кислород и водород и возбуждения электронов атомов вещества. Но само явление кавитации не объясняет те эффекты, которые наблюдаются при действии теплогенератора. Здесь нужно работать и работать.

Хотелось бы также рассказать о работах, проводимых на нашем предприятии по созданию аккумулятора теплоты для предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания транспортных средств. Аккумулятор способен запасать избыточное тепло двигателя внутреннего сгорания и отдавать накопленное тепло при необходимости подогрева двигателя. При массе 8 кг такой аккумулятор теплоты способен запасать до 1,5-2 МДж энергии. На основе этой разработки можно создать теплоаккумулятор большой емкости, который может обеспечить пиковые тепловые нагрузки, аварийное теплоснабжение, быстрый обогрев помещений, накопление тепловой энергии в солнечные дни для обеспечения горячего водоснабжения и др. В аккумуляторе теплоты используется принцип поглощения или выделения тепловой энергии при фазовых переходах некоторых веществ. Конструкции аккумуляторов могут быть простыми и дешевыми.

В заключение предлагается обсудить вопрос создания мощных установок с большим запасом холода или низкотемпературной энергии Учитывая особенности нашей природы, можно в зимнее время накопить в карьерах, оврагах или других неудобьях определенное количество льда, через который будет проходить система трубопроводов. Прокачивая теплоноситель через естественный запасник холода, можно поддерживать температуру в охлаждаемых помещениях на уровне 0,5-3 (5) .С. Конечно, эта простая, на первый взгляд, идея требует хорошей технической проработки, и мы готовы взяться за ее реализацию при наличии заказчика.

А.Чечин, зам. генерального конструктора ЦСКБ,
А.Сторож, зам. начальника отделения,
А.Филатов, нач. сектора