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ERA AIR

ENERGY TRANSITION DE PHASE "EAU - ICE"
phase hexagonale

Physique. La recherche en physique.

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Il y a beaucoup parlé de la sécurité énergétique de la société. Il y a des tentatives d'utiliser le soleil, le vent, les marées ... mais comme des moyens de production d' énergie à partir de ces sources - ils n'ont pas trouvé une application de masse (le coût élevé de leur concentration). Et les gens continuent à «exploiter» l'atome (avec son pas une "image" tout à fait positive) et les yeux de fusion, la ressource d'hydrocarbures.

Mais il y a une énergie qui, nous croyons, va supprimer tout doute sur les perspectives d'avenir du progrès humain. La nature même donne une chance de résoudre le problème. Nous parlons de l'énergie de la transition de phase de l' eau de liquide à solide, à savoir sa phase hexagonale!

Digress: densité de l' eau à 4 degrés centigrades est approximativement égale à 1 g / cm 3, et dans la glace (à pression normale - 0,917 g \ cm3). Ceci est un cas unique quand une telle transformation de phase de volume de matière ne diminue pas, mais il a augmenté (9%)! Voilà ce que cette énergie sera discuté.

Beaucoup de gens ne pas une fois vu le pouvoir d'action des températures négatives sur l'eau: les bouteilles en verre d'éclatement avec de l'eau; propriétaires négligents de véhicules (ne pas utiliser d'antigel) - cassé shirt 'radiateurs de refroidissement du moteur potёkshie. Dans un exemple, nous voulons attirer l'attention: rupture pipeline dépressurisé puissance hydraulique en raison de variables température (pas de pièce chauffée en hiver, lorsque l'appareil ne fonctionne pas) et l'accumulation de condensat dans l'un des «poches» de la conduite. Utilisation de la méthode de choix des lignes électriques (1), en fonction de la pression de fonctionnement, ce qui donne des buts contre le retrait moyen et métal ( en raison de son insignifiance) - on peut supposer que la pression de la glace est supérieure à 150 MPa. Cette constatation confirme le diagramme de phases de cristaux de glace (2) à partir de laquelle on voit que la pression peut atteindre jusqu'à 300 MPa (à moins 20 degrés Celsius)! Ce moyen (en termes d'énergie potentielle), qui est de 1 m 3 d'eau dans la transition de phase de la glace allouent l' énergie à 27.000.000 J (plus kkal 6400), ce qui correspond à peu près à la combustion de 1 m 3 de gaz naturel! Et cette énergie qui ne sera jamais fonctionner à sec!

Naturellement, de nombreuses questions se posent: comment technologiquement recevoir cette énergie comme le pouvoir de concentrer le processus dans l'unité de temps (compétitif avec les sources d'énergie existantes), et bien d' autres. Sans prétendre résoudre le problème aussi complexe que de multiples facettes, nous essayons d'identifier les principales tendances dans la réalisation de cet objectif.

Cette tâche, en grandes quantités, il est plus facile de se prononcer sur les zones dominées par des températures négatives (Nord Montagne). pressions Comme élevées sont utilisées dans le processus de production d'énergie - le matériau pour l'enveloppe du réacteur et de puissance conduits doit être appliqué avec la plus grande force ( de préférence - plus de 2000 MPa) et un coefficient maximal d'élasticité volumétrique (acier à outils après le traitement thermique, la céramique, les alliages utilisés dans la fusée). L'utilisation de la phase de transformation de l'énergie de l'eau "sur la ligne" est à peine possible en raison de la non-uniformité de la croissance des cristaux et une grande charge sur les zones locales de la cuve du réacteur, ses caractéristiques de résistance supérieures. Peut-être l'une des solutions peut être telle que l'eau doit être en "cellules" plates séparées, formées à partir de films de polymère (sans changements structurels et de la perte des propriétés plastiques lors du travail) revêtus par la couche "l'eau processus de« feuille de cuivre ou d'aluminium (éventuellement or). La surface et l'épaisseur de la couche d'eau dans la «cellule» doivent être choisis en tenant compte de la vitesse de transfert maximum de chaleur. Ces mêmes exigences, ajusté pour fonctionner à des pressions élevées, il est nécessaire de tenir compte dans le choix de la "cellule" matériau et l'épaisseur de ses parois. La pression survenant au cours de la transformation de phase "WATER-ICE" à transmettre via le "tampon" - un environnement de travail qui est dans un état liquide à basse température, avec un coefficient maximum de volume de l' élasticité (ceci est particulièrement important: plus le retrait, plus l'efficacité du réacteur). Une option intéressante serait l'utilisation de "tampon" dans le liquide mère, et non soluble dans l'eau, mais il a la même densité dans la plage de température de fonctionnement du réacteur, - les cellules peuvent être omis. Mais ici, il est nécessaire de transmettre toutes les questions à la pharmacie.

Pour retirer la chaleur du réacteur peut être utilisé comme les basses températures en hiver (stockage du réfrigérateur) et de soufflage, après la compression, l'air refroidi. La haute pression qui en résulte peut être convertie en énergie électrique, les moyens mécaniques (hydraulique, des volants d'inertie, l'utilisation de la gravité, etc.), et avec l'aide de la puissance pezogeneratorov en utilisant un schéma en cascade. Une partie de l'énergie est possible de "pick" pour la transition de phase "ICE - EAU" en utilisant des procédés de micro - ondes.

Pour l'énergie locale (moteurs automobiles) comme réfrigérant peut envisager l'utilisation de l'air après compression ou de l'azote liquide (navires Dewar au lieu de réservoirs d'essence). Même en utilisant une troisième énergie (en tenant compte de toutes les pertes potentielles), pour fournir au moins un quart des pistons de moteur diesel de course cyclique dans les transitions de phase "eau glacée", avec la participation dans le processus de 1 litre d'eau, vous pouvez obtenir le moteur 100 hp . Aucune option moins intéressante lors de l'utilisation d'accumulateurs électriques de travail du réacteur en cours (refroidissement - chauffage), et la pression sur la ligne est convertie en un mouvement du mécanisme de moteur.

Bien entendu, une attention particulière doit être accordée à la perte thermique que la gamme de température de fonctionnement sera minime (de l'eau ne peut pas être une surchauffe ou supercool). Il ne peut pas faire sans revêtements d' économie d'énergie (3).
Selon nos considérations, il y a quelque chose à penser.

Sur l'écologie de la parole en général, il est pas présent - toute l'énergie sera obtenue à partir de l'environnement, sans modifier sa composition chimique!

Naturellement, cette approche de la production d'énergie sont plus de questions que de réponses (taux de formation de la glace, les exigences pour les réfrigérateurs, l'élasticité en vrac des matériaux utilisés, la possibilité d'utiliser d'autres états de phase de la glace, comme une réserve d'énergie supplémentaire ou un élément d'auto-excitation).

Nous pensons qu'avec l'aide de calculs théoriques et la recherche pratique permet de déterminer les paramètres optimaux du processus assez rapidement. Informations sources disponibles ne donne pas la pleine confiance que l'élasticité volumétrique de la glace à des températures inférieures à moins 20 degrés Celsius et les pressions de l'ordre de 250-300 MPa est suffisante pour l' énergie. Et même cette situation est pas désespérée: vous pouvez suivre le chemin pour minimiser les pertes de processus et comme la base de l'efficacité du processus - d'augmenter sa récurrence à la fois!
Une grande quantité de travail pour les spécialistes de l'hydraulique, la science des matériaux, la physique des solides, des ensembles de production d'énergie, l'énergie et beaucoup d'autres.

Mais il est un résultat que la nature elle-même a montré, il est seulement nécessaire d'optimiser les moyens d'y parvenir. Et le niveau de la technologie moderne et de la science, il nous semble, est suffisante.

RÉFÉRENCES

  1. Anura VI, Manuel Machinist-designer. M: génie mécanique, 1999, v.3, s.336
  2. Golovine YI L'eau et la glace - si nous en savons assez sur eux. - Sarov Educational Journal, 2000, Volume 6, №9, p.68
  3. Samokhin Une couche liquide d'orbite. - Technologie de la jeunesse, 2006, №872 (mai), p.9

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Auteurs: Lazovsky MR et Lazovskaya VM
PS matériau est protégé
Date de parution 02.10.2006gg.