ПЛАЗМОТЕПЛОЛИЗЁРНЫЙ И ПЛАЗМОЭЛЕКТРОЛИЗЁРНЫЙ ПРОЦЕССЫ Канарёв Ф.М.

ПЛАЗМОТЕПЛОЛИЗЁРНЫЙ И ПЛАЗМОЭЛЕКТРОЛИЗЁРНЫЙ
ПРОЦЕССЫ
Канарёв Ф.М.
kanarevfm@mail.ru
Анонс. Плазмотеплолизёрный и плазмоэлектролизёрный процессы показывают,
что они имеют перспективу значительного энергетического развития, так как дают результаты, по показаниям современных счётчиков электроэнергии, нарушающие бывший
закон сохранения энергии.
Экспериментальные исследования проводились на плазмотеплолизёрном отопительном блоке (рис. 1).
Рис. 1. Схема плазмотеплолизёрного отопительного блока
Плазмотеплолизёрный отопительный блок (рис. 1) имеет плазмотеплолизёр из
анодной 1 и катодной 2 камер, соединённых между собой трубкой 3 в нижней части. Анод
4 имеет плоскую форму, а катод 5 - цилиндрическую, вставленую в диэлектрический
стержень 6. Катодная и анодная камеры имеют крышки с вмонтированными клапанами
7 и 8 для регулирования давления газов и их выпуска из катодной и анодной камер. Раствор воды, нагретый плазмой у катода 5, поступает по трубке 9 во входной контур (а)
теплообменника 10 и возвращается по трубке 11 в плазмотеплолизёр через штуцер трубки 3, которая соединяет анодную и катодную камеры. Чистая вода выходного контура (b)
теплообменника 10, получив тепло от нагретого раствора, поступает через трубку 12 в батареи отопления 13, 14, 15, подключённые к выходному контуру (b) теплообменника.
При необходимости скорость прокачки воды через батареи может быть увеличена включением прокачивающего насоса 16. Входной (а) и выходной (b) контуры теплообменника
имеют бачки 17 и 18 для приёма вытесняемого раствора и воды.
Плазмотеплолизёрный отопительный блок работает следующим образом. После
заполнения раствором входного контура (а) теплообменника и анодной и катодной камер,
а также выходного контура (b) теплообменника и батарей отопления чистой водой, подключается электропитание и начинается процесс нагрева раствора. Выделяющиеся газы
повышают давление в анодной и катодной камерах и уровень раствора в них понижается.
В момент, когда температура раствора и давление в катодной камере достигают оптимальных значений, у катода загорается плазма и начинается постепенный нагрев раствора.
2
Величина необходимой температуры устанавливается величиной выпрямленного
сетевого напряжения, подаваемого на клеммы анода и катода. Для ускорения процесса
выравнивания температур в батареях отопления можно включать кратковременно электронасос 16. Он может включаться в работу периодически автоматически при включении
его в схему с датчиками температуры, установленными на первой (считая от теплообменника) и на последней батареях.
Плазмотелолизёрный нагревательный узел (рис. 2) испытывался с экспериментальными (рис. 3) и стандартными батареями. Экспериментальные батареи изготовлены из
нержавеющей стали, что позволяло подавать нагретый раствор щёлочи непосредственно
в батарею (рис. 3). В табл. 1 представлены результаты испытаний при нагреве двух одинаковых батарей отопления плазмотеплолизёром и ТЭНом (рис. 2 и 3). В качестве прибора,
учитывавшего расход электроэнергии использовался обычный счётчик электроэнергии
(рис. 4).
Рис. 2. Анодно-катодные
колбы плазмотеплолизёра
Рис. 3. Батареи, нагреваемые плазмотеплолизёром
(слева) и ТЭНом (справа)
Табл. 1. Показания приборов
Наименование показателя
Плазмотеплолизёр
1. Мощность на входе по приборам, Вт
300
2. Мощность на входе по осциллограмме, Вт
125
3. Температура нагрева батареи, град.
60
ТЭН
650
650
60
Сразу возникает вопрос: за счёт чего уменьшается расход электроэнергии при
нагреве раствора воды с помощью плазмы? Ответ - на осциллограммах (рис. 4)
а)
б)
Рис. 4. Осциллограммы, снятые на клеммах плазмотеплолизёра (рис. 1)
На осциллограмме (рис. 4) хорошо видно выпрямленное напряжение с хаотической
закономерностью изменения напряжения лишь в вершинах синусоид. Ток в цепи появля-
3
ется лишь после достижения определённой величины импульса напряжения и далее его
величина, оставаясь небольшой, изменяется хаотически (рис. 4, б) за счёт разрыва электрической цепи прикатодной плазмой атомарного водорода.
Во втором варианте (рис. 5) испытаний использовались три экспериментальные батареи из нержавеющей стали с общей площадью излучения 4,5 кв. метра. Результаты
второго варианта испытаний плазмотеплолизёра в сравнении с ТЭНом, представлены в
табл. 2. Учёт электроэнергии производился счётчиком электроэнергии.
a)
b)
Рис. 5: а) нагрев 3-х батарей отопления ТЭН-ом;
b) нагрев 3-х батарей отопления с помощью плазмотеплолизёра
Таблица 2. Показатели нагрева батарей с помощью ТЭНа и плазмотеплолизёра
Наименование показателя
Плазмотеплолизёр
ТЭН
1. Температура воздуха в помещении, град.
27
27
1. Объём нагреваемой жидкости, л
15,0
13,0
2
4,50
4,50
2. Площадь излучения тепла, м
3. Температура на входе в батареи, град.
82,0
80,0
4. Температура на выходе из батарей, град.
41,0
50,0
5. Мощность на входе, по счётчику, Вт
1100
1500
244,44
333,33
6. Удельный расход электроэнергии, Вт/ м 2
В третьем варианте раствор щёлочи подавался в двухконтурный теплообменник
(рис. 1, позиция 10 ), изготовленный из нержавеющей стали. По первому контуру циркулировал нагретый раствор щёлочи, а по второму – чистая вода, нагретая раствором щёлочи. Нагретый раствор воды подаётся из катодной камеры в полость теплообменника самотёком и, нагрев воду, циркулирующую в батареях отопления, возвращается в патрубок,
соединяющий анодную и катодную камеры (рис. 1, 3 и 5). Подогревшись в катодной колбе, он вновь самотеком поступает в теплообменник, отдаёт в нём тепло воде, циркулирующей в батареях отопления также самотёком или при прокачке её электронасосом, и
вновь возвращается к катоду.
На рис. 6 представлены три батареи отопления с общей площадью излучения (без
учёта площадей гофрированных пластин, покрывающих плоскости излучения батарей) 6
кв. метров.
4
а)
б)
Рис. 6. Фото экспериментального отопительного блока:
а) – нагрев теплолизёром; б) – нагрев ТЭНом
Экспериментально установлено, что плазмотеплолизёрный отопительный блок
(рис. 1) расходует на нагрев одного квадратного метра площади излучения батареи около
200Вт. Это в 1,8….2,0 раза меньше, чем у существующих электронагревательных элементов типа ТЭНа. Результаты испытаний – в табл. 3.
Таблица 3. Экспериментальные параметры плазмотеплолизёрного отопительного блока
Плазмотеплолизёр
ТЭН
№ Наименование
12
9
1 Объём жидкости в плазмотеплолизёре (или ТЭН-е)
и теплообменнике, л
2 Температура раствора воды на входе
90
90
в теплообменник, град.
3 Температура раствора воды на выходе
39
39
из теплообменника, град.
4 Площадь излучения тепла у батарей, м 2
6
6
5 Объём воды в трех отопительных батареях, л
6,5х3=19,5
6,5х3=19,5
6 Температура воды на входе в батареи, град.
87
87
7 Температура воды на выходе из батарей, град.
32
32
8 Расход электроэнергии по счётчику, Вт
1350
2450
9 Удельный расход энергии, Вт/ м 2
225,0
408,3
Плазмотеплолизёр уменьшает расход электроэнергии на нагревание батарей отопления в 1,8….2,0 раза по показаниям счётчика электроэнергии по сравнению с ТЭН-ом.
При испытаниях плазмотеплолизёра не учитывались газы (водород и кислород),
выделявшиеся в анодной и катодной камерах, поэтому было принято решение испытать
плазмотеплолизёр в режиме плазмоэлектролизёра. Для этого была разработана теория
плазменного электролиза воды, суть которой заключается в том, что для уменьшения затрат энергии на процесс электролиза, необходимо организовать этот процесс так, чтобы
часть молекул водорода выделялась из кластеров воды в синтезированном состоянии. В
этом случае уменьшается количество электронов, приходящих из катода, для соединения
со свободными протонами и формирования вначале атомов водорода, а потом его молекул. Расход электроэнергии на получение одного кубометра водорода меньше 4кВтч. Если же молекулы водорода формируются в цепочках кластеров молекул воды, то для их
формирования не требуются электроны из сети и затраты электроэнергии на процесс
электролиза уменьшаются, так как уменьшается сила тока на реализацию этого процесса
(рис. 7).
5
Рис. 7. Схемы формирования молекул ортоводорода и пароводорода в кластерах
молекул воды, растянутых между плюсовыми и минусовыми клеммами электролизёра
(между анодной и катодной колбами (рис. 8).
а)
б)
Рис. 8. Увеличение интенсивности выхода газов в патрубке, соединяющем анодную
камеру с катодной (газы устремляются в катодную камеру, влево)
с увеличением напряжения на клеммах электролизёра
На рис. 7 показаны схемы формирования молекул водорода в кластерах молекул
воды и выделения их в свободное состояние. Это происходит в патрубке, соединяющем
анодную и катодную камеры (рис. 8). В видео фильме хорошо видно формирование в патрубке пузырьков водорода и уход их в катодную камеру. С увеличением напряжения интенсивность этого процесса (рис. 8, а, б) резко увеличивается и растёт производительность
плазмоэлектролизёра при затратах энергии менее 4-х кВтч на кубический метр водорода.
Для решения этой задачи был изготовлен специальный катод (рис. 9, а) спиральной формы, вставляемый в катодную камеру плазмотеплолизёра (рис. 9, б) и плазмотеплолизёр
превращается в плазменный электролизёр (рис. 9, с и д).
6
б)
а)
с)
д)
Рис. 10. а) -двух камерный плазмоэлектролизёр; б) – формы катодов
в) – измерение объёма газов; г)- горение газов
Энергоэффективность устойчивого плазменного процесса электролиза воды зависит от ряда важных факторов. На рис. 10. Представлена зависимость производительности
от высоты водяного столба, формирующего избыточное давление в катодной и анодной
камерах. Зависимость высоты водяного столба в затворе водородной колбы электролизера от высоты бака с раствором представлена на рис. 10. Диаметр выпускной трубки водородной колбы d=6 мм, сечение S=28,26 мм2 .Диаметр трубки водяного затвора для водородной колбы d=32 мм, сечение S=803,84 мм2 . Все эксперименты проводились при
напряжении U=150 В и токе I≈3 А (табл. 4).
Таблица. 4. Показатели кратковременной стабильности плазменного электролиза воды
Среднее напряжение при плазменном электролизе, В
150В
Ток в начале плазменного режима (рис. 4, а), А
7А
Средний ток при устойчивом плазменном режиме (рис. 4, б), А
3А
Время работы в режиме стабильного горения плазмы, с
30с
Количество выделившихся газов в режиме стабильного горения плазмы, л
1,0л
Скорость выделения газов (1,0х3600)/30=120л/час
120,0л/час
Удельный расход энергии при данном плазменном электролизе воды, Вт/литр
3,75Вт/л
водорода Py  150  3 / 120  3,75Вт / л
Осциллограммы, снятые на клеммах плазмоэлектролизёра аналогичны осциллограммам, снятым на клеммах плазмотеплолизёра (рис. 4).
7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты экспериментальных исследований плазмотеплолизёрного и плазмоэлектролизёрного процессов показывает, что они не подчиняются, так называемому закону сохранения энергии, фиксируемому, как показаниями счётчиков электроэнергии, так и показаниями осциллографических записей. Это убедительное экспериментальное доказательство несостоятельности закона сохранения энергии, которому слепо поклонялись ортодоксы более 100 лет и продолжают поклоняться, тормозя научный прогресс. Впереди автоматизация плазмотеплолизёрного и плазмоэлектролизёрного процессов.
Литература
1. Канарёв Ф.М. Начало физхимии микромира. 15-е издание. http://www.micro-world.su/
2. Канарёв Ф.М. Импульсная энергетика. Том II монографии «Начала физхимии микромира». http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-45-21/228----ii3. Канарёв Ф.М. ВИДЕО - две батареи отопления.
http://www.micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-39-37/577-2012-03-23-16-13-07
4. Канарёв Ф.М. ВИДЕО – ТРИ БАТАРЕИ ОТОПЛЕНИЯ.
http://micro-world.su/index.php/2010-12-22-11-39-37/598-2012-05-04-11-53-58