• Главная страница
• Обратная связь
• Карта сайта

О возможности создания монотемпературного преобразователя теплоты в работу

Ю.Е.Виноградов

За рубежом удельная стоимость оборудования атомной энергетики не превышает 1500 долларов за кВт, в России планируют строительство плaвучей атомной электростанции с плановой удельной стоимостью $5 000 за кВт, а реально получится $10 000. Почему?

Атомники думают, что им конкуренции не будет в будущем! От имени авторов предлагаю реферат статьи, из которой становится понятно, что есть теоретическая база под заявлением о том, что можно создать бестопливные, не опасные в радиационном отношении, не притягательные для террористов, 100%-ной заводской готовности агрегаты мощностью до 10 тыс. кВт по цене менее 200 долларов за кВт мощности. Разработанный преобразователь теплоты окружающей среды в механическую работу преобразует до 65% энергии в полезную работу, а остальное тратит на внутренние нужды. Предлагается вспомнить, как же доказывается невозможность создания монотемпературного преобразователя теплоты в механическую работу.

Авторы – популяризаторы термодинамики, Р.Фейнман и В Бродянский [1] и [2], стр. 110 и 133, соответственно, объединяют две тепловые обратимые машины, работающие между температурой подвода теплоты Т_подв. и температурой холодильника Т_холод. так, что машина, включенная в прямом направлении, производит много бросовой теплоты и немного механической работы, а тепловая машина, включенная в обратном режиме (холодильная машина), должна выносить из-под первой машины всю бросовую теплоту в нагреватель, причем приводиться в действие вторая машина должна частью выходной работы первой машины¹.

¹Доказательство Фейнмана и Бродянского приведено в приложении.

В доказательстве утверждается, что работа, выработанная тепловой машиной равна работе, затрачиваемой на привод холодильной машины, и внешнему пользователю не достанется полезного эффекта от такого симбиоза двух машин.



Однако, конструкторами паровых энергоблоков, например ТВМ-300 на Каширской ГРЭС (турбина СКР-100-300) [3], предусмотрен поэтапный нагрев рабочего тела. Сначала питательная вода подогревается отобранным паром, который идёт на турбину привода питательного насоса (нагревается вода до 270⁰С). Потом рабочее тело поступает в самый последний, по пути следования печных газов, теплообменник и отбирает теплоту у дымовых газов (подогревается вода до 321⁰С), потом вода поступает к топке и охлаждает форсунки топки (нагреваясь дополнительно до 406⁰С). Потом пар поступает в створ движения топочных газов, нагревается до 655⁰С и подаётся на турбину высокого давления.

Вопрос: Почему подобную процедуру нельзя предусмотреть при нагреве рабочего тела в первой, прямой тепловой машине монотемпературного преобразователя?

Ответ: Подобную схему не только можно применить, но и нужно! Для реализации этой идеи следует применить сложный тепловой насос, у которого холодный радиатор будет общий, а горячих радиаторов теплового насоса может быть несколько, например, четыре. Только четвёртый (из 4-х) радиатор теплового насоса должен выносить теплоту на температуру подвода теплоты к тепловой машине Т_подв.. Три из 4-х радиатора должны выносить теплоту на более низкую температуру и передавать теплоту в нагреваемое рабочее тело. В таком случае, будет требоваться, на привод сложного теплового насоса, меньше энергии, чем, если бы работал один тепловой насос и выносил бы он бросовую теплоту в нагреватель.

Следствие из ответа на вопрос:

Применив такой сложный тепловой насос в схеме монотемпературного преобразователя теплоты в механическую работу, придётся признать, что затраты на привод такого распределённого теплового насоса окажутся меньше теоретических, появится некоторая экономия выходной работы тепловой машины преобразователя и эта экономия может составлять ВЫХОДНУЮ ПОЛЕЗНУЮ РАБОТУ ДЛЯ ВНЕШНЕГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ!!!

Вывод

1. Предлагается, с этого момента, не вкладывать уничижительных мотивов в отношении лиц, которые конструируют монотемпературные преобразователи теплоты – вечные двигатели второго рода!

2. При технической экспертизе проектов топливосбережения никогда не пользоваться вторым началом термодинамики. В данной статье показано, что даже средствами обратимых машин можно сэкономить на затратах привода теплового насоса, а сэкономленную энергию передать внешнему потребителю.

Библиография
1. Фейнмановские лекции по физике, Стр.122, вып. 4, изд. 4-е, испр. – М, Едиториал УРСС, 2004. – 264с.
2. В.М.Бродянский, «Вечный двигатель прежде и теперь», Москва, Физматлит, 2002г., библиография - 91 источник.
3. Н.Васильев и др. «Каширская ГРЭС…» Наука и жизнь, №12, 1980г. Стр.2 – 7.

Приложение

Во избежание кривотолков, можно ещё раз пройти по пути доказательства, выполненного в рамках примитивной и вульгарной физико-математической модели с равномерным распределением теплоты по температуре, которую предложили В. Томпсон (лорд Кельвин), Р. Клаузиус, М. Планк.

Итак, к настоящему времени, теплородистами (официальной термодинамикой), безусловно, признаются только две формулы.

• Одна из них – это формула для оценки КПД обратимой тепловой машины в режиме прямом:

= (Т_подв. – Т_холод.) / Т_подв., где (1)

– всегда меньше единицы, Т_подв. – температура подвода теплоты; Т_холод. – температура холодильника тепловой машины.

Тогда, количество теплоты, потребляемой тепловой машиной Q_{питания}:

Q_{питания} = А_вых + Q_{бросовой}, где (2)

Q_{бросовой} - это теплота, оставшаяся в отработавшем теле;

А_вых – механическая работа на выходном валу паровой машины.

Работа на выходе тепловой машины, а А_вых:

А_вых = * Q_{питания} = Q_{питания} * (Т_подв. – Т_холод.) / Т_подв., (3)

Количество бросовой теплоты в отработавшем рабочем теле:

Q_{бросовой} = Q_{питания} – (Q_{питания}) (4)

• Другая формула - обратная формула С.Карно определяет холодильный коэффициент теплового насоса (обратимой тепловой машины, включенной в обратном режиме), например, в том же интервале температур:

= Q_{бросовой} /А_{привода} = Т_холод./ (Т_подв. – Т_холод.), где: (5)

Q_{бросовой.} -> количество теплоты перенесённой от тела с температурой Тхолод.;

А_{привода} -> количество механической работы затраченной на процедуру перенесения теплоты.

Или, из (5) следует, что:

А_{привода} = Q_{бросовой} / (6)

Если в (6) подставить значения Q_{бросовой}, из (4) - из (5) и – из (1), то получится выражение:

А_{привода} = Q_{питания} * (Т_подв. – Т_холод.) / Т_подв. (7)

Из (7) следует, что затраты на привод теплового насоса точно равны количеству (3), выработанной работы прямой тепловой машиной, работающей в том же интервале температур, где теплота перемещается тепловым насосом от Т_холод. к Т_подв..

Сэкономленная энергия на приводе холодильной машины – это выходная работа вечного двигателя второго рода и работа положительна!

назад