Тепловой вихревой насос "Торнадо" семейства двигателей "БАК" Богомолова

8

Тепловой вихревой насос «Торнадо» семейства двигателей «БАК» Богомолова.

Устройство «Торнадо» - это двигатель (струйный вихревой насос), образующий вихревую струю, выходящую из сопла.

«Торнадо» - это двигатель, создающий снимаемую потребителем полезную мощность кинетической высокопотенциальной энергии скоростного потока массы атмосферного воздуха, образующуюся в устройстве из закачиваемой в него газовой среды с низко потенциальной энергией.

Предназначение «Торнадо», как и у всех струйных насосов, имеет широкий диапазон, от устройств, предназначенных для циркуляции воздуха в помещениях, создания поддува струи атмосферного воздуха в массу органического топлива (например, сырых древесных опилок) для обеспечения эффективной реакции горения и, - до привода турбины электрогенератора.

Источники энергии для работы двигателя:

1) Тепловая энергия от разности высокой искусственной и низкой естественной температур газа на входе и выходе из устройства;

2) Энергия работы центростремительной радиальной архимедовой силы конвективных токов;

3) Гидростатическая энергия работы давления силы веса атмосферного столба газа.

Разность высокой и низкой температур газа на входе и выходе из устройства применяется в известном цикле Карно для получения механической энергии. Низкая температура, определяется температурой забортного воздуха. Высокая температура, результат локального нагрева устройства, например, концентрированными лучами Солнца или при химической реакции горения топлива в топке, а также возможен нагрев рабочих органов двигателя электрическим током, полученным при работе этого же двигателя. Ещё один вариант получения входящих раздельно холодного и горячего потоков в «Торнадо», это применение вихревой трубки Ранке, которая, в свою очередь, будет запитываться отбором части энергии скоростной струи газа, выходящей из сопла «Торнадо».

Искусственно созданная в устройстве разность температур (по схеме цикла Карно), используется в двигателе, как процесс управления заданными характеристиками процесса энергообмена со средой («тепловой насос», «термодинамический диод» - разные термины обозначения этого процесса управления), с целью обеспечения в устройстве аппаратной аккумуляции и трансформации низкопотенциальной даровой эненергии среды в локально сформированную высокопотенциальную энергию исходящей из сопла кинетической энергии струи газов.

Гидростатическая энергия работы давления силы веса атмосферного столба газа порождает механическую энергию работы входящих в устройство потоков.

Гидростатическая энергия работы сил структурной целостности атмосферы есть совокупность работ гравитационной и тепловой энергии планеты в природном процессе формирования структуры системы атмосферы, поэтому в конечном итоге, в устройстве как источники энергии, используются даровые энергии гравитации Земли и тепла Солнца.

Гидростатическая энергия работы давления центробежной силы радиального столба газа в вихре порождает механическую энергию работы центростремительных радиальных архимедовых сил конвективных токов (свободная конвекция).

Гидростатическая энергия работы сил структурной целостности газа в вихре есть совокупность работ центробежных сил и тепловой энергии среды в природном процессе формирования структуры системы вихря, поэтому в конечном итоге, в устройстве как источники энергии самораскрутки вихря архимедовыми силами, используется даровая энергия центробежных сил и энергия тепла газа вихря, а также, гидростатическая энергия работы давления силы веса атмосферного столба газа, которая дополнительно интенсифицирует работу архимедовых сил.

Тепловой вихревой насос «Торнадо » (рис.1) состоит из основных частей:

- «Улитки» (1). Наиболее эффективна форма трёхосного эллипсойда;

- «Конуса вихревого» (2). Наиболее эффективна форма поверхности псевдосферы;

(Объединённые в одну конструкцию «Улитка» и «Конус» наиболее эффективны в форме купола, «маковки» православного храма.)

- «Сопла Лаваля» (3), в конструктивной связке с «Эжектором холодного воздуха» (4);

- «Трубы подвода (забора) холодного воздуха (5) к эжектору, теплоизолированной от топки, с собственно «Эжектором» в форме гранёной винтовой трубки (4 );

- «Салазок» (не показаны на схеме) - крепления устройства в зафиксированном горизонтальном положении на плоскости;

- Повысит эффективность «язычковый клапан» (не показан на схеме), установленный на входе в «Трубу забора холодного воздуха» (5) для образования пульсирующих гидроударов и инфразвуковой вибрации вихря.

Рассмотрим вариант схемы вихревого струйного насоса для поддува в топку печи при сжигании древесных опилок, торфа или угольной пыли.

Рис. 1. Тепловой струйный насос

8

Насос выполнен при помощи простых сварных работ из листового железа, например тройки, имеет низкую себестоимость.

Насос используется в типовой печи (печное отопление жилого сельского дома) как приставка

Печь предварительно протапливается несколькими поленьями дров до образования древесного угля. Затем через дверку печи приставка помещается в топку на колосники поверх горящих углей так, чтобы труба забора холодного воздуха разместилась в отверстии центрального «кружка» плиты.

Пуск и остановка насоса производится открытием и закрытием заслонки на входе в трубу забора холодного воздуха (5).

Порядок работы двигателя (кинематическая схема действия):

1) Заслонка на входе в трубу забора холодного воздуха (5) закрыта.

Насос готов к работе и может начать работу после того, как корпус насоса и воздух внутри его прогреется до внутренней температуры топки, например, до 400-500^оС. Так как отверстия сопла (3) и улитки (1) всегда открыты, то установится везде одинаковое давление, как внутри насоса, так и снаружи его в печи и комнате, поэтому принудительное движение потоков воздуха внутри насоса на этом этапе отсутствует. Движение воздуха (печную тягу) через поддувало в топку и в дымоход при работе насоса мы не учитываем, как не оказывающее влияние на работу устройства.

2) С открытием заслонки трубы подвода холодного воздуха (5) осуществляется пуск работы насоса. Холодный воздух, как более тяжелый, устремится во внутреннюю ёмкость устройства, вытесняя горячий воздух через сопло Лаваля (3) и через входное отверстие улитки (1). Этот процесс мог бы происходить непрерывно, по мере нагревания и удаления холодного воздуха, но (!)

3) Эжектор холодного воздуха (5) имеет винтообразную форму и, поэтому струя холодного воздуха движется поступательно вдоль центральной оси конуса (2) и вращается, тем самым, создавая в улитке (1) и конусе (2) центробежные силы.

4) Центробежные силы в массе начинающего вращение газа во всём общем объёме камеры корпуса (1 и 2) формируют радиальный градиент гидростатических сил давления и образуют центростремительные архимедовы силы конвективных потоков горячего воздуха от периферии к центру.

Таким образом, указанное в первом пункте равномерное распределение давления по внутреннему объёму начинающего вращение газа нарушается.

5) Масса конвективных токов горячего воздуха приобрела радиальный импульс от периферии к центру и в своём движении увлекает всю массу воздуха в этом же направлении.

Разность давлений между входом холодного воздуха через эжектор (4) и входом в сопло Лаваля (3) становится больше, чем между входом холодного воздуха через эжектор (4) и входом горячего воздуха в улитку (1), поэтому происходит принудительное перемещение смешанного воздуха усреднённой температуры к соплу Лаваля (3) и выход через него из ёмкости насоса наружу, в топку.

6) Одновременно формируется постоянный подсос эжектируемого горячего воздуха через вход в улитку (1) в тангенциальном направлении к вектору окружной скорости вращения вихря, что ещё более увеличивает начальную скорость вращения вихря.

7) Начальное вращение массы газов в улитке и конусе, и принудительное радиальное перемещение работой архимедовых сил этой массы воздуха приводят к образованию сил инерции Кориолиса, ускоряющих начальное вихревое вращение всей массы. Происходит самораскручивание вихря до предельных скоростей, ограничиваемых аэродинамическим сопротивлением потока.

8) Под действием холодного воздуха из эжектора (4) масса вращающегося вихря вынуждена перемещаться поступательно в сужающуюся часть ёмкости конуса (2). Сохраняя момент импульса, окружная скорость потока увеличивается и в конечной части конуса достигает наибольшей величины.

9) По закону Бернулли в области потоков с наибольшей скоростью формируется наименьшее давление в окружающей среде. Включается изохорный термодинамический процесс и, под действием механических сил кинетической энергии вращения, газ в области наименьшего давления охлаждается и сжимается, его удельный вес становится больше, а объём меньше. При этом ёмкость камеры освобождается от части объёма газа.

10) Масса атмосферного столба газа всей силой своего веса, совершая полезную работу, будет постоянно и непрерывно «падать» вниз и замещать освободившийся объём в конечной области конуса двигателя. Скоростной напор внутрь устройства из эжектора (4) и входа улитки (1) поэтому возрастёт за счёт даровой энергии атмосферного давления, а вихревое движение в устройстве интенсифицируется!

11) Траектории потоков воздушного вихря внутри корпуса насоса приобретут торообразную форму (тора вписанного в конус), как у природного смерча (торнадо). Кинематическая схема действия самораскручивающегося вихря в устройстве также аналогична принципу действия природного торнадо и по своей сути.

Вращающиеся потоки от основания конуса будут перемещаться поступательно к вершине вблизи стеки конуса и возвращаться от вершины конуса к основанию по осевой центральной его части и выбрасываться через сопло Лаваля (3).

12) После того, как пусковой разгон насоса закончится, и вихревая струя из сопла насоса станет стабильной, можно засыпать опилки в топку в приёмный бункер (сверху через дальние кружки). В бункер направлен поток воздуха из струйного насоса.

13) В сопле Лаваля (3) газы дополнительно расширяются и ускоряются. Происходит впрыск кислорода в горящие опилки, интенсифицируя этот процесс. Температура горения топлива будет поддерживать разность температур поступающих в насос потоков горячего и холодного воздуха.

Итог:

Технический результат достигается тем, что первичная механическая работа внутри устройства инициируется разностью температур затратно, в соответствии с принципом цикла Карно. Затем, полученная малая энергия в виде механической работы первичной эжекции холодного воздуха внутрь ёмкости создаёт управляющий эффект для получения большой даровой полезной энергии сил атмосферного давления в виде механической работы вихря сформированного в устройстве.