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ENERGY PHASE ÜBERGANGS "WATER - ICE"
hexagonalen Phase

Physik. Forschung in der Physik.

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Es gibt viel Gerede über die Energiesicherheit der Gesellschaft. Es gibt Versuche , die Sonne zu nutzen, Wind, Gezeiten ... aber als Möglichkeiten der Energie aus diesen Quellen zu erzeugen - sie haben keine Massenanwendung (die hohen Kosten für ihre jeweilige Konzentration) gefunden. Und die Menschen weiterhin das Atom zu "verwerten" (mit seinen nicht ganz positiv "Bild") und Schmelzen Augen, die Kohlenwasserstoff-Ressource.

Aber es ist eine Energie, die, wie wir glauben, werden alle Zweifel über die Zukunftsaussichten des menschlichen Fortschritts zu entfernen. Die Natur gibt eine Möglichkeit, das Problem zu lösen. Wir sprechen über die Energie der Phasenübergang von Wasser von flüssig zu fest, nämlich seine hexagonale Phase!

Digress: Dichte von Wasser bei 4 Grad Celsius ungefähr gleich 1 g / cm 3 und in Eis (bei Normaldruck - 0,917 g \ cm3). Dies ist ein einzigartiger Fall , wenn eine solche Phasenumwandlung Materievolumen nicht abnimmt, sondern erhöht (9%)! Das ist, was diese Energie diskutiert wird.

Viele Menschen einmal nicht die Macht der Wirkung von negativen Temperaturen auf dem Wasser zu sehen: die Burst-Glasflaschen mit Wasser; nachlässige Besitzer von Fahrzeugen (nicht Frostschutzmittel verwendet wird) - Broken 'shirt' Motorkühlung Heizkörper potёkshie. In einem Beispiel wollen wir die Aufmerksamkeit zu fokussieren: geplatzten Rohrleitung drucklos Hydraulikleistung als Folge von Variablen Temperatur (nicht beheizten Raum im Winter, wenn das Gerät nicht in Betrieb ist) und die Ansammlung von Kondensat in einem der "Taschen" des Rohres. Mit der Methode der Wahl von Stromleitungen (1) in Abhängigkeit von der Betriebsdruck, Aufgeben Ziele gegen Durchschnitt und Metall Schrumpfung (wegen seiner Bedeutungslosigkeit) - es , dass das Eis Druck übersteigt 150 MPa ausgegangen werden kann. Dieser Befund bestätigt die Phasendiagramm von Eiskristallen (2) aus der ersichtlich ist , dass der Druck auf 300 MPa erreichen kann (bei minus 20 Grad Celsius)! Dieses Mittel (in Bezug auf potentielle Energie), die in den Phasenübergang auf Eis 1 m 3 Wasser ist zuzuteilen Energie zu 27.000.000 J (mehr kkal 6400), die Verbrennung von 1 m 3 Erdgas entspricht grob! Und diese Energie, die nie trocken laufen!

Natürlich viele Fragen: Wie technologisch diese Energie als die Kraft erhalten , den Prozess in der Zeiteinheit (wettbewerbsfähig mit vorhandenen Energiequellen), und viele andere zu konzentrieren. Ohne Anspruch auf das Problem so komplex zu lösen, wie es vielfältig ist, versuchen wir die wichtigsten Trends bei der Erreichung dieses Ziels zu identifizieren.

Diese Aufgabe, die in großen Mengen, ist es einfacher, sich auf Bereiche entscheiden, durch negative Temperaturen (North Mountain) dominiert. Da hohe Drücke in den Prozess der Stromerzeugung - das Material für die Reaktorhülle und Stromleitungen müssen mit der größten Stärke aufgetragen werden (vorzugsweise - über 2000 MPa) und einem maximalen Koeffizient der volumetrischen Elastizität (Werkzeugstahl nach der Wärmebehandlung, Keramik, verwendeten Legierungen in Rakete). Die Verwendung der Phasenumwandlung von Energie von Wasser "auf der Linie" ist kaum möglich aufgrund der Ungleichförmigkeit des Kristallwachstums, und eine große Last auf den lokalen Bereichen des Reaktorbehälters, seiner überlegenen Festigkeitseigenschaften. Vielleicht ist einer der Lösungen kann so sein, dass das Wasser in separate Wohnung "Zellen" sein müssen, aus Polymerfolien gebildet (ohne strukturelle Veränderungen und Verlust der plastischen Eigenschaften bei der Arbeit) durch die "Prozesswasser" Folienschicht aus Kupfer oder Aluminium (möglicherweise verkleidet Gold). Die Fläche und die Dicke der Wasserschicht in der "Zelle" muss die maximale Wärmeübertragungsrate unter Berücksichtigung ausgewählt werden. Die gleichen Anforderungen, angepasst für den Betrieb bei hohen Drücken ist es notwendig, zu berücksichtigen, in das Material "Zelle" die Auswahl und die Dicke der Wände. Der Druck bei der Phasenumwandlung "WATER-ICE" entstehen durch die "Puffer" zu übertragen ist - ein Arbeitsumfeld , das bei niedrigen Temperaturen in einem flüssigen Zustand ist, mit einem Maximum Koeffizient Volumenelastizität (dies ist besonders wichtig: die Schrumpfung kleiner ist , der Wirkungsgrad des Reaktors die größer). Eine interessante Möglichkeit wäre die Verwendung von "Puffer" von der Mutterlauge, in Wasser nicht löslich sein, aber es hat die gleiche Dichte im Bereich der Betriebstemperatur des Reaktors - Zellen verzichtet werden kann. Aber hier ist es notwendig, alle Fragen zu den Chemikern zu übermitteln.

Um Wärme aus dem Reaktor entfernen können als die niedrigen Temperaturen im Winter (Kühllagerung) verwendet werden, und Blasen, nach der Kompression, gekühlter Luft. Der resultierende hohe Druck kann als die mechanischen Mittel (hydraulisch, Trägheitsschwungräder, die Verwendung von Schwerkraft, etc.), und mit Hilfe von Strom pezogeneratorov Verwendung einer Kaskadenregelung in elektrische Energie umgewandelt werden. Ein Teil der Energie ist möglich "Pick" für Reverse - Phase - Übergang "ICE - WATER" unter Verwendung von Mikrowellenverfahren.

Für die lokale Energie (Automotoren) als Kühlmittel kann die Verwendung von Luft nach der Kompression oder flüssigem Stickstoff (Dewargefäßen anstelle von Benzintanks) in Betracht ziehen. Auch eine dritte Energie (unter Berücksichtigung aller möglichen Verluste), mindestens ein Viertel der zyklischen Takt - Dieselmotorkolben in Phasenübergänge zu schaffen , "Wasser-Eis", mit der Teilnahme an dem Prozess von 1 Liter Wasser, können Sie den Motor über 100 PS zu bekommen . Nicht weniger interessant, wenn die laufenden Arbeiten des Reaktors elektrischen Akkumulatoren mit (Kühlen - Heizen), und der Druck auf die Leitung in eine Bewegung des Motormechanismus umgewandelt.

Natürlich muss ein besonderes Augenmerk auf den Wärmeverlust zu zahlen als Betriebstemperaturbereich minimal sein (das Wasser nicht überhitzen oder super sein kann). Es kann energiesparende Beschichtungen (3) nicht ohne.
Nach unseren Überlegungen ist es etwas zu denken.

Auf der Ökologie von Sprache im Allgemeinen ist es nicht vorhanden - die gesamte Energie aus der Umwelt gewonnen werden, ohne seine chemische Zusammensetzung verändert sich!

Natürlich ist dieser Ansatz für die Erzeugung von Energie sind mehr Fragen als Antworten (Eisbildung Rate, Anforderungen für Kühlschränke, Volumenelastizität der verwendeten Materialien, die Möglichkeit der Verwendung anderer Phasenzustände des Eises, wie etwa eine zusätzliche Energiereserve oder ein Element der Selbsterregung).

Wir glauben, dass mit Hilfe von theoretischen Berechnungen und praktischen Forschungen können die optimalen Parameter des Prozesses bestimmen, ziemlich schnell. Information aus verfügbaren Quellen geben keine vollständige Sicherheit , dass der Volumenelastizität von Eis bei Temperaturen unter minus 20 Grad Celsius und Drücke im Bereich von 250 bis 300 MPa für die Energie ausreichend ist. Und selbst diese Situation ist nicht hoffnungslos: Sie folgen dem Weg können Prozessverluste und als Grundlage für die Wirksamkeit des Verfahrens zu minimieren - eine Wiederholung zu einer Zeit zu erhöhen!
Eine große Menge an Arbeit für die Hydraulik-Spezialisten, Materialwissenschaften, Festkörperphysik, Stromaggregate, Energie und viele andere.

Aber es ist ein Ergebnis, dass die Natur sich zeigte, ist es nur notwendig ist, die Art und Weise zu optimieren, um es zu erreichen. Und das Niveau der modernen Technik und Wissenschaft, scheint es uns, ausreichend ist.

LITERATUR

  1. Anura VI, Handbuch Maschinist-Designer. M: Maschinenbau, 1999, v.3, s.336
  2. Golovin YI Wasser und Eis - ob wir über sie genug wissen. - Sarow Educational Journal, 2000, Band 6, №9, S.68
  3. Eine flüssige Schicht aus dem Orbit Samokhin. - Jugend-Technologie, 2006 №872 (Mai), S.9

Druckversion
Autoren: Lazovsky MR und Lazovskaya VM
PS - Material ist geschützt
Erscheinungsdatum 02.10.2006gg.