Двигатель на спертом воздухе
Меньшиков Ярослав Андреевич
О рождении…
Родился в 1982г в Москве, в ней живу и по сей день. Русский.
Об учебе…
Среднее образование получил в школе №836 (нынче Учебно-Воспитательный Комбинат №1688), в 1997г поступил, а в 2001г окончил с красным дипломом Московский Промышленно-Экономический колледж по специальности "Электромонтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования предприятий и гражданских зданий", далее, в 2001г поступил в Московский Энергетический Институт на кафедру "Атомных Электрических Станций". В 2005г получил степень бакалавра с красным дипломом. В 2007г окончил обучение с присвоением степени магистра (также с красным дипломом). Теперь подрядился быть аспирантом на своей кафедре (АЭС), кем и являюсь в настоящее время.
О работе…
Во время обучения в колледже поступил на работу в Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики при Московском Государственном Университете в качестве лаборанта (подмастерья).
Бестопливный монотермический генератор
(Вечный двигатель 2-ого рода)
В конце лета 2006г. в интернете мне попалась работа Володько Ю. И. "Ламинарное истечение сжатого воздуха в атмосферу и бестопливный монотермический двигатель". Для просмотра потребуется программа DjVuSolo. В данной работе автор произвел ряд экспериментов по истечению сжатого воздуха (характерное избыточное давление 30кПа) в атмосферу через узкое щелевое сопло (характерная толщина щели сопла 100мкм, характерная длина щели по ходу потока воздуха 1мм) и показал, что энергия тяги такого сопла на единицу расхода воздуха через сопло превышает энергию, затраченную на сжатие этого воздуха в компрессоре, в 2…5раз. Из выводов автора следует, что эта избыточная энергия берется за счет преобразования части тепловой энергии, рассеянной в воздухе, в механическую энергию, и может быть преобразована в полезную работу.
Володько Ю. И. предложил конструкцию двигателя, состоящего из осевого многоступенчатого компрессора и расположенного с ним на одном валу т.н. турбодетандера, представляющего собой "беличье колесо", с распложенными по его окружности щелевыми соплами, выхлоп которых направлен по касательной к окружности колеса. Т.о. суммарная тяга от множества щелевых сопел должна создавать крутящий момент на валу турбодетандера, приводить во вращение компрессор и обеспечивать избыточную работу, которую можно использовать для привода внешних потребителей. К сожалению, сам Володько не успел проверить свои теории на практике - в августе 2006г он скончался в возрасте порядка 70 лет.
Я решил создать макет такого двигателя из имеющихся в широкой доступности средств и проверить теорию Володько Ю. И. Однако, вместо жесткой связи между турбодетандером и компрессором, я решил использовать очень гибкую связь - передачу потока энергии посредством электрической энергии. Такая связь способна обеспечить плавную регулировку взаимодействия этих двух агрегатов и достижение оптимального режима работы одновременно и в турбодетандере, и в компрессоре. Т.о. повышается вероятность успеха.
Итак, схема установки приобретает следующий вид: компрессор приводится во вращение электродвигателем, воздух от компрессора поступает в турбодетандер, турбодетандер приводит во вращение электрогенератор, генератор через схему управления питает электромотор компрессора. Избыток энергии турбодетандера отводится в нагрузку (к потребителю) в виде части электроэнергии, вырабатываемой электрогенератором.
В установке использован одноступенчатый центробежный компрессор от бытового пылесоса, приводимый во вращение коллекторным электродвигателем (~220В).
Поток воздуха от компрессора направляется в турбодетандер через автомобильный датчик массового расхода воздуха. Давление воздуха измеряется датчиком давления. Испытания показали, что данный компрессор обеспечивает давление при работе на замкнутый объем свыше 30кПа и расход воздуха на открытый выход свыше 220кг/ч. При этом потребляемая электрическая мощность находится в районе чуть более 1кВт.
Турбодетандер через ременную передачу приводит во вращение автомобильный электрогенератор, рассчитанный на напряжение 14В при токе 100А.
.................
В номинальном режиме генератор должен обеспечивать электропитание компрессора и подзарядку аккумулятора. Избыток электрической мощности, вырабатываемой генератором, выводится к нагрузке при напряжении 14В через клеммы на электрощитке.
В установке измеряются следующие параметры: напряжение на аккумуляторе, напряжение на клеммах электрогенератора, напряжение на клеммах повышающего преобразователя электродвигателя компрессора, напряжение на клеммах нагрузки, ток электрогенератора, ток на входе повышающего преобразователя электродвигателя компрессора, ток нагрузки, давление воздуха в баке, массовый расход воздуха через установку, температура воздуха на входе в компрессор, температура воздуха на входе в турбодетандер, температура воздуха на выходе из турбодетандера, частота вращения вала турбодетандера, частота вращения вала электрогенератора. Значения остальных параметров рассчитываются на основе значений вышеперечисленных параметров.
............
Долгожданные испытания установки в сборе, проведенные в феврале-марте 2007г., показали ее полную неработоспособность. При постоянной мощности компрессора на уровне 1.2кВт с отключенным ключом электрогенератора вал турбодетандера достигает скорости вращения порядка 3000об/мин за несколько минут разгона (питание установки осуществлялось от внешнего источника электроэнергии, т.к. собственного аккумулятора при такой мощности компрессора и, соответственно, потребляемом от аккумулятора токе порядка 120А, хватает лишь на 20…30 секунд). Расчетная скорость вращения турбодетандера - порядка 9…12 тысяч об/мин, причем под полной нагрузкой со стороны электрогенератора. Дальнейшие эксперименты с установкой показались мне бессмысленны - слишком велика разница между затрачиваемой и полезной мощностью, причем не в пользу последней. Проект был закрыт.