2020-01-15
296
В конце ХХ века было большое количество публикаций в нашей стране и за рубежом, доказывающих возможность преобразования электрической энергии в тепловую с показателем энергетической совместимости больше единицы. Поскольку такой результат противоречит основному закону физики – закону сохранения энергии и второму началу термодинамики, то, вполне естественно, что официальная наука проигнорировала такие сообщения. Однако это не остановило необычное направление исследований [Конарев Ф.М.]
Сейчас в России несколько фирм уже продают кавитационное водонагревательное оборудование с показателем энергетической эффективности, достигающем 150%.
Напоминаю, что кавитация (от лат. сavitas – пустота) – это нарушение сплошности внутри жидкостей с образованием полостей, заполненных газом, паром или их смесью (кавитационными пузырьками). До сегодняшних дней объяснить явление кавитации ученые не могли, да и рассматривали только негативные стороны ее воздействия на рабочие органов гидротурбин, гребных винтов, водяных насосов, которые приводили к их разрушению.
Попытки найти объяснение полученной энергетической эффективности в кавитационном оборудовании пока не имеют успеха. Гипотезы, предложенные авторами этих разработок для объяснения неоспоримых экспериментальных результатов, противоречат ряду дополнительных фактов, которые регистрируются при таких экспериментах [Конарев Ф.М., Потапов Ю.С.]
Глубокий теоретический анализ изменения энергетического баланса молекул и ионов воды, которые участвуют в этом процессе, приведенный учеными показал, что на механическое разрушение химических связей молекул воды требуется в 2 раза меньше энергии, чем на тепловое.
Разрушенные механическим путем молекулы воды вновь синтезируются и выделяют тепловую энергию в виде фотонов – электроны, соединяющие атомы и молекулы. Оказавшись после разрушения молекул в состоянии, при котором у них образуется недостаток энергии, соответствующий такому состоянию, они немедленно поглощают её из окружающей среды (физического вакуума). При последующем синтезе молекул эта энергия выделяется и фиксируется, как дополнительная тепловая энергия [Конарев Ф.М.]
В конце 20-х годов XX столетия французский инженер Ж. Ранке, работая над совершенствованием циклонов для очистки газов и пыли, заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ. Тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению, но, тем не менее, вихревая труба Ж. Ранке нашла широкое применение в технике, в основном для получения холода [1]. Объяснением этому служит основное свойство газов - сжимаемость.
В 1988 году изобретатель - инженер Ю.С. Потапов, разрабатывая устройство с использованием трубы Ранке для охлаждения пожарных скафандров, применил воду. К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась на два потока - на горячий и теплый, с температурой выше температуры исходной воды. И самым неожиданным явилось то, что величина тепловой вырабатываемой энергии оказалась выше потребленной извне электрической энергии, т.е. КПД оказался выше 1,0. Это превращение энергии противоречило тем понятиям о законе сохранения и основным препятствием к широкому внедрению теплогенератора в России и странах СНГ.
Теплогенератор Потапова Ю.С., схема которого представлена на рис. 1.1., присоединяют инжекционным патрубком 1 к флянцу высоконапорного центробежного насоса. В улитке 2 вода закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали к противоположному концу, заканчивающемуся донышком 5 и тормозным устройством потока 4. В средней части трубы 3 вдоль её оси рождается противоток, в котором вода тоже вращается, перемещается к штуцеру 7 с таким же спрямителем потока 8 для выхода теплой воды, которая направляется по байпасу 6 в зону с горячим
потоком. Эта нагретая до температуры 70 - 80°С вода (теплоноситель) используется по назначению.
,1
Рис. 1.1. Схема теплогенератора Потапова: 1 - патрубок; 2 - улитка; 3 - вихревая труба; 4 - -спрямитель потока; 5 - донышко; 6 - байпас; 7 - штуцер; 8 - спрямитель потока.
1.2. Теорема вириала о выделении теплоэнергии при вращении тел. Теория относительности А. Энштейна утверждает, что с увеличением
скорости тела Vего масса растет на основании следующего выражения:
т = т0/ 
1 – V2/с2 (1.1)
где, с- скорость света в вакууме, т0 - масса покоя тела.
Объясняется это просто: с повышением скорости при поступательном ускоренном движении в массу тела превращается кинетическая энергия, вкладываемая извне от источника движущей силы. Масса и энергия в теории относительности - эквивалентные величины, которые связаны между собой
известной формулой Энштейна:
(336)
Но для обоснования процессов при вращении тел с техническими скоростями, значительно меньшими чем скорость звука «с», необходимо применить теорему вириала, открытую в 1870 г. Р. Клаузиусом, которая гласит:
- во всякой связанной системе движущихся тел, находящейся в состоянии динамического равновесия, средняя во времени энергия их связи друг с другом по своей абсолютной величине в 2 раза больше средней во
времени суммарной кинетической энергии движения этих тел относительно друг друга:
Е связи = - 2 Е кин. (337)
Вывести эту формулу можно, рассмотрев движение планеты с массой т вокруг звезды с массой М. На планету действует центробежная сила Рц:
Fц=тVτ2/R, (337)
где R - радиус орбиты,
Vτ - скорость движения планеты по орбите.
Центробежной силе противодействует сила гравитационного притяжения планеты к звезде:
(1.5)
где G – гравитационная постоянная, 
Уравнение движения для планеты массой т, обращающейся по круговой орбите имеет вид:
Fц + Fгр = 0; (1.6)
Или Fц = -Fгр (1.7.)
Подставив в (1.7) значения (1.4) и (1.5), получим известное выражение для гравитационного потенциала:
(1.8.)
Однако при движении планеты по орбите она обладает энергией:
(1.9.)
А гравитационное притяжение определяет величину энергии
гравитационной связи звезда - планета:
(1.10)
Подставив правую часть уравнение (1.8) в формулу (1.9) вместо Vτ2 и учтя выражения (1.10), получим теорему вириала:
(1.11)
Эту теорему хорошо знают астрономы, при расчете первой и второй космических скоростей, используют и физики при вычислении полной энергии атома исходя их планетарной модели Резерфода.
Знак «минус» в выражении 1.11 говорит о том, что Fц направлена противоположно Fгф.
Далее нас интересует, возрастает ли полная масса – энергия системы связанных тел при ускорении её вращения. Для этого применим выражение (1.1) и (1.2) теории относительности.
С увеличением скорости Vτ движения тела по круговой или эллиптической орбите масса этого тела «m» возрастает по формуле релятивистского возрастания масс. Подставив выражение (1.1) вместо «m» в уравнение (1.10), и учитывая, что 
, получим:
(1.12)
где: 
В релятивистской механике кинетическую энергию тела определяют как разность между полной энергией этого тела Еполн.=Е0/τ и его энергией покоя Е0=m0с2:
(1.13)
при рассмотрении системы двух одинаковых тел с массой покоя m0 (что ближе к понятию тела для нашего случая), каждое связано между собой гравитационными или кулоновскими силами и обращающихся с тангенциональной скоростью Vτ вокруг их общего центра масс, при этом Vτ=Gm1/2R, а m1=m0/γτ.
Суммарная масса – энергия системы ЕZ, которая складывается из масс энергией покоя двух тел Е0=m0c2, их кинетических энергий Е1 кин и энергии связи Есв.:
ЕZ=2E0+2E1кин+Есв (1.14)
Подставив сюда выражения 1.12 и 1.13, выражение для Е0 и учтя, что m0=2m0, получим:
(1.15)
или 
(1.16)
т.е. суммарная энергия системы равна её полной (релявитистской) энергии за вычетом энергии связи.
Разделим обе части уравнения (1.15) на с2, получим искомую формулу для массы вращающейся системы связанных тел:
(1.17)
Эти выражения (1.15) и (1.17) говорят о том, что суммарная масса энергия вращающейся системы связанных сил уменьшается с увеличением скорости вращения.
Какое же количество энергии может излучаться из системы связанных тед при ускорении её вращения.
Очевидно, что разница между суммарной массой-энергией (1.15) и массой-энергией системы до ускорения её вращения Е0=m0С2;
(1.18)
Воспользовавшись известной формулой приближенного исчисления
,
получим
(1.19)
Т.е. количество излучаемой энергии ΔЕ достигает величины кинетической энергии, вкладываемой во вращение тела или на каждый вкладываемый во вращение тела Джоуль энергии должно выделяться до двух Джоулей внутренней энергии этого тела или 200% выигрыша в энергии.
Итак, теорема вириала только требует, чтобы в системе связывающих тел при ускорении её вращения возникали дополнительные связи и происходило излучение в окружающее пространство части массы-энергии системы, равной приросту в ней энергии связи. Но теорема вириала не может заставить вещество образовывать дополнительные связи между его частицами. Стимулировать возникновение этих связей должно что-то другое.
Энергия ΔЕ, излучаемая системой тел при вращении равна излучению энергии связи между этими телами (Есв).
То, что энергия излучается, доказывает пример атома водорода, в котором энергия связи электрона с протоном составляет 14 эВ. Такое же количество энергии излучается в виде света в момент образования этого атома из протона и электрона. В результате масса атома водорода оказывается меньше суммы масс протона и электрона на величину Δm=Есв/с2, называемую «дефектом массы».
Теорема вириала требует возникновения между телами системы вращения дополнительных связей и излучения за счет этого части внутренней энергии.
Все привыкли полагать, что единственным «Ключом» для высвобождения этой энергии являются ядерные реакции, протекающие, например, в реакторах атомных электростанций, при взрывах атомных бомб. Там при делении ядер урана высвобождается часть их внутренней энергии. А в водородной бомбе часть внутренней энергии вещества высвобождается при слиянии ядер атомов водорода в ядро атома гелия, при этом «дефект массы» достигает нескольких МэВ.
Однако энергия связей выделяется не только при ядерных реакциях. При обычном горении дров, бензина нас согревает внутренняя энергия вещества, излучаемая при образовании химических связей между атомами углерода С и кислорода О, соединяющимися в молекулы СО2, происходит превращение части массы вещества в энергию излучений.
Только при химических реакциях выделяется лишь ничтожная доля от той внутренней энергии, которая содержится в каждом атоме вещества, при этом запасы органических топлив на Земле иссякают, впереди маячит энергетический голод.
Межатомные связи в молекулах обеспечиваются обычно за счет обмена атомов молекулы валентным электронам, становящимся общим для двоих соседних атомов (ковалентная связь). Энергия такой связи в миллионы раз меньше энергии связи между нуклонами в ядре атома.
Но существуют вещества и связи, которые в десятки раз слабее ковалентных. Это водородные связи, которые образуются между молекулами, содержащими водород. Межмолекулярные связи обеспечивают объединение молекул в газы, жидкости или твердые вещества.
В хорошо изученной молекуле воды из-за расположения положительных зарядов на поверхности молекул с одной её стороны, молекула воды является диполем, и вода обладает наибольшей среди всех веществ диэлектрической проницаемостью (ε=81).
Связь между молекулами воды называется водородной связью потому, что она обусловлена ядрами атомов водорода – протонами.
Во льду каждая молекула воды связана прямыми и жесткими водородными связями с четырьмя окружающими её такими же молекулами. Энергия каждой водородной связи составляет 0,2-0,5 эВ.
В жидкой воде водородные связи не столь жесткие, могут изгибаться и разрываться, поэтому вода обладает текучестью.
С повышением температуры воды все большее количество водородных связей в ней разрываются из – за теплового движения молекул в 0,5 эВ, при этом вода имеет самую высокую теплоемкость среди веществ.
Водородные связи воды обуславливают и другие аномальные её свойства, до сих пор хранящих множество тайн.
Достаточно напомнить, что именно в воде зародилась жизнь на земле и именно вода обладает неиссякаемым источником энергии. При замерзании вода превращается в лед, почти все водородные связи восстанавливаются с выделением энергии в виде тепла, которые препятствуют дальнейшему замерзанию воды в водоемах.
Итак, при раскручивании воды в емкости в соответствии с теоремой вирила между её молекулами возникают дополнительные водородные связи за счет восстановления ранее разорванных с излучением энергии 0,2-0,5 эВ на одну молекулу. С прекращением раскручивания водородные связи тотчас начнут разрываться, на что и будет затрачена выделенная энергия.
Если бы в теплогенераторе Потапова работал только этот механизм, то ощутимого тепла мы бы не получили. Значит, кроме кратковременных водородных связей существуют какие-то долговременные.
С уверенностью можно говорить о том, что в качестве таких связей можно рассматривать химический состав обычной воды, кавитационноые процессы у тормозного устройства, ядерные связи между нуклонами ядер атомов в воде, которые могут возникнуть при реакциях холодного ядерного синтеза.
Попытаемся вникнуть в суть этих явлений поглубже. Из курса физики известно, что носителями (переносчиками) энергии на ядерном уровне являются кванты, деятельность которых и может обеспечить протекание выше перечисленных процессов.
Носителями электромагнитного поля и электромагнитных взаимодействий являются кванты, называемые фотонами, носителями сильных взаимодействий являются – кванты – мезоны.
Носители же гравитационного поля являются «гипотетические гравитоны» [1].
Носителями торсионного поля (поля вращения)является нейтрино с естественной квантовой характеристикой – спин – квантовый аналог момента количества движения «волчка».
Вращательные движения, наиболее распространённое из всех движений в природе, характеризуется полем вращения или торсионным полем (российские физики Г.И. Шипов и А.Е. Акимов, 70-е годы ХХ века), самыми главными свойствами этого поля являются направленность оси вращения порождающих их тел и бесконечно большая скорость распространения торсионных полей, которые могут быть больше скорости света. Л. П.Фоминский в теории движения предлагает считать всякое вращательное движение в отличии от поступательного движения, считающимся действительным.
Поэтому в обозначениях векторов тангенциональной скорости Uτ, импульса Рτ и волнового вектора kτ вращательного движения перед символами предлагает ставить букву 
, означающую мнимую единицу.
Например, выражение для кинетической энергии тела, обращающегося по круговой орбите:
(2.1)
появившийся здесь знак «-» означает не отрицательность кинетической энергии данного тела, а то, что её надо вычитать из массы энергии покоя этого тела при вычислении его суммарной массы – энергии.
(2.2)
Основным уравнением теории торсионного поля по Шипову Г.И. и Фоминскому Л.П. является пси- функция (по аналогии с «волнами материи» Луи де Бройля):
(2.3)
где r – радиус-вектор из начала координат до данной точки; t – время от начала движения; Кτ – волновой вектор вращательного движения; ω – циклическая частота волны де Бройля, определяемая из формулы Планка Е=hω, в которой Е – энергия частицы, h – постоянная Планка.
Исследователи торсионных полей давно обратили внимание на то, что эти поля:
- изменяют ход кристаллизации расплавов путем поворота спин электронов, протонов и даже ядер атомов;
могут стимулировать химические реакции в воде путем перевода её из орто- в пара – состояние, меняя направление спинов ядер атомов водорода;
повышают реакционную способность веществ (химические реакторы с мешалками для привода реагентов в круговые движения, закручивание потока рабочей силы в реактивном двигателе для улучшения тяги и полноты сгорания топлива).
В вихревой трубе теплогенератора Потапова поля вращения могут стимулировать не только превращение орто- воды в пара- воду, но и химические реакции взаимодействия воды с солями, препятствующими в воде, которые при обычных условиях плохо идут.
Потапов Ю.С. отметил, что добавка всего лишь 10% морской воды ведет к повышению теплопроводительности на 10-20%.
Кроме того, кавитационные процессы в трубе и особенно в зоне успокоителей ведут к химической активности как самой воды и продуктов её разложения, так и растворенных в ней веществ и нерастворимых примесей, в том числе продуктов кавитационной эрозии металла тормозного устройства.
Однако, извлечение тепловой энергии из химических примесей воды с помощью тормозных полей и кавитации являются необратимыми процессами. А ведь теплогенератор Потапова работает на одной и той же порции воды, циркулирующей в нем по замкнутому контуру, более того выход дополнительного тепла увеличивается.
Объяснением этому может служить возможность протекания ядерных реакций синтеза более тяжелых ядер. Причем опыт работы с теплогенератором Потапова показывал, что герерация избыточного тепла в нем происходит лишь тогда, когда в вихревой трубе интенсивно идет кавитация. Сполошности при схлопывании кавитационных пустот возникает микроскопическая кумулятивная струя из жидкости, разрушающая материал поверхности контакта. Кроме того, при сжатии такого пузырька в нем происходит конденсация паров воды в микроскопическую капельку, заряженную отрицательным зараядом [1].
Если в капельку сконденсируется всего 10% паров воды, имевших плотность молекул ~1019 см3, то при типичном радиусе кавитационного пузырька ~20 мкм радиус капельки, образовавшейся в этом пузырьке составит ~0,2 мкм. Электрическая емкость такого сферического микроконденсатора составит ~10-18 ф, а запасенная в нем электрическая энергия – до 0,1 Дж. При этом разность потенциалов между капелькой и поверхностью пузырька может достичь ~109 В, а напряженность электрического поля ~1014 в/м. Понятно, что в кавитационных пузырьках создаются все условия для возникновения электрических разрядов и разогрева ими парогазовой смеси в пузырьке до высоких температур, без которых невозможно протекание ядерных реакций.
Реакция холодного ядерного синтеза с выделением тепла в окончательном варианте представлена так:
МэВ (2.4)
здесь: 2Д – ядро атома дейтрия (дейтрон), который содержится в виде примесей тяжелой воды (в количествах 0,015%) в любой природной воде. Кроме того, в вихревом потоке воды идет реакция, ведущая к синтезу дейтрона 2Д по следующей схеме:
МэВ (2.5)
1Н – ядро атома водорода (протий);
е – электрон; υе – нейтрино.
Реакция (2.4) с трехчастичными столкновениями дейтрона, протона и электрона, при этом протон в момент сближения с дейтроном может туннелировать как через протон (ядро атома водорода – протил 1Н), так и через дейтрон 2Д – ядро атома дейтрона Д2О, ДОН.
Скорость реакции (2.4) значительно больше реакций с двухчастичными столкновениями.
В результате реакции (2.4) образуются ядра атомов трития 3Т, который является основным компонентом для производства водородных бомб, источников проникающих излучений, в качестве сырья при осуществлении управляемого термоядерного синтеза.
Рождающиеся при ядерной реакции нейтрино 
υе уносят в просторы космоса львиную долю энергии этой ядерной реакции, оставляя тритону 3Т лишь небольшую часть этой энергии, которая и выделяется в виде тепла в теплогенераторе Потапова.
Многочисленные измерения дозы ионизации подтвердили излучение – квантов с энергией 5,49 МэВ в одну сторону вдоль оси вращения потока воды в вихревой трубе в 1,5-2,0 раза выше уровня естественного фона.
Лекция 17.
Сущность и особенности электрогидравлического эффекта.
Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) – новый промышленный способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. Сущность этого способа состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического (искрового, кистевого и других форм) разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу и сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений.
В основе электрогидравлического эффекта лежит ранее неизвестное явление резкого увеличения гидравлического и гидродинамического эффекта и амплитуды ударного действия при осуществлении импульсного электрического разряда в ионопроводящей жидкости при условии максимального укорочения длительности импульса, максимально крутом фронте импульса и форме импульса, близкой к апериодической [5].
Для Электрогидравлического эффекта характерен режим выделения энергии на активном сопротивлении контура, близком к критическому, т.е. когда 1/С <R2 / 4L, где С – емкость конденсатора, R и L – активное сопротивление и индуктивность контура. Отсюда следует, что основными факторами, определяющими возникновение эклектрогидравлического эффекта, является амплитуда, крутизна фронта, форма и длительность электрического импульса тока. Длительность импульса тока измеряется в микросекундах, поэтому мгновенная мощность импульса тока может достигать сотен тысяч киловатт. Крутизна фронта импульса тока определяет скорость расширения канала разряда. При подаче напряжения на разрядные электроды в несколько десятков киловольт амплитуда тока в импульсе достигает десятков тысяч ампер. Все это обусловливает резкое и значительное возрастание давления в жидкости, вызывающее в свою очередь мощное механическое действие разряда.
Осуществление электрогидравлического эффекта связано с относительно медленным накоплением энергии в источнике питания и практически мгновенным её выделением в жидкой среде. Основными действующими факторами электрогидравлического эффекта являются высокие и сверхвысокие импульсные гидравлические давления, приводящие к появлению ударных волн со звуковой и сверхзвуковой скоростями; значительные импульсные перемещения объемов жидкости, совершающиеся со скоростями, достигающими сотен метров в секунду; мощные импульсно возникающие кавитационные процессы, способные охватить относительно большие объемы жидкости; инфра- и ультразвуковые излучения; механические резонансные явления с амплитудами, позволяющими осуществлять взаимное отслаивание друг от друга многокомпонентных твердых тел; мощные электромагнитные поля (десятки тысяч эрстед); интенсивные импульсные световые, тепловые, ультрафиолетовые, а также рентгеновские излучения; импульсные гамма- и (при больших энергиях импульса) нейтронное излучения; многократная ионизация соединений и элементов, содержащихся в жидкости.
Все эти факторы позволяют оказывать на жидкость и объекты, помещенные в неё, весьма разнообразные физические и химические воздействия. Так, ударные перемещения жидкости, возникающие при развитии и схлопывании кавитационных полостей, способны разрушать неметаллические материалы и вызывать пластические деформации металлических объектов, помещенных вблизи зоны разряда. Мощные инфра- и ультрозвуковые колебания, сопровождающие электрогидравлический эффект, дополнительно диспергируют уже измельченные материалы, вызывают резонансное разрушение крупных объектов на отдельные кристаллические частицы, осуществляют интенсивные химические процессы синтеза, полимеризации, обрыва сорбционных и химических связей. Электромагнитные поля разряда также оказывают мощное влияние как на сам разряд, так и на ионные процессы, протекающие в окружающей его жидкости. Под их влиянием могут происходить разнообразные физические и химические изменения в обрабатываемом материале.
Понятие жидкости как среды для возникновения электрогидравлических ударов должно быть расширено на все эластичные и даже твердые (например, сыпучие) материалы.
Форма разряда, вызывающая возникновение импульсных давлений, может быть самой разнообразной: искровой, кистевой, совсем без кистей (так называемый импульсный электрический ветер).
Основой, обеспечивающей многообразные технологические возможности электрогидравлического эффекта, является метод получения так называемых сверхдлинных искровых разрядов в проводящих жидкостях. Электрогидравлический эффект может быть получен и в результате предложенного нами метода «теплового взрыва», при котором искровой разряд между электродами, помещенными в жидкость, заменяется электрическим тепловым взрывом проводящего ток элемента, замыкающего электроды. Использование этого метода позволяет распространить область электрогидравлической обработки на высокотемпературные среды, в том числе на плазму и расплавы солей и металлов.
Высокий КПД электрогидравлического воздействия являются основой для широкого применения электрогидравлического эффекта во всех областях народного хозяйства.
Некоторые аспекты развития волн сжатия, генерируемых подводными искровыми разрядами, на сегодня изучены недостаточно, хотя их необходимо учитывать при исследовании воздействия волн сжатия на обрабатываемый материал. К ним следует отнести динамику развития ударных волн во времени, вопросы, связанные с конечностью длины канала разряда и взаимодействием волн с трехкомпонентными средами (вода, воздух, твердое тело).
Момент образования ударной волны определяется мощностью, выделяющейся в канале, и начальными условиями проведения разряда. Место и время возникновения сильных разрывов при подводных искровых разрядах исчисляются как десятыми долями, так и десятками миллиметров (от стенки канала) и микросекунд.
Мощность разряда определяется из следующего условия:
| РК | dS dt | + | 1_ γ - 1 | d dt | RK S = N(t) |
где РК – давление в канале; S = πα2 (d - радиус канала);
γ – эффективный показатель адиабаты плазмы (γ = 1,26);
N (t) – мощность, выделяющаяся в канале на единицу длины.
Давление вокруг канала разряда РК рассчитывается из следующего выражения:
| 1/2 | |||||
| Р-РО = | ро_ 4πr | ∫ | Š (t - | r_ co | ) dξ. |
| -1/2 |
Здесь Ро – гидростатическое давление; po – плотность невозмущенной жидкости; S – площадь поперечного сечения канала; со – скорость звука в невозмущенной жидкости; ξ – координата, направленная вдоль оси канала разряда; r = ro – ξ cos Ө, где ro – координата, направленная перпендикулярно к оси цилиндра и проходящая через его средину; Ө - угол между осью цилиндра и направлением в точку наблюдения.
Уравнения гидродинамики и граничные условия на фронте ударной волны представим в форме, удобной для численного интегрирования:
| dr dt | = υ + c, dυ + | 2dc k - 1 | = - | υc r | dt; |
| dr dt | = υ - c, dυ - | 2dc k - 1 | = | υc r | dt; |
| D = | υ1 2 | + | 1_ k-1 | c 21 – c 2о υ1 | ; |
| С= | √ | с2о + | k-1 2 | υ √ 4 c2o + | ( | k + 1 2 | )2 υ2 + | ( | k – 1 2 | )2 υ2. |
Здесь r – пространственная координата; с – скорость звука; k = 7.15;
D – скорость ударной волны; υ1 – гидродинамическая скорость. Величины с индексом 0 характеризуют покоящуюся жидкость, с индексом 1 – возмущенную.
Используя вышеприведенные выражения для определения расчетных величин мощности, давления и скоростных показателей гидроудара, можно разработать исходные требования для проектирования различных электрогидравлических устройств для практических целей.
Приложения
Приложение 1
Соотношение между единицами измерения
| Величина | Единицы измерения в СИ | Соотношение между единицами измерения СИ и наиболее часто встречающимися единицами других систем и внесистемными |
| Температура | К | 
|
| Вес (сила тяжести) | Н | 
|
| Коэффициент динамической вязкости | Па·с | 
|
| Коэффициент кинематической вязкости | 
| 
|
| Давление | Па | 
|
| Мощность | Вт | 
|
| Поверхностное натяжение | 
| 
|
| Объем | м3 | 
|
| Объем удельный | 
| 
|
| Плотность | 
| 
|
| Работа, энергия | Дж | 
|
| Скорость угловая | 
|  ; 
|
| Частота | Гц |  ;  ; 
|
Приложение2
Физические свойства воды
| Температура t, 0 C | Плотность ρ, кг/м3 | Динамическая вязкость μ· 106, Па·с | Кинематическая вязкость ν· 106, м2/с |
| 0 | 1000 | 1790 | 1,79 |
| 10 | 1000 | 1310 | 1,31 |
| 20 | 998 | 1004 | 1,01 |
| 30 | 996 | 804 | 0,81 |
| 40 | 992 | 657 | 0,66 |
| 50 | 988 | 549 | 0,556 |
| 60 | 983 | 470 | 0,478 |
| 70 | 978 | 406 | 0,415 |
| 80 | 972 | 355 | 0,365 |
| 90 | 965 | 315 | 0,326 |
Приложение 3
Положение центра тяжести плоских фигур и формулы моментов инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести
| Фигура | Ic | h0 | S |
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
| Продолжение приложения 3 | |||
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
|
Приложение 4
Отношение максимальной скорости 
к средней 
и коэффициент
Кориолиса при турбулентном течении в трубах
| λ | 
| 
| λ |
|
|
| 0,005 | 1,096 | 1,014 | 0,016 | 1,171 | 1,042 |
| 0,006 | 1,105 | 1,016 | 0,017 | 1,176 | 1,045 |
| 0,007 | 1,113 | 1,019 | 0,018 | 1,181 | 1,048 |
| Продолжение приложения 5 | |||||
| 0,008 | 1,121 | 1,021 | 0,019 | 1,186 | 1,050 |
| 0,009 | 1,128 | 1,024 | 0,020 | 1,191 | 1,053 |
| 0,010 | 1,135 | 1,027 | 0,025 | 1,214 | 1,066 |
| 0,011 | 1,142 | 1,029 | 0,030 | 1,234 | 1,079 |
| 0,012 | 1,148 | 1,032 | 0,035 | 1,253 | 1,093 |
| 0,013 | 1,154 | 1,034 | 0,040 | 1,270 | 1,106 |
| 0,014 | 1,160 | 1,037 | 0,045 | 1,287 | 1,119 |
| 0,015 | 1,165 | 1,040 | 0,050 | 1,302 | 1,133 |
Приложение 5
Связь между коэффициентом гидравлического трения λ
и коэффициента Шези С
| λ |
| λ |
| λ |
| 10 | 0,785 | 35 | 0,064 | 60 | 0,022 |
| 15 | 0,345 | 40 | 0,049 | 70 | 0,016 |
| 20 | 0,196 | 45 | 0,039 | 80 | 0,012 |
| 25 | 0,125 | 50 | 0,031 | 90 | 0,010 |
| 30 | 0,087 | 55 | 0,026 | 100 | 0,008 |
Приложение 6
Значения коэффициента 
при внезапном
расширении трубопровода
| 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
|
| 81 | 64 | 49 | 36 | 25 | 16 | 9 | 4 | 1 | 0 |
Приложение 7
Значения коэффициентов местных сопротивлений
трубопроводной арматуры (квадратичная область)
| Арматура | 
| Арматура |
|
| Приемные клапаны насосов Обратные клапаны Вентиль обыкновенный Кран проходной | 6-5 6,5-5,5 4-16 2-4 | Вентиль с косым шпинделем Шиберная задвижка Кран двойной регулировки Задвижка (полностью открыта) | 2-3 0,5-1,5 2-4 0,12 |
Приложение 8
Эквивалентная шероховатость 
, мм.
| Вид трубы | , мм
|
| Стальные цельнотянутые новые | 0,02-0,05 |
| Стальные цельнотянутые неновые (бывшие в эксплуатации) | 0,15-0,3 |
| Стальные сварные новые | 0,04-0,1 |
| Чугунные новые | 0,25-1 |
| Чугунные и стальные сварные неновые | 0,8-1,5 |
| Асбестоцементные новые | 0,05-0,1 |
| Асбестоцементные неновые | 0,6 |
| Бетонные и железобетонные | 0,3-0,8 |
| Латунные и медные цельнотянутые | 0,0015-0,01 |
Приложение 9
Зависимость коэффициента расхода μр водомера Вентури
от числа Рейнольдса (при d1/d2 =0,5)
| Re | 200 | 400 | 600 | 800 | 900 | 1000 |
| 0,70 | 0,80 | 0,84 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | |
| Продолжение | ||||||
| Re | 4000 | 10000 | 20000 | 40000 | 300000 | 1ּ106 |
| μр | 0,93 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,99 |
Примечание: Число Рейнольдса относится к узкому сечению водомера.
Список литературы
Основными источниками для самостоятельной работы по дисциплине служат учебники и учебные пособия:
1*. Альтшуль, А.Д. Примеры расчетов по гидравлике [Текст]: учебное пособие для вузов / А.Д. Альтшуль, В.И. Калицун, Ф.Г. Майрановский, П.П Пальгунов. - М.: Стройиздат, 1976. - 255 с.
2*. Артемьева, Т.В. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод [Текст] / Т.В. Артемьева, Т.М.Лысенко и др. М.: Изд. центр «Академия», 2005. - 336 с.
3. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика [Текст] / Т.М. Башта М.: Машиностроение, 1982. - 415 с.
4*. Бутаев, Д.А. Сборник задач по машиностроительной гидравлике [Текст]: учебное пособие для машиностроительных вузов / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыков и др. М.: "Машиностроение". 1981. – 464 с.
5. Гулак, И.А. Задачи по гидравлике [Текст] / И.А. Гулак, М.:"Недра". 1972.______
6*. Каленин, А.А. Гидравлика и гидравлические машины [Текст] / А.А. Каленин, М: Изд. "Мир" 2005. - 512 с.
7. Кисилев, П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам [Текст] / П.Г. Кисилев. М.: "Госэнергоиздат" 1975. - _____
8*. Лебедев, Н.И. Гидропривод лесной промышленности [Текст] / Н.И. Лебедев, М.: Лесная промышленность, 1978. - 285с.
9*. Мячин, М.Ф. Гидравлика и гидропривод [Текст]: методические указания к выполнению контрольных работ / М.Ф.Мячин, А.Н. Минаев Л.: ____ 1988. 28 с.
10*. Осипов, П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод [Текст]: учебное пособие для вузов. 3-е изд. / П.Е. Осипов, М.: Лесная пром-ть. 1981. - 424 с.
11*. Осипов, П.Е. Гидропривод машин лесной промышленности и лесного хозяйства [Текст] / П.Е.Осипов, В.С. Муратов, М.: Лесная промышленность, 1970. - ___________
12*. Родионов, П.М. Гидравлический расчет объемных гидроприводов [Текст] / П.М. Родионов Л.: ЛТА, 1974. - 47 с.
Эти же книги использованы авторами при подготовке методических указаний.
Книги, отмеченные звездочками, есть в библиотеке СЛИ.
