Рукотворный смерч
А.И. Азаров
Изобретатель о промышленных
результатах десятилетия:
"Еще не познали, но уже
запрягли"
Хотите получить рукотворный
смерч? Пристройте сопло по
касательной к внутренней
поверхности трубы, подключите
сопло к заводской пневмосети и ...
чудеса начались: один конец трубы
обжигает руки, а на поверхности
другого - незамедлительно выпадает
иней.
Какие чудеса? Циклонные
пылеотделители годами работают на
тысячах металлургических,
цементных, деревообрабатывающих
предприятий - очищают воздух,
выбрасываемый в атмосферу из
технологических зон. В циклоне
высокоскоростной вихрь и - никаких
чудес, считали все.
Но французский инженер-металлург
Ж. Ранк не поверил и
"поинтересовался". Оказалось,
что в турбулентном смерче
самопроизвольно возникает мощный
переток тепла от оси к периферии:
ядро потока всегда холоднее
периферии. Запатентованная Ранком
первая вихревая труба - тот же
циклон, но реконструированный для
получения максимального
количества холода в осевой части
вихревого потока и, соответственно,
тепла - в периферийной.
Разность температур между самыми
горячими и самыми холодными слоями
в вихревой трубе может быть
существенно больше 100'С. И
поразительно - эти слои в поле
центробежных сил сосуществуют
совсем рядом - на расстоянии
нескольких миллиметров друг от
друга! Температурное разделение
смерча ("вихревой эффект") -
самое "дешевое" открытие
уходящего века, не потребовавшее
тысячных коллективов и миллиардных
вложений. Дешевое и, как оказалось,
многообразное в конструктивных
воплощениях и неисчерпаемое в
промышленных приложениях.
Первое из воплощений -
экологически чистая холодильная
машина без подвижных
изнашивающихся частей, не
использующая парниковые и
озоноразрушающие газы (фреоны).
Ныне в мировом фонде - первые сотни
изобретений, причем больше
половины сделаны в России и бывшем
СССР.
Открывающееся
научно-техническое направление
"экспансивно" - сужу по моей
практике исследователя,
разработчика новых видов
продукции. У меня 160 изобретений
холодильная техника традиционная и
новая - экологически чистая;
транспортное машиностроение;
техническая акустика и
испытательная техника;
микронагнетатели с минимальным
числом подвижных частей, либо без
подвижных частей для работы в
невесомости и др. И уже больше
половины изобретений и проектов
относятся именно к многоцелевой
вихревой холодильной технике -
абсолютно безынерционным и
безотказным в работе, дешевым в
производстве, необслуживаемым в
эксплуатации воздухоохладителям -
для всех отраслей машиностроения,
пищевой промышленности и сельского
хозяйства, транспорта и
испытательной техники.
Мои диссертанты защитили
кандидатские диссертации именно по
вихревым трубам. Промышленные
достижения последних лет в этой же
области - вопреки состоянию
российской экономики. Область так
молода, что многие "не
успевают" - все еще считают
вихревую трубу лишь лабораторным
чудом.
А это не только холодильная
машина массового промышленного
применения. При исследовании
попутно "обнаружено" -
вихревую трубу можно так
реконструировать, что она станет:
элементарным вакуумирующим
устройством (до 0,01 атм.) для
цветной металлургии;
компонентным разделителем
для газовой промышленности и
производства аммиака;
каплеотделителем и
осушителем для магистралей
сжатого воздуха;
источником мощного (до 162
децибел) акустического
излучения для испытательной
техники и интенсификации
технологических процессов;
источником
труднообъяснимого свечения
ядра вихря,
а также, кажется, источником
рентгеновского излучения,
гравитационных аномалий и
многого другого - на радость
физикам, занимающимся
фундаментальными
исследованиями.
Торнадо в атмосфере, рукотворный
смерч в трубе - это многофакторное
чудо, как видим, поставившее перед
исследователями сотни вопросов на
годы вперед. Но мы его уже
"запрягли".
Выделим в нем сначала только
"температурную" составляющую -
эффект Ранка: даже простейшая
вихревая труба, питаемая сжатым
воздухом от заводской пневмосети
(как дополнительный потребитель,
ради которого не нужно приобретать
и устанавливать воздушный
компрессор!), позволяет получить
холодный воздушный поток с
температурой от +15 С до -50 С и
горячий - с температурой от +50 С до
+110 С.
Естественно, множество заводских
технологических задач могут быть
успешно решены посредством
различных вариантов устройства.
Потребовалось "немногое" -
доказать это на практике. Перейти
от обоснованных ожиданий к
реальным промышленно значимым
результатам. Нужен был импульс,
чтобы начался самоорганизующийся
процесс экспансии вихревой
техники. Техники "для любого
завода", а не только для
аэрокосмической промышленности,
первой оценившей достоинства
вихревых труб.
Чтобы создать импульс, лет 10...12
назад шестидесяти (!) заводам
безвозмездно переданы рабочие
чертежи на оригинальные
охладители-нагреватели воздуха. И
первые партии аппаратов для нужд
самих заводов-изготовителей были
выпущены в г. Заволжье, Ленинграде
(ЦНПО "Ленинец"", ЛМЗ и
мн.др.), Вильнюсе, Минске, Улан-Удэ,
Новосибирске и др.
Параллельно этому несколько
предприятий наладили серийный
выпуск многоцелевых
"Микрокондиционеров Азарова":
в г. Кириши - с 1986 г., Калуге - с 1988 г.,
Ростове-на-Дону (два завода) - с 1990 г.
и т.д.
Одно из первых "громких"
применений произошло на Заволжском
заводе "Автодвигатель". Здесь
на грандиозной автоматической
линии "Рено-2" (210 единиц
оборудования, связанного в
безлюдную технологическую цепочку)
на все 17 микропроцессорных шкафов
управления линией установили мои
охладители. И производство головок
цилиндра стало действительно
безлюдным: несмотря на летнюю жару
в цехе, исчезли перегревы
электроники, ложные команды ее и
брак продукции, простои и ремонты
линии. При ничтожных затратах на
вихревые охладители годовая
производительность линии возросла
на 12,67%, что равнозначно
дополнительной работе линии в
течение 1,5 месяцев в год (при
отсутствии указанных выше потерь).
Ныне число заводов-пользователей
на территории бывшего СССР более 500
в 160 городах; в России - более 263
заводов. Процесс только начинается,
пользователи распределены
неравномерно: Санкт-Петербург - 44
завода; Москва - 48; Волгоград -16;
Нижний Новгород -18; Воронеж - 7;
Луганск - 6; Запорожье - 8; Киев -8;
Ростов-на-Дону -18; Самара -5; Саратов
-б; Екатеринбург - 5; Ташкент - 4;
Челябинск - 5 ...Латвия - 3; Литва - 3;
Эстония - 3... и т.д.
Из числа российских
пользователей 42% заводов
приходится на радиоэлектронную
промышленность, приборостроение,
энергомашиностроение и
нефтехимическое машиностроение; 10%
- на полиграфию и переработку
пластмасс; 10% - на хлебокомбинаты,
молочные заводы, кондитерские
фабрики, агрофирмы и т.д.
Восемь лет назад большинство
приходилось на все отрасли
машиностроения. Ныне вновь
появляющиеся пользователи -
пищевые и подобные производства:
например, в Петербурге АО
"Нева", в Нижнем Новгороде
хлебозаводы ј5 и ј11, в Волгограде -
Бисквитная фабрика и т.д.
Иными словами, идет
"приземление"
научно-изобретательского задела,
ранее накопленного нами в
аэрокосмической промышленности.
Остается сожалеть, что широкая
"наземная" апробация
вихревого эффекта совпала со
временем, когда множество
российских предприятий работают в
полсилы.
Вихревые воздухоохладители
незаменимы там, где громоздкий,
дорогой и требующий
квалифицированного обслуживания
фреоновый кондиционер поставить
немыслимо:
в покрасочных камерах и на
гальванических участках;
в горячих цехах
металлургической и цементной
промышленности;
в хлебопекарной зоне и мн. др.
Появление новых технологий с
мощными "точечными"
тепловыделениями требует
"точечных" необслуживаемых
генераторов холода, и миниатюрные
вихревые трубы - вне конкуренции
при экстремальных условиях
эксплуатации. Нетрудно предвидеть
тот день, когда вихревое
холодильное машиностроение станет
привычной и важной частью
холодильной отрасли - той ее частью,
что не зависит от парниковых и
озоноразрушающих газов.
И Россия сможет выполнить
международные обязательства по
исключению глобального
экологического ущерба от
холодильной техники. Чтобы
приблизить этот день, разработан
"Проект А" - новое поколение
воздушных микрокондиционеров для
промышленности, транспорта,
сельского хозяйства. Это 12 изделий
холодопроизводительностью от 0,1 до
4,0 кВт, массой от 0,15 до кГ (см.
подробнее Web site: http://www.cool.mb.ca/~azarov).
Изготовитель будет выбран не
случайным образом, как раньше, а по
конкурсу. Перспектива же такова:
вслед за "Проектом А" появятся
аппараты, которые впервые не
потребуют ни компрессора, ни
сжатого воздуха.
Это будет уже другая глава в
истории вихревой техники - глава о
массовых переносных кондиционерах
для автомобиля и для дома, о
"чистых" двигателях,
приводимых во вращение при
обогреве их поверхности (например,
от солнечного концентратора), о
"чистой" теплохладоэнергетике
будущего.
Разрабатывая ее, мы с уважением
называем трех первых русских
исследователей вихревого эффекта:
профессоров В.С. Мартыновского, В.П.
Алексеева и А.П. Меркулова.
Демиург, N2, 1998
Главная страница 