Коврик-убийца, или электроплита в кармане

Лауреаты Нобелевской премии разработали сверхпроводники, в которых ток совершенно не выделяет тепло. А вот придумать «сверхтепловики», в которых вся электрическая энергия переходит в полезное тепло, никто не догадался. Подумайте, почему ТЭНы ваших обогревателей накалены до предела, потребляют немалое количество электроэнергии, а вы ощущаете лишь слабенькие тепловые ватты в холодных квартирах? Как и куда уходит энергия? С тепловыми тайнами решили разобраться преподаватели кафедры тепловых двигателей Рязанского военного автомобильного института (РВАИ). Из физики мы знаем, что тепло передается всего тремя способами: контактным, конвективным и лучеиспусканием. Понятно, что чем больше площадь для теплового контакта, конвекции и лучей, тем больше тепла передается от нагревателя к потребителям и тем быстрее это происходит. Но площадь вольфрамовой или нихромовой проволоки ТЭНа в масштабах помещения ничтожно мала, а посредники ТЭНа в виде кварцевого песка, керамики, масла и др. наполнителей являются не столько теплопередатчиками, сколько теплоизоляторами. Поэтому на деле ТЭНы греют не столько помещение, сколько самих себя и быстро перегорают. Другая беда металлов ТЭНа - в большом количестве свободных электронов, которые летят между узлами кристаллических решеток без соударения с ними и выделения тепла. Именно такой «туннельный эффект» приводит к лишним киловаттам электрических потерь. В этом легко убедиться, включив в розетку даже самый современный и самый экономичный обогреватель. Выводы очевидны: необходимо применять аморфные обогреватели без «туннельного эффекта», в которых весь ток электронов идет на «раскачку» броуновского теплового движения структур нагревателя, тогда «скрытые» потери снизятся до 30 процентов. Далее, полученное тепло надо донести без «посредников» до потребителей, используя сильно развитые поверхности самих нагревателей. Тогда контактно-конвективные и лучевые потери снизятся в несколько раз за счет устранения обратного отражения и теплоизоляции «посредниками». По этим критериям были подобраны новые углеродно-волокнистые структуры (УВС), способные выдерживать на воздухе до 1000 градусов тепла и имеющие развитую поверхность с площадью, близкой к физическому пределу. Для справки. Пористая поверхность 1 грамма УВС составляет 2380 кв. метров. Поверхность одного грамма обычного углерода слоем в один атом равна 2600 кв. метров – это физический предел для углерода. При выборе оптимальной формы нагревателя из УВС остановились на лентах, сечение, плотность и длина которых позволяли легко выбрать нужную нам мощность при заданном напряжении источника тока: аккумулятор и генератор для автомобиля или электросеть для различных помещений. Сперва были разработаны тепловые приборы для автомобиля. Запуск промороженного двигателя внутреннего сгорания – проблема из проблем для всех водителей. Масло и антифриз греют кипятком и паром, лампами и факелами, ТЭНами. Это, помимо того, что небезопасно, расточительно и трудоемко, еще и выжигает присадки из масла и антифриза. Мы же придумали «Экватор-1» - электровариатор термический раздвижной. Катушка с пружиной и углеродной лентой установлена перед кратером ДВС и тросиком вытягивается под кратером, согревая масло и двигатель за 1,5 – 2 минуты перед запуском, а заодно согревает аккумулятор током 8А, что улучшает работу стартера. Чтобы все фракции топлива испарялись воздухом, был разработан бортовой ленточно-спиральный нагреватель «Блесна-1», который устанавливается в заборник «зима-лето» и всего за одну секунду согревает воздух карбюратора до 80-90 градусов при запуске. На морозе ниже 30 градусов ДВС с приборами «Экватор» и «Блесна» запускается с первой попытки. Затем были созданы такие приборы, как дистанционный подогреватель сидений автомобиля – «Посад-1», осушитель обуви «Конва» и эластичное покрытие «Поэлас-1» из композитов с использованием гибких и прочных углеродных лент. При этом «Поэлас-1» был разработан так, что его можно было выпускать не только в виде ковриков под ноги водителя и пассажиров, а также для прихожих офисов и квартир, но и в качестве настенных ковров, которые, кроме того, что согревают и устраняют влажность, еще и уничтожают все вредные бактерии и очищают воздух от пыли. Энергии от сети коврик потребляет не больше электролампочки. Для автомоек и бытовых приборов был изготовлен водонагреватель углеродный ленточно-канальный «Вулкан-1» в виде насадки на трубу с холодной водой (тут же превращаемую в горячую). Разработали даже электроплиту, которая включается через прикуриватель, раздвигается в виде гармошки под любое количество посуды и разогревает содержимое за 1-2 минуты прямо в салоне автомобиля. При отдыхе и ночлеге она превращается в калорифер без разрядки аккумулятора. Так приоткрылась тайна получения дешевого тепла. Теперь надо было решать задачу сохранения тепла, чтобы, как говорится, не пускать его на ветер. К сожалению, наши транспортные средства и недвижимость имеют слабую теплоизоляцию. С помощью тепловизора можно увидеть, что даже при недогретых паровых батареях через бетон и кирпич фасадов наших домов яркими пятнами уходит на улицу тепло. Измерения показали, что «хранителем» тепла могут и должны стать углеродные материалы, коэффициент теплоизоляции которых в 4 раза выше, чем у натуральной шерсти! С учетом этого факта мы разработали «Марс-1» - реагентно-селективную массу из отходов термопластиков с тепловым углеродно-альфолевым экраном. Тепловая панель «Марс-1» устанавливается за обыкновенную батарею и может работать в пассивном или активном режиме. Даже от недогретой батареи панель отражает в комнату 98 процентов тепла, поэтому температура повышается на 3-4 градуса в пассивном режиме. Если батареи холодные, то углеродные ленты панелей «Марс-1» подключаются последовательно к сети 220В и согревают батареи и помещение в активном режиме, одновременно отражая тепло в комнату. При этом они потребляют ток не более 2А и распределяют между собой безопасное напряжение до 24 В. Кроме «забатарейного» варианта панелей «Марс-1», который уже успешно применяют в Польше, у нас разработан напольный вариант тепловой панели-отопителя «Марс-2», успешно заменяющий дорогие и расточительные масляные калориферы и металлонагреватели. В верхнем углу панель «Марс-2» имеет переключатели мощности от 60 до 600 Вт и в зависимости от заданной программы способна обогреть любое помещение или транспорт. Не обошли вниманием мы также сауны и ванные. Для них можно использовать более мелкие панели – «Марс-3», которые легко наклеиваются на стены или кафель и делают их похожими на стенки термоса: отражают внутрь по всему объему инфракрасное излучение. Тепло практически не теряется, стены не запотевают, а пар остается сухим и свежим. Весьма полезным для обогрева различных технологических и бытовых объектов будет и тепловой вентилятор «Тевен-1», в котором штатный вентилятор дополнен ленточным углеродным нагревателем. Он мгновенно создает направленный поток горячего воздуха - так, что, включив его зимой в гараже, через 10-15 минут можно будет работать в рубашке. «Тевен-1» легко согреет моторный отсек и салон автомобиля перед поездкой зимой, сохранив вам бесплатные киловатты. Стоит отметить высокую надежность тепловых изделий из УВС, стойкость к агрессивным средам и полную пожаробезопасность. В изделиях нет раскаленных элементов, реабилитация температур достигается не тепловыми точками, а огромными поверхностями тепла. Сколько стоят такие чудеса теплотехники? Это тоже не тайна. УВС на два порядка легче и на порядок дешевле металлов. Например, углеродная лента для теплового вентилятора «Тевен-1» мощностью 600 Вт весит не более 15 граммов и стоит не дороже 1 руб. 80 коп. при цене 120 руб. за 1 кг. Ленты УВС напряжения 24 и 12 вольт еще дешевле.

Источник: Газета "Энергетика и промышленность РОССИИ"