Способ концентрации и передачи энергии в различных средах

 

Способ концентрации и передачи энергии относится к энергетике. Способ предусматривает создание механических колебаний в среде, свободное прохождение ультразвукового излучения, через среду пропускают электромагнитное излучение от источника СВЧ. Дальность концентрации энергии и мощности образуемой в среде ударной волны регулируют мощностями и частотой излучения механических колебаний, ультразвукового и электромагнитного излучения. Способ позволяет увеличить мощность энергии, скорость, дальность ее распространения.

Предлагаемое изобретение относится к энергетике.

Известны способы повышения скорости потока путем снижения трения в трубопроводах [1]. Но эти способы обладают невысоким КПД.

Известен способ концентрации энергии механических колебаний на расстоянии [2], состоящий в использовании магнитострикционных вибраторов и генераторов для воздействия на среду.

Известен также способ комбинированного воздействия на различные среды, предусматривающий электромагнитное ультразвуковое воздействие [3]. Однако указанный способ не обеспечивает передачу энергии большой мощности в различных средах. Особенно он малоэффективен при использовании в вязких средах. Концентрации и передачи энергии недостаточны на значительном расстоянии.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение мощности концентрируемой энергии, скорости и дальности ее передачи в различных средах.

Это достигается тем, что в известном способе для увеличения скорости потока электромагнитное излучение пропускают от источника СВЧ.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что для создания электромагнитного излучения используют источник СВЧ.

Таким образом, на среду оказывают воздействие механические колебания, ультразвуковое излучение и электромагнитное излучение от источника СВЧ.

В среде возникает ударная волна, передающая энергию. Мощность концентрируемой энергии, скорость и дальность ее передачи возрастают в десятки раз.

Дальность концентрации энергии и мощность образуемой ударной волны регулируют изменение мощности и частоты вибратора механических колебаний, ультразвукового излучателя и излучателя СВЧ.

Для осуществления способа концентрации и передачи энергии используют, например, устройство, содержащее вибратор с ультразвуковым излучателем, соосно с которым устанавливают излучатель СВЧ, соединенный с генератором электромагнитных колебаний.

Под действием механических колебаний в среде возникает звуковое поле, характеризующееся плотностью звуковой энергии. В среде распространяется продольная звуковая волна, образующая сгущения и разрежения. Под действием ультразвукового излучения усиливается частота механических колебаний звукового поля. Излучатель работает как излучатель бегущей волны, определяющий дисперсию механических колебаний и фокусирующий ее энергию в точку. Плотность звуковой энергии и плотность среды в луче ультразвука в точке фокусировки возрастает, и возникает акустическая кавитация. В ультразвуковом поле происходит рост пузырьков из имеющихся субмикроскопических зародышей газа и пара, которые начинают пульсировать с частотой ультразвука и захлопываются в положительной фазе давления. При захлопывании пузырьков газа возникают большие локальные давления, образующие сферические ударные волны. Эти ударные волны, распространяясь по направлению излучения, ускоряют движение сгущений звукового поля, а это приводит к резкому падению давления и понижению температуры. Согласно эффекту Ранка, понижение температуры и давления обеспечивает движение среды перед излучателем.

Согласно молекулярно-кинетической теории Френкеля, частота молекулярного движения возрастает, что приводит к уменьшению трения, а увеличение периода собственных колебаний молекул снижает вязкость среды, способствует лучшему прохождению механических колебаний, увеличивает распространение электромагнитных СВЧ-колебаний в среде.

Предлагаемый способ обеспечивает разогрев среды и может быть использован в различных областях, например, повышает экономичность использования трубопроводов в районах Крайнего Севера и Западной Сибири. Увеличение скорости подъема и перекачки текучей среды позволяет избежать разрывов трубопроводов, улучшить экологию. Способ может найти применение в различных технологических процессах.

Формула изобретения

Способ концентрации и передачи энергии в различных средах, включающий создание механических колебаний в среде, свободное прохождение через них ультразвукового излучения, а также пропускание через среду электромагнитного излучения, отличающийся тем, что электромагнитное излучение пропускают от источника СВЧ, причем дальность концентрации энергии и мощность образуемой в среде ударной волны регулируют мощностями и частотой излучения механических колебаний ультразвукового и электромагнитного излучения.