научная статья по теме ЗАГАДКИ И ТАИНЫ ВОДЫ Энергетика

Текст научной статьи на тему «ЗАГАДКИ И ТАИНЫ ВОДЫ»

Как видно из рис. 2-4, отличия в экономической эффективности при разных коэффициентах загрузки трансформатора невелики.

Также был выполнен расчёт чистого дисконтированного дохода NPV для трансформатора АТМГ-400/10, ставка дисконтирования была принята равной 7%, в качестве дохода рассматривалась годовая экономия от использования новой конструкции маг-нитопровода по сравнению с традиционной. Результаты представлены на рис. 5, из которого видно, что окупаемость разницы в цене традиционного и инновационного трансформаторов за счёт экономии на потерях наступает уже на 6 году эксплуатации, а полной стоимости - на 15-ом.

В сложившихся условиях очевидна необходимость осуществления мероприятий по исключению недостоверных данных о потерях мощности в паспортах трансформаторов и особенно в тендерной документации. К таким мероприятиям следует отнести обязательную проверку(измерение при участии покупателя и продавца) аттестованной лабораторией названных выше параметров, а также последующие жёсткие санкции к поставщику трансформаторов с реальными потерями энергии, превышающими значения, указанные в паспортных или тендерных документах.

Из результатов расчёта делается конечный вывод относительно конкретной ситуации с заменой распределительных трансформаторов, на основании чего и составляется требуемый план-график. В среднем затраты на замену окупаются за 5-7 лет.

звгваки и тайны ВОДЫ

Кандидат технических наук Н.Н. ПРОХОРЕНКО

Свойства воды, её поведение в различных условиях, её влияние на природные процессы полны тайн и загадок. Очень хочется хоть немного их разгадать, объяснить и использовать в своей созидательной практике. Здесь оказалась весьма полезной кластерная теория строения воды1.

Загадки и тайны. Целый букет загадок можно обнаружить, рассматривая свойства воды вдоль последовательности магических температур: 0 °С ^ 4 °С ^ 15 °С ^ 30 °С ^ 45 °С ^ 60 °С ^ 100 °С (начиная с третьей температуры они на самом деле имеют разброс ±(2-3) °С).

При 0 °С и нормальном давлении происходит фазовый переход, вода становится твёрдой. И почему-то плотность льда меньше плотности жидкой воды, лёд плавает на поверхности жидкой воды. При 4 °С оказывается, что плотность воды максимальна и коэффициент сжимаемости, соответственно, минимален.

Эти два обстоятельства позволяют понять механизм самоочищения проточных водоёмов. Действительно, когда температура воздуха над поверхностью озера Байкал становится минусовой, поверхностный слой воды охлаждается до температуры 0 °С, начинается фазовый переход и образуется слой льда. Толщина слоя увеличивается. Почти равновесный режим фазового перехода, кристаллизации воды, приводит к тому, что все примеси, ранее растворённые в жидкости, начинают вытесняться на границу раздела фаз. И это ещё одна загадка.

Но продолжим рассмотрение процесса. Химический состав образовавшегося льда соответствует составу почти чистой воды. Толщина льда на Байкале зимой может достигать 3 м. Все примеси собираются в окрестности раздела фаз, их концентрация растёт. И если озеро

1 Сколунов А.В. Геометрия воды и льда. Микроструктура и свойства воды и льда в рамках кластерно-гиро-скопической модели. М.: Компания Спутник+. 2005.

50

© Н. Н. Прохоренко

Приглашаем к разговору

проточное, то примеси выносятся из водоёма. Единственная река, вытекающая из Байкала, Ангара, выносит из него примеси и всякий химический мусор. Таков механизм самоочистки этого озера.

На границе раздела вода-лёд температура 0 °С. Естественно, где-то ниже будет температура 4 °С, при которой у воды максимальная плотность. Начинается свободная конвекция в объёме: масса "тяжёлой" воды начинает движение вниз. В результате теплообмена с окружающей "лёгкой" водой, "тяжёлая" вода легчает, а общая температура смеси уменьшается. В конце концов, на дне собирается "тяжёлая" вода, образуется толстый слой такой воды, в котором вполне возможно существование бактерий, простейших организмов, водорослей, рыб. Следовательно, несмотря на жестокие морозы над поверхностью льда, жизнь в водоёме не умирает.

Далее рассмотрим интервал температур (15-30) °С. Его середина 22.5 °С. Такая температура наиболее благоприятна для растений, холоднокровных животных и насекомых. Опытные бабушки утверждают, что огурцы начинают расти, цвести и плодоносить, если температура воздуха ночью выше 17 °С. Комары, оводы, слепни пожирают теплокровных существ. Но когда температура воздуха приближается к границам указанного интервала, насекомые куда-то исчезают. Однажды автор статьи спустился в подвал своего дачного домика и увидел на прохладной бетонной стенке фундамента толстый слой комаров. Эти друзья сидели на стенке совершенно неподвижно. Заметим, что на улице стояла жара 32 °С. Что-то произошло с комарами, и они впали в кому. Что именно?

Теперь рассмотрим интервал температуры (30-45) °С. Середина интервала 37.5 °С. Напомним, что подмышкой у человека нормальной считается температура 36.6 °С. Личный опыт каждого из нас показывает, что как только температура, измеренная градусником становится выше, так человеку становится плохо, голова перестаёт соображать, наступает слабость. А при температуре близкой к 40 °С человек приходит в состояние комы, теря-

ет сознание, начинается аритмия сердца, нарушается ритм дыхания. Далее - клиническая смерть. Когда у заболевшего человека поднимается температура, опытные бабуси и медсёстры в больницах кладут ему на голову мокрое холодное полотенце или грелку со льдом. Опять - зачем и почему? Интуитивно приходит в голову мысль, что в случае и с комарами, и с человеком происходит разрушение нервной системы. Но каков механизм этого разрушения?

Если молодая девушка решила посидеть на камне, на бетонной ступеньке или на подоконнике с температурой поверхности ниже 30 °С, то примерно через 5 минут начнётся необратимый процесс изменения структуры воды в её детородных органах. Бесплодие или разные патологии плода обеспечены. Затем придётся платить бешеные гонорары врачам-гинекологам, которые хорошо знают, что они бессильны. Юношам и мужчинам тоже не стоит простужать свою простату.

Невозможно удержаться и не рассказать один случай. Дело было во времена, когда младореформаторы реформировали страну, её экономику. Один ловкий "товарищ директор" "прихватизировал" оптовую овощную базу. Но вот беда - все склады были забиты репчатым луком, девать его было некуда, да ещё он начал потихоньку гнить. Разор! Но вот молодой бизнесмен узнал, что на Севере и в Сибири готовы покупать его лук, но в сухом виде для сохранности. Надо сушить лук! Среди рабочих овощной базы был наш бывший аспирант, кандидат технических наук (безработица, семья кушать хочет, 15 наука стала ненужной). Директор базы й поручил ему создать установку для суш- £ ки лука. Установку сделали из досок и I фанеры столяры базы. Стали запускать 2 установку, но раз за разом никакой суш- £ ки не получалось, а из сушилки вытекала 1 коричневая густая масса с запахом мер- ^ каптана2. Стало ясно, что без науки не | обойтись! "Кухонные" представления не § работают. «

Наш бывший аспирант обратился к ав- | тору статьи за помощью. Приезжаю, смот- | рю, нюхаю. И просто поразился: это что

2 Меркаптаны - сернистые аналоги спиртов.

Атом кислорода

Рис. 1.

Геометрия мономолекулы воды.

же надо сделать с луком, его углеводами и белками, как же надо их растерзать на фрагменты, чтобы образовался меркаптан? Оказывается, сушили резаный лук дымовыми газами с начальной температурой 70 °С. Сразу стало ясно (см. цепочку температур выше), что при нагреве до 70 °С вода в луке три раза меняла своё состояние и разрушала всё, что есть в этом луке. Было очевидно, что сушить лук надо при температуре ниже 30 °С. Но сразу сказать об этом новорождённому бизнесмену нельзя, он подумает, что платить мне не за что, так всё просто. Поэтому я потребовал месяц для изучения проблемы, проведения расчётов. А через месяц рекомендовал нашему бывшему аспиранту температуру сушки. Через неделю установка нормально заработала, автор (тоже безработный) получил свои два "лимона" и большой пакет сушёного лука (жена полгода варила борщи). Наука, как всегда, победила! ю Попытки разобраться. Начнём от I "печки", то есть со школьных знаний. £ Атомный номер химическо-| го элемента водорода - 1. § Следовательно, атом водо-® рода содержит один протон | и на его орбите находится

® II"

один электрон. Но устой-| чивое число электронов § на орбите равно 2, поэтому

0 атом водорода стремится Ц забрать у какого-нибудь

1 атома ещё один электрон. р Химики говорят в такой ситуации, что атом водорода является акцептором элек-

тронов и всюду ищет донора. Атомный номер кислорода - 16. Это значит, что атом кислорода содержит 16 протонов и 16 электронов. Последние располагаются на трёх орбитах в количестве 2+8+6. Устойчивое число электронов на последней орбите равно 8, то есть атом кислорода тоже является акцептором электронов и всюду ищет доноров. При встрече молекул О2 и Н2 кислород захватывает 2 электрона у двух атомов водорода. Потенциальная энергия системы (ОН2)1 уменьшилась, а два протона связываются с атомом кислорода. Важно отметить, что атом кислорода "удовлетворён", а атомы водорода по-прежнему остались акцепторами.

В соответствии с упомянутой выше работой (см. сноску 1), геометрию мономолекулы (ОН2)1 (далее всюду ММ) представим на рис 1. На этом рисунке точка О - центр тяжести трёх атомов. Направление осей координат произвольное. В указанной работе моменты инерции системы относительно осей координат рассчитаны, получен вектор момента инерции. Таким образом, ММ является асимметричным волчком. Вращение происходит вокруг вектора момента инерции, сам вектор момента инерции тоже вращается (прецессия волчка). Рассчитана также величина угловой скорости вращения волчка: ~(0 °С) = 12.8 • 10+9 Гц, ~(100 °С) = = 116.1 • 10+9 Гц. Оказалось, что геометрия ММ сильно зависит от внешних воздействий, от подвода или отвода энергии из внешней среды. Протоны могут быть бли-

Рис. 2.

Геометрия мономолекулы (ОН2)1 в зависимости от фазового состояния.

сделать их равными по модулю и противоположн

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»