МГД генератор с предионизацией

[Nessen7]

Хотелось бы узнать насколько эффективной может быть
система, в которой топливная смесь или же выхлопные газы.
облучаются мощными электронными пучками для придания
заряда, а затем пропускаются через магнитный канал как в МГД генераторе? Какие проблемы могут возникнуть в такой системе?
Подразумевается, что система не должна использовать щелочные
присадки или инертные газы.

[Евгений Машеров]

Крайне низкий К.П.Д. Расход энергии на ионизацию будет колоссален.

[Nessen7]

Цитата:

Крайне низкий К.П.Д. Расход энергии на ионизацию будет колоссален.

Правда? Читал, что образование некоторого пространственного заряда в выхлопных газах, возможно даже при естественных
условиях.
http://www.ionization.ru/issue/iss36.htm
И каким-то гигантским расходом энергии это, надо полагать, не сопровождается.Нельзя ли привеси какие-то приблизительные расчеты? И что именно вы имели под ионизацией? Распад атомов на протоны и электроны? Но является ли это обязательным?

[Евгений Машеров]

Ну, Вы, наверно, раз интересуетесь тематикой МГД-генераторов, знаете, что щелочные присадки там для того, чтобы снизить температуру, необходимую для ионизации, с $10000^oC$ до примерно $2300^oC$
Для азота, скажем, энергия ионизации $1402.3 kJ·mol^{−1}$. Для натрия (в расчёте на моль) почти втрое ниже.
В общем, расход энергии будет весьма солиден, причём ионы начнут быстро рекомбинировать, пока их концентрация не упадёт до малой величины, недостаточной для работы генератора.

[Nessen7]

Я имел в виду, в своем предположении, устройство работающее сходно с ДВС, то есть короткими импульсами.Кроме того, распад
самого вещества на ионы и электроны не подразумевается, а просто оно облучается электронами для придания ему пространственного заряда причем одного знака.Так что рекомбинация зарядов не происходит в принципе.
Еще вопрос:
как я понимаю, распад вещества возможен не только на протоны и электроны, но и как у воды, на гидроксильные ионы и протоны.
Последняя реакция требует меньших затрат энергии чем классическая в МГД генераторе?

[Евгений Машеров]

Ну, во-первых, вариант придания нескомпенсированного заряда можно сразу исключить. Сила отталкивания попросту разорвёт установку. Оценим грубо.
В описаниях промышленных МГД-генераторов упоминалось, что доля присадки порядка 1%. Какая её часть ионизировалась - примем, что 10%. То есть 0.001 ионов к общему числу атомов. Вспоминая значения числа Авогадро и заряда электрона, получим порядка 100 кулон на моль. Положим, что у нас всего два моля газа, разнесённые на метр. Тогда сила отталкивания будет порядка ста триллионов Ньютонов (или, перейдя к внесистемным единицам, 10 миллиардов тонн-силы). А ведь и вещества будет больше двух молей (моль газа, напомню, при атмосферном давлении 22.4 литра, а там давление повыше будет), и расстояния меньше (а сила в законе Кулона обратно пропорциональна квадрату расстояния).
То есть надо иметь равное число противоположных зарядов. Они при этом будут беспрестанно рекомбинировать. И их надо возобновлять. А расход энергии на это я приводил.

[Nessen7]

Читал утверждения о том, что существует якобы такая штука как
резонансная частота.Дескать, если облучить воду инфракрасным
излучением определенной частоты, то она начнет диссоциировать
на ионы ОН- и Н+.Выхлопные газы-это преимущественно вода.
Если в МГД генераторе подсветить выхлоп инфракрасным излучением может ли это работать как катализатор и в совокупности с магнитами создать разноименные заряды?

[Nessen7]

По поводу нескомпенсированного заряда.Читал, что существует
еще такая вещь как электрогидродинамический генератор.Он как раз и использует циклирующую заряженную жидкость в качестве ротора.Выдает высокие напряжения.Предлагался в свое время как альтернатива МГД генератору.Почему там не происходит взрыва установки? Заряд там ведь нескомпенсированный?

[Евгений Машеров]

1. Магниты создать разноимённые заряды не помогут. Статически заряженные электроды - смогут. Но очень быстро наступит равновесие.
2. Резонансные частоты поглощения существуют. Это те частоты, на которых поглощение и тем самым нагрев молекул газа велик. Ионизировать воду "резонансной частотой инфракрасного излучения" вряд ли возможно.
3. Выхлопные газы это преимущественно азот, водяной пар делит 2-3 места с углекислым газом.
4.

Цитата:

При испытании первой опытной модели электрогидродинамического генератора, созданной в Англии, обнаружилась любопытная вещь. По мере того, как заряд накапливается на коллекторе, его электрическое поле все сильнее и сильнее сопротивляется притоку новых зарядов. Потом наступает момент, когда заряды вовсе перестают достигать коллектора и начинают скапливаться на выходе из инжектора. А поскольку одноименные заряды отталкиваются друг от друга, они начинают двигаться к стенкам трубы и в конце концов разрывают ее.

http://www.electrolibrary.info/history/statik.htm
При этом надо иметь в виду, что заряд крошечный. И К.П.Д. реальной установки крошечный, она не для промышленной выработки энергии, а для высокого напряжения, альтернатива генераторам Ван-де-Граафа.

[Nessen7]

Цитата:

Резонансные частоты поглощения существуют. Это те частоты, на которых поглощение и тем самым нагрев молекул газа велик. Ионизировать воду "резонансной частотой инфракрасного излучения" вряд ли возможно.

А почему?Я было подумал, что резонансная частота действует подобно катализатору, т.е. позволяет ионизировать без значительных затрат энергии.Ведь удается же это платине и другим химическим катализаторам.И в принципе действия последних наверняка тоже есть какой-то физический принцип связанный с эл.-маг. полями.Вот я и подумал, может ли быть какое-то излучение, которое бы катализировало ионизацию водяного пара азота или углекислого газа.

[Евгений Машеров]

Катализаторы равновесия не смещают. Только ускоряют реакции.

[Nessen7]

Хотелось бы узнать ваше мнение, какие методы преобразования
тепла или кинетической энергии газов вы считаете перспективными? Можно ли создать что-то с КПД в 50%?

Цитата:

Катализаторы равновесия не смещают. Только ускоряют реакции.

Ну, не знаю.В топливном элементе платина диссоциирует атом водорода на протон и электрон.Затем протон движется через проводник к катоду.Силы которые притягивают протон и электрон к катоду являются по сути электромагнитными и измеряются потенциалом.Если представить что вместо катода на ионизированный водород воздействуют сильные магнитные поля которые существуют в МГД генераторе и растягивают протон и электрон в разных направлениях то это не сможет создать разделение зарядов?

[Евгений Машеров]

0. Топливные элементы?
1. На неподвижные заряды магнитные поля не действуют. А на подвижные - так это и есть принцип МГД-генератора. Но сперва они должны там появиться. В каком-то количестве они существуют и при малой температуре. Но непрерывно рекомбинируют. Либо высокая температура (для указанных газов без дополнительных присадок - 6000-10000 градусов), либо легкоионизирующиеся присадки, либо, как Вы предлагаете, ионизация излучением. Но в силу рекомбинации ионов ионизировать надо беспрерывно, и, по всей видимости, потребная для этого энергия на порядок, если не на два, превышает снимаемую с генератора.

[Nessen7]

Цитата:

А на подвижные - так это и есть принцип МГД-генератора.

Это я и имел в виду.Я подумал, что ионизацию достаточно ``катализировать`` пока пар проходит сквозь канал, а дальше магниты сами помогут.Как насчет пикосекундных лазеров?В лазерном термояде, лазер способен способен нагреть мишень до 100 млн. градусов.И при этом не потребляет такое уже гигантское количество энергии.На этом принцип и основан.А в МГД г.-ре температура на 4 порядка ниже.И откуда уверенность, что ионизировать водяной пар резонансным инфракрасным излучением не получится?Можно какие-то расчеты привести?

[Евгений Машеров]

Цитата:

энергия разрыва связи HO—H в молекуле воды, т. е. тепловой эффект реакции H2O = HO + H равен 495 кдж/моль,

http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%AD%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F%20%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D1%81%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%B8/

Потенциал ионизации воды 12.2 Эв.
http://www.xumuk.ru/kv/5.html

Цитата:

Кванты видимого света обладают энергиями в 2-3 эв

http://www.bibliotekar.ru/astronomia/101.htm

Ультрафиолет - возможно. Но расход энергии приведен выше. Моль воды, напомню, 18 граммов. Иначе говоря, на ионизацию литра воды нужна энергия литра бензина.