Turnul solar cu depresiune: aspecte științifice și tehnice de François MAUGIS, Asociația pentru Mediul Energetic. (din probele furnizate de Firma SUMATEL)
1. Introducere
Principiul de funcționare al turnului de vid al profesorului francez Edgard NAZARE pe care îl botezase „turn vortex” sau „centrală aerotermică” (pentru a fi comparat cu „Motorul cu vortex atmosferic” al inginerului canadian Louis MICHAUD), poate fi abordat din două unghiuri diferite: abordarea „termodinamică” sau abordarea „mecanicii fluidelor”.
1.1. Abordarea termodinamică (principiul Carnot)
Plecăm de la faptul că diferența de temperatură dintre straturile superioare și inferioare ale atmosferei, induce o eficiență a ciclului (câteva%) care se aplică unei cantități de căldură evacuată de turn în funcție de mărimea acestuia și de viteză. aer în creștere. În general, aceasta oferă puterea mecanică recuperabilă. Desigur, o serie de parametri modifică aceste calcule, dar ghidul este acolo. Prin urmare, NAZARE încheie spunând că, dacă echilibrul arhimedean este la o altitudine dată, există o temperatură de stare.
Diferența dintre temperatura aerului la nivelul solului (la intrarea în turn) și temperatura aerului la altitudine, la nivelul de echilibru (în vârful fenomenului de învârtire) constituie, așadar, ciclul Carnot. .
1.2. Abordarea „mecanicii fluidelor” (ecuația lui Bernoulli)
Plecăm de la faptul că atmosfera de la sol are o curbă de stare (temperatură și umiditate) care induce sau nu o celulă convectivă (nor). Turnul este prezent doar pentru a transforma celula convectivă într-un fenomen vortex. În natură, acest vortex poate fi stabilit numai în condiții specifice. Dacă aceste condiții precise nu sunt îndeplinite, avem doar „bule convective” dezordonate. Este ecuația Bernoulli asociată cu calculele „căderii de presiune și straturilor limită” care dă puterea mecanică a sistemului în funcție de curba de stare a atmosferei.
1.3. Rezultatele acestor două abordări
Compania SUMATEL (evocat în acest document) a lucrat ani de zile cu profesorul NAZARE la abordarea „Carnot”. Apoi a lucrat la abordarea „mecanicii fluidelor” cu curba de stare a atmosferei. În ambele cazuri, a obținut rezultate de putere mecanică foarte similare. Prin confirmarea realității primelor ipoteze, această consistență a rezultatelor a întărit compania SUMATEL în urmărirea proiectului și a eforturilor de cercetare și dezvoltare.
Prototipul turnului solar Vortex realizat de Sumatel
2. Mod de operare
Diferența de temperatură dintre aerul de la altitudine (partea superioară a tubului atmosferic) și aerul de la baza turnului este cea care operează sistemul. Nu este, așa cum s-a spus uneori din greșeală, diferența de temperatură dintre bază și vârful turnului propriu-zis.
Turnul vortex exploatează „o bulă termică naturală” și, prin urmare, diferența dintre densitatea aerului care intră la baza turnului și densitatea aerului din vârful snorkelului. Rotația acestei mase de aer face posibilă constituirea unui coș de fum „fictiv” (tuba sau coloana de aer rotativ) de înălțime mult mai mare decât cea a turnului (coș de fum real), care izolează fenomenul de lege. „Altitudine-presiune-temperatură” și, prin urmare, induce o altitudine de echilibru.
Puterea turnului (mecanica fludurilor Bernoulli) depinde doar de produs: „diferența de densitate în înălțime a tubei”.
Diferența de temperatură dintre aerul de la sol și aerul din vârful tubului este cea care determină rata de creștere a aerului.
Calculele lui NAZARE, cele ale SUMATEL, precum și cele încredințate „XJunior” și „Partener de matematică”, confirmă respectarea regulilor generale menționate mai sus. Turnul vortex funcționează ca un fenomen atmosferic natural și urmează aceleași reguli și aceleași legi matematice ca și cele aplicate acestor fenomene.
Până în prezent, iată ce s-a demonstrat:
- fenomenul poate începe singur sau artificial
- fenomenul poate fi autosustenabil
- fenomenul urcă în atmosferă
- sensul de rotație nu contează (aproape zero Coriolis)
- O masă de aer mare permite stabilitatea și puterea fenomenului și înălțimea snorkelului
- Doar curba de stare a atmosferei (temperatura-umiditate) și curbele adiabatice și pseudo-adiabatice reglează fenomenul.
- Fenomenul produce o putere mecanică semnificativă din care doar o parte poate fi exploatată (sub durere de sufocare)
- fenomenul produce apă de condens în turn, dar în cantități mici (debit bifazic)
- fenomenul produce frig în cantități mari (mai puțin de 0 ° C în vârtejul din interiorul turnului)
- fenomenul creează nori de altitudine (în funcție de curba de stare a atmosferei) și, în anumite condiții, ploaie
Evoluțiile comparativ cu proiectul inițial al profesorului Nazare
Observațiile indicate mai sus au determinat SUMATEL să modifice geometria turnului prin modificarea raportului dintre cele două secțiuni de trecere a aerului (la baza turnului și la gâtul venturi).
Pentru Nazare, a trebuit să avem o secțiune de admisie a aerului de zece ori mai mare decât secțiunea gâtului venturi, SUMATEL a readus acest raport la 7.
Pentru un turn de 300m care ar fi dimensiunea unui prim prototip operațional și cu adevărat demonstrativ, fluxul de aer ar fi 130 tone / secundă pentru o deltă de temperatură (diferența de temperatură între intrarea de aer la baza turnul și vârful fenomenului de vârtej) de 30 ° C și un conținut de umiditate de 85%. În acest caz, puterea mecanică exploatabilă ar fi 250MW, viteza aerului ar fi 4m / s la intrarea turnului la nivelul solului și 200 m / s (notă: mai mult decât 700 km / h !!) la pasul Venturi (diametrul 50 m în loc de 30 calculat de Nazare) pentru o inerție de 100 t / s.
Având în vedere dimensiunea acestor turnuri și tulburările atmosferice generate local, (nor, ploaie sau ploaie, răcirea aerului pe 2 3 km în jurul turnului), este de la sine înțeles, așa cum a spus Nazare, că acestea vor fi amplasate departe de zonele construite și, desigur, în regiunile fierbinți.
Citește mai mult:
- Informații despre lucrările lui SUMATEL
- Descărcați rapoarte și fișiere pe turnurile solare
- Date de contact ale Asociației pentru Mediu pentru Energie:
Asociatia Mediu Energetic
Șoseaua 7 Fontaine Chaalis
60300 MONTLOGNON
energie.environnement@wanadoo.fr