Фундаментальные законы физики и развитие современной цивилизации

Анатолий Макаров

Фундаментальные законы физики и развитие современной цивилизации

Изложена информация о научном открытии автором фундаментальных законов физики, законов теплового излучения газовых объёмов электрических дуг и факелов печей, топок, камер сгорания. Научное открытие и разработанные на его основе методики расчета позволяют ученым, инженерам, конструкторам рассчитать теплообмен и совершенствовать конструкции электродуговых сталеплавильных и факельных нагревательных печей в металлургии, в различных отраслях промышленности, в том числе различных отраслях машиностроения, конструкции топок паровых котлов и камер сгорания газотурбинных установок в энергетике, камер сгорания газотурбинных двигателей в авиации, сэкономить млн. кВт•ч электроэнергии и млн. тонн топлива, снизить выбросы загрязняющих веществ, уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду.

Физика

Статьи

Вуз: Тверской государственный технический университет (ТвГТУ)

ID: 5c98bf437966e105404843cc

UUID: 5c753c00-3121-0137-35e3-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: больше 5 лет назад

Просмотры: 204

14.08

Анатолий Макаров

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,5 МБ

Поделиться работой

УДК 44.31.03:53.07.00:45.43.00 ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ ФИЗИКИ И РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ А.Н. Макаров, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроснабжения и электротехники ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет» e-mail: tgtu_kafedra_ese@mail.ru Аннотация. Изложена информация о научном открытии автором фундаментальных законов физики, законов теплового излучения газовых объёмов электрических дуг и факелов печей, топок, камер сгорания. Научное открытие и разработанные на его основе методики расчета позволяют ученым, инженерам, совершенствовать конструкторам конструкции рассчитать электродуговых теплообмен сталеплавильных и и факельных нагревательных печей в металлургии, в различных отраслях промышленности, в том числе различных отраслях машиностроения, конструкции топок паровых котлов и камер сгорания газотурбинных установок в энергетике, камер сгорания газотурбинных двигателей в авиации, сэкономить млн. кВт·ч электроэнергии и млн. тонн топлива, снизить выбросы загрязняющих веществ, уменьшить техногенную нагрузку на окружающую среду. Ключевые слова: физика, металлургия, энергетика, авиация, научное открытие. 25 сентября 2018 года в актовом зале центрального корпуса в Тверском государственном техническом университете состоялась презентация научного открытия фундаментальных законов физики, законов теплового излучения газовых объёмов и их практического использования в металлургии, энергетике, авиации, промышленности. Научное открытие фундаментальных законов физики в истории человечества происходит в среднем один раз в 80100 лет. Подтверждением этого факта являются учебники физики для школ и 1

университетов, в которых изложены чуть более 30 законов, открытых человечеством за 3 тысячи лет, начиная с III века до н.э. с закона Архимеда и заканчивая последними фундаментальными законами, постулатами, открытыми Бором в 1913 году. С целью соблюдения многовековых научных традиций и авторского права [1-3] законы теплового излучения газовых объёмов электрических дуг и факелов в дипломе на научное открытие, статьях, учебниках [4-15], аналогично законам теплового излучения твердых тел Стефана-Больцмана, законам Планка, Вина, названы фамилией автора, их открывшего, законами Макарова (табл. 1). Табл. 1. Математическая запись и формулировка законов теплового излучения цилиндрических газовых объемов, которыми моделируются факелы. Номер закона I II III IV V Математическая запись закона Формулировка закона ϕ F 0 dF ¿ P F Плотность потока теплового излучения, падающего от цилиндрического газового F0 F0 ¿ e kl объема на расчетную площадку, прямо пропорциональна его мощности, угловому коэффициенту излучения и обратно пропорциональна коэффициенту поглощения, средней длине пути лучей от атомов объема до площадки и площади площадки. n Средняя длина пути лучей от квадриллионов li l 1=l 2 =l 3 =. ..=l i = ∑ =l излучающих атомов объема до расчетной i=1 n площадки равна среднеарифметическому расстоянию от оси симметрии до площадки. ϕ F dF=ϕ F 2 dF =ϕ F 3 dF =. ..=ϕ F i dF Угловые коэффициенты излучения 1 коаксиальных цилиндрических газовых объемов на расчетную площадку равны. q F dF =qF dF =q F dF =. ..=q F dF Плотности потоков излучений коаксиальных 2 3 i 1 цилиндрических газовых объемов на расчетную площадь равны. n Плотности потоков тепловых излучений q F dF = q Fi dF цилиндрического газового объема большого 1 i=1 диаметра и его цилиндрической оси симметрии на расчетную площадку равны при равенстве выделяющихся в них тепловых мощностей. −kl q FdF= ϕ F 0 dF⋅P F ¿ e = ( ) ∑ В табл. 1 использованы следующие обозначения: q – плотность потока теплового излучения, падающего от цилиндрического газового объема (ЦГО) 2

на расчетную площадку (РП), кВт/м2; φ – угловой коэффициент излучения (доля излучения) ЦГО на РП; Р – мощность излучения ЦГО, кВт; k – коэффициент поглощения ЦГО; Ɩ – средняя длина пути лучей от всех атомов ЦГО до РП, м; F – площадь поверхности РП, м 2; индексы обозначают номера газовых объемов от 1 до n. Автор научного открытия математически вывел законы теплового излучения газовых объемов электрических дуг дуговых сталеплавильных печей и факелов топок паровых котлов, камер сгорания газотурбинных установок электростанций, газотурбинных двигателей в авиации, газовых нагревательных печей. Законы Макарова вошли в объем фундаментальных знаний по классической и современной квантовой физике. Более 35 лет разработанная им на основе открытых законов теория теплообмена в дуговых печах (рис. 1,а) и изложенная им в монографиях и учебниках используется для обучения студентов-металлургов в технических университетах России и русскоязычных стран, на российских металлургических предприятиях для расчета рациональных технических режимов работы печей. Российская металлургия сократила за последние 20 лет электропотребление в дуговых сталеплавильных печах на 28-30%, определенная заслуга в этом принадлежит автору научного открытия. а б Рис. 1. Дуговая сталеплавильная печь (а), тепловая электростанция (б). Автор научного открытия вывел законы теплового излучения газовых объёмов факелов топок, камер сгорания, печей. В топке парового котла 3

сгорает 60-180 тонн мазута в час в зависимости от мощности энергоблока (рис. 1,б). При этом образуется изучающий факел, состоящий из квадриллионов атомов. Сложность расчета теплового излучения факела заключается в том, что на любую расчетную площадку поверхности нагрева необходимо рассчитать излучение каждого атома. На протяжении XX века данная проблема не была решена и для расчета теплового излучения факела использовали ряд методов: зональный, численный, Монте-Карло, Шварцшильда-Шустера, Эддингтона, Чандрасекара, сферических гармоник и другие методы и закон Стефана-Больцмана, закон излучения твердых тел. Однако, излучение газового, мазутного, пылеугольного факела не подчиняется закону Стефана-Больцмана, погрешность расчетов составляет 70-90% и более. Факел как источник теплового излучения на протяжении XX века представлял «черный ящик». В конце XX века автор вывел законы теплового излучения факелов на основании которых разработал теорию и методику расчета теплообмена в топках, камерах сгорания, печах. Открыты уникальные законы, подтверждающие гармонию явлений природы и, в частности, явлений, происходящих при факельном сжигании топлива. Теория и методика расчета прошли проверку временем и подтверждены экспериментальными исследованиями, погрешность расчетов не превышает 10%. Разработанная теория используется для исследования теплообмена при изменении расположения горелок и параметров факелов в топках, камерах сгорания, печах и разработке конструкций топок, камер сгорания, печей в которых снижается расход топлива, выход оксидов азота, эксплуатационные затраты на ремонты. До открытия автором законов теплового излучения газовых ионизированных и неионизированных объектов раздел физики «Квантовая природа излучения» представлял собой «на половину построенное здание», так как его законы теплового излучения твердых тел позволяли рассчитать теплообмен в печах, топках, работающих на твердом кусковом топливе 4

(уголь, торф, сланцы, дрова) и рассчитать с неприемлемой погрешностью 8090% теплообмен в печах, топках, камерах сгорания, работающих с факельным сжиганием пылевидного, жидкого, газообразного топлива. С открытием автором законов теплового излучения ионизированных и неионизированных газовых объемов электрических дуг и факелов, раздел физики «Квантовая природа излучения» приобрел вид «достроенного здания», так как открытые законы позволяют рассчитать с высокой точностью теплообмен в печах, топках, камерах сгорания, работающих на пылевидном, жидком, газообразном топливе при его факельном сжигании. Открытые законы и разработанная на их основе теория позволяют рассчитать и организовать в начале в России, впоследствии по всему миру рациональный теплообмен в десятках тысяч электродуговых и факельных печей, топок, камер сгорания (рис. 2), снизить расход и сэкономить млн. киловатт-часов электроэнергии и млн. тонн топлива, снизить выбросы загрязняющих веществ и техногенную нагрузку на окружающую среду, улучшить качество жизни в России и во многих странах мира. а б Рис. 2. Факельная печь для обжига кирпича (а), газотурбинная установка мощности 295 МВт (б) Справочная информация: Анатолий Николаевич Макаров (рис. 3) в течение 45 лет проводит научно-исследовательские 5 работы в

электрометаллургии, энергетике, промышленности в области теплового излучения твердых тел и газовых объемов электрических дуг, факелов. Он автор 410 научных трудов, 8 монографий, 9 учебников, 27 патентов на изобретения. За научную и преподавательскую работу награжден нагрудным знаком «Почетный работник ВПО РФ» (2007 г.), Золотой медалью им. П.Л. Капицы «За научное открытие» (2013 г.), Серебряной медалью V Международного форума по интеллектуальной собственности (2013 г.), Серебряной медалью XXIV Международной выставки Металл-Экспо 2018 (2018 г.), Медалью «За заслуги в электротехнике» (2018 г.), Почетными грамотами Губернатора, Законодательного Собрания, Совета ВОИР Тверской области (1997-2018 электротехнических г.г.). наук Он РФ, действительный член Экспертного член Академии совета ВАК, диссертационных советов НИУ МЭИ и ТвГТУ, эксперт РНФ. Дополнительная информация в интернете – набрать на yandex.ru «Макаров теплообмен». Рис. 3. Презентация научного открытия автором 25 сентября 2018 г. в ТвГТУ Законы теплового излучения газовых объёмов электрических дуг и факелов, законы Макарова, относятся к 35 фундаментальным законам физики, открытыми за последние 3 тысячи лет истории человечества 6

учеными, начиная от Архимеда и заканчивая Нобелевскими лауреатами Планком, Эйнштейном, Бором. Фундаментальные законы физики изучают в школах и университетах всех стран мира. Открытие фундаментального закона физики выдающееся событие в истории человечества, которое происходит один раз в 80-100 лет. По аналогии с Германией, немецкими учеными Вином, Планком, Эйнштейном, Данией и датским физиком Бором у России имеется обоснованный повод претендовать на получение Нобелевской премии по физике за открытие фундаментальных законов физики, законов теплового излучения газовых объёмов. Фундаментальные законы физики являются основой разработки теорий, методик расчета, с помощью которых созданы все существующие виды техники и технологий, осуществлена электрификация, автоматизация, компьютеризация промышленности и быта. На основании фундаментальных законов физики в ХХ веке сделаны следующие выдающиеся открытия естествознания и изобретения техники и технологий, авторы которых получили Нобелевские премии: рентгеновские лучи, радио, элементарные частицы, новые сплавы, космические Черенкова, лучи, лазеры, полупроводники, транзисторы, сверхпроводимость, эффект сверхтекучесть, Вавилованейтронная спектроскопия, полупроводниковые гетероструктуры, светодиоды, графен, оптические системы передачи данных, расширение Вселенной, нейтронные осцилляции, топологические фазы материи, гравитационные волны. Библиографический список 1. Блох, А.Г. Теплообмен излучением: справочник / А.Г. Блох, Ю.А. Журавлев, А.Н. Рожков. М.: Энергоатомиздат. 1991. 432 с. 2. Зигель, Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением / Р. Зигель, Дж. Хауэлл. М.: Мир. 1975. 934 с. 3. Телегин, А.С. Теплотехнические расчеты металлургических печей: учебник / А.С. Телегин. М.: Металлургия. 1993. 368 с. 7

4. Макаров, А.Н. Оптимальные тепловые режимы дуговых сталеплавильных печей / А.Н. Макаров, А.Д. Свенчанский. М.: Энергоатомиздат. 1992. 96 с. 5. Макаров, А.Н. Теплообмен в электродуговых и факельных металлургических печах и энергетических установках / А.Н. Макаров. СПб.: Лань. 2014. 384 с. 6. Макаров, А.Н. Закономерности теплообмена газовых слоев факела и экранов топок паровых котлов. Ч.1. Геометрическая и физическая модель факела как источника теплового излучения / А.Н. Макаров // Теплоэнергетика. 2014. №9. С. 26-32. 7. Макаров, А.Н. Закономерности теплообмена газовых слоев факела и экранов топок паровых котлов. Ч.2. Законы излучения газовых слоев и разработанная на их основе методика расчета теплообмена в печах, топках, камерах сгорания / А.Н. Макаров // Теплоэнергетика. 2014. №10. С. 24-33. 8. Макаров, А.Н. Закономерности теплообмена газовых слоев факела и экранов топок паровых котлов. Ч.3. Примеры расчета теплообмена в факельных печах и топках паровых котлов / А.Н. Макаров // Теплоэнергетика. 2014. №11. С. 46-54. 9. Makarov, A.N. Theory of radioactive heat exchange in fire boxe, fireboxes, combustion chambers is replenished by four new laws / A.N. Makarov // Science Discovery. 2014. №2. P. 34-42. DOI: 10.11648/j.sd.20140202.12 10. Makarov, A.N. Radiation from Large Gas Volumes and Heat Exchange in Steam Boiler Furnaces / A.N. Makarov // Power Technology and Engineering. 2015. №3(49). P. 196-201. DOI:1570-145x/15/4903-0196 11. Makarov, A.N. Flare Temperature and Nitrogen Oxide Emission Reduction and Heat Transfer in the TGMP-314I Steam Boiler Firebox / A.N. Makarov// Power Technology and Engineering. 2016. №2(50). P. 200-203. DOI: 1570145X/16/5002-0200 12. Makarov, A.N. Influence of the Length of a Torch Tongue on Heat Flow in a Burner Device / A.N. Makarov, V.V. Okuneva, M.K. Galicheva // Power 8

Technology and Engineering. 2017. №4(51). P. 445-450. DOI: 1570145X/17/5104/0445 13. Makarov A.N. Laws of Heat Radiation from Surfaces and Gas Volumes / A.N. Makarov // Word Journal of Engineering and Technology. 2015. № 3. P. 260-270. DOI: 10.4236/wjet.2015.34027 14. Makarov A.N. Calculations of Heat Transfer in Torch Furnaces by Gas Volume Radiation Laws / A.N. Makarov // Word Journal of Engineering and Technology. 2016. №4. P. 488-503. DOI: 10.4236/wjet.2016.43049 15. Makarov A.N. Fundamental Laws of Physics and Calculation of Heat Transfer in Combustion Chambers of Gas-Turbine Plants / A.N. Makarov // Word Journal of Engineering and Technology. 2017. 104236/wjet.2017.53030 9 №5. P. 358-375. DOI:

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв