Физика и магия вакуума. Древнее знание прошлых цивилизаций.

     Теплообменники следует выполнять пластинчатыми прямоугольной формы, тогда они занимают пространство отсека наиболее компактно. Толщина одного теплообменника обычно измеряется значениями в несколько сантиметров, в то время как ширина их может составлять более метра, а высота — несколько метров.  Несколько сотен таких теплообменников, установленных один за другим подобно страницам в книге, составляют теплообменный блок: высота и ширина блока соответствуют высоте и ширине отдельного теплообменника, а длина блока равна произведению толщины теплообменника на их количество и может достигать 10-15 метров. Блоки монтируются в верхнем отсеке один за другим, образуя так называемую нитку: длина нитки равна длине отсека. Соседние нитки отделяются друг от друга проходами, в которых установлены компрессоры. Проходы служат также для выполнения плановых осмотров  и мелких ремонтов (естественно, ремонты выполняются после остановки станции, когда жидкость слита из контура и температура в верхнем отсеке опустилась до приемлемого уровня).

     Капиллярная структура на теплообменниках выполняется двухслойной: внутренний слой имеет крупные поры с большим радиусом кривизны, наружный очень тонкий слой делают с мелкими порами. Такая схема позволяет решить одновременно две конкурирующие проблемы. С одной стороны, с целью максимального повышения мощности станции и удешевления вырабатываемой энергии нужно поднять рабочее тело как можно выше, для чего необходимо использовать капиллярную структуру с очень мелкими порами: чем меньше радиус пор, тем больше высота подъема. С другой стороны, уменьшение радиуса пор ведет к увеличению гидравлического сопротивления, что в свою очередь ведет к уменьшению скорости подъема жидкости.  Если использовать двухслойную систему, тогда гидравлическое сопротивление потоку жидкости оказывается низким, т. к. жидкость поднимается по внутреннему слою с крупными порами. Когда она затем проникает внутрь наружного мелкопористого покрытия, общее гидравлическое сопротивление от этого увеличивается не сильно, т. к. толщина наружного слоя очень невелика, всего десятые доли миллиметра. Зато значительная кривизна мениска жидкости в мелких порах ведет к созданию высоких капиллярных сил.

     На практике создание двухслойной капиллярной структуры может оказаться сложной и дорогой операцией. Поэтому предлагается следующий вариант „как-бы“ двухслойной структуры: на основной теплообменной поверхности наносится ряд тесно расположенных вертикальных канавок, которые затем покрываются тонким слоем с мелкими порами.

     Общий капиллярный напор ;PCAP, создаваемый наружным слоем, уравновешивается статическим весом колонны жидкости ;PST и гидравлическими сопротивлениями внутреннего крупно-пористого слоя ;PI и наружного мелко-пористого покрытия ;PЕ (гидросопротивление подъемного и опускного каналов пока учитывать не будем)

                (3.1.4)

Составляющие данного равенства записываются как

                (3.1.5)

                (3.1.6)

                (3.1.7)

                (3.1.8)

где ; — поверхностное натяжение, ; — краевой угол смачивания, r — радиус пор, Н — высота подъемного канала, h — высота теплообменников, G — расход рабочего тела, К — коэффициент проницаемости, ; — пористость, ; — толщина слоя, F — площадь поперечного сечения прохода жидкости, ; и ; — динамическая вязкость и плотность рабочей жидкости (индексы „I“ относятся к внутреннему слою, индексы „E“ - к наружному, „L“ означает жидкость, „V“ означает пар).

Площади поперечного прохода жидкости FI и FE рассчитываются как

                (3.1.9)

                (3.1.10)

где d — ширина теплообменников, D — ширина верхнего отсека (предполагается, что длина и ширина отсека одинаковы, а теплообменники занимают всю площадь отсека), ;W — толщина основной стенки теплообменника, на которую наносятся капиллярные слои, ;1 — толщина теплообменника, ;2 — расстояние между теплообменниками. В дальнейшем для краткости будем обозначать комплекс ;1+;2+2(;W+;I+;E) через S. Подставляя формулы (3.1.5) — (3.1.10) в исходную зависимость (3.1.4), получаем

                (3.1.11)

Энергия, вырабатываемая гидротурбиной в единицу времени, определяется как QH = GgH;H, где ;H — эффективность работы гидротурбины. Поэтому

               (3.1.12)

Полезная электрическая мощность QE, отдаваемая потребителю, определяется разностью между энергией гидротурбины QH и потреблением энергии компрессором ;N. Последняя величина рассчитывается по обычной зависимости как произведение расхода G и перепада давления ;PV, деленных на плотность пара ;V и эффективность компрессора ;F. Создаваемый компрессором общий перепад давления ;PV тратится на создание полезного перепада давления ;PТ, ответственного за возникновение температурного напора между конденсирующимся паром и испаряющейся жидкостью, и преодоление аэродинамического сопротивления потоку сжатого пара внутри теплообменников ;PV1 и потоку еще не сжатого пара в пространстве между ними ;PV2

                (3.1.13)

Для расчета величины  ;PТ нужно знать зависимость давления насыщения от температуры. С достаточной для технических расчетов точностью эту зависимость можно представить как

                (3.1.14)