Μηχανή Ατμοσφαιρικής Δίνης MICHAUD

Abstract

Η ατμοσφαιρα, που περιβάλλει τη Γή και εξασφαλίζει την ύπαρξη ζωής σε αυτή, λειτουργεί σαν μια θερμική μηχανή. Ο αέρας, που είναι και το εργαζόμενο μέσο της, θερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία και παράγει έργο με βάση τη θεωρία της μέγιστης παραγωγής εντροπίας. Η ανοδική μεταφορά θερμότητας αποτελεί τον αποτελεσματικότερο μηχανισμό παραγωγής και διάχυσης του μηχανικού έργου στην ατμόσφαιρα και συναντάται, στην πιο ισχυρή μορφή της, σε ακραία καιρικά φαινόμενα όπως οι ανεμοστρόβιλοι και οι τροπικοί κυκλώνες. Η μηχανή ατμοσφαιρικής δίνης αποτελεί μια εφαρμογή εκμετάλλευσης της ανοδικής μεταφοράς θερμότητας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στην αρχή της εργασίας παραθέτουμε γενικές πληροφορίες για την σύσταση, τη δομή και τη λειτουργία της ατμόσφαιρας καθώς επίσης και για τα ακραία καιρικά φαινόμενα δίνης που εκδηλώνονται σε αυτή. Επίσης αναλύουμε τα αίτια παραγωγής των φαινομένων αυτών και τους βασικούς μηχανισμούς τους. Στη συνέχεια προχωράμε στην παρουσίαση δύο εγκαταστάσεων οι οποίες λειτουργούν με την τεχνολογία δίνης και αποτελούν ευρεσιτεχνίες του ηλεκτρολόγου μηχανικού Louis Michaud. Πρόκειται για τη μηχανή ατμοσφαιρικής δίνης (AVE) και τον πύργο ψύξης δίνης. Περιγράφουμε τη λειτουργία και την κατασκευή των εγκαταστάσεων αυτών, όπως σχεδιάστηκαν από το Michaud. Επίσης τονίζουμε τα πολλαπλά οφέλη που συνεπάγεται η εφαρμογή των εγκαταστάσεων δίνης για το περιβάλλον και τον τρόπο με τον οποίο οι συγκεκριμένες εφαρμογές μπορούν να βελτιώσουν υπάρχουσες εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας. Στη συνέχεια περιγράφουμε τους βασικούς θερμοδυναμικούς μηχανισμούς που διέπουν τη λειτουργία της ατμόσφαιρας σε ότι αφορά τη θέρμανση και την κίνηση αέριων μαζών, την παραγωγή έργου και τον υπολογισμό του έργου αυτού αλλά και τους τρόπους διάχυσής του. Τέλος παρουσιάζουμε τις σημαντικότερες εργασίες του Michaud στον τομέα παραγωγής και διάχυσης του έργου της ατμόσφαιρας και τις τεκμηριώνουμε με την αριθμητική εφαρμογή των υπολογιστικών προγραμμάτων MATHCAD που δημιούργησε ο Michaud για τα συγκεκριμένα άρθρα.

The atmosphere that surrounds the earth and ensures the existence of life on it, works as a heat engine. The air, which is the working fluid, is heated by solar radiation and produces work based on the maximum entropy production theory. The upward heat convection is the most efficient mechanism of production and dissipation of mechanical work in the atmosphere and its most powerful form consists of extreme weather events such as tornadoes and tropical cyclones. The atmospheric vortex engine is an application produced in order to exploit the upward heat convection for the production of electrical energy. At the beginning of the current paper we provide general information about the composition, structure and function of the atmosphere as well as the vortex weather events occurring in it. Also we analyze the cause of these phenomena and their basic mechanisms. Then we proceed to the presentation of two installations which operate with vortex technology, which is the patent of the electrical engineer Louis Michaud. The two installations are the atmospheric vortex engine (AVE) and the vortex cooling tower. We describe the operation and construction of these facilities, as designed by Michaud. We also emphasize on the multiple benefits associated with the implementation of vortex facilities for the environment and the way in which those applications can improve existing power plants. Then we describe the basic thermodynamic mechanisms governing the functioning of the atmosphere, such as heating and movement of the air masses, work production, dissipation of work and calculation of the available potential energy. Finally, we present the most important papers of Michaud in the aspect of production and dissipation of work in the atmosphere, along with the numerical implementation of the MATHCAD calculating programs created by Michaud for the specific papers.