Тепловая циркуляция рабочего тела с низкотемпературным перепадом

Суть изобретения раскрывается схемами (фиг.1 и фиг.2).Если заполнить полую рамку жидкостью (см.фиг.1), привести её во вращательное движение с постоянной угловой скоростью, подводить тепло к жидкости к верхним радиальным каналам и отводить от нижних, то в рамке возникнет циркуляция жидкости по причине разности её плотностей (разности центробежных сил, разности давлений). Рамка с жидкостью вращаются с постоянной угловой скоростью и их массы не меняются, значит, эта система представляет собой маховик, энергия привода которого расходуется только лишь на преодоление трения в подшипниках и трения воздуха.
Кинетическая энергия потока жидкости – это результат нагрева в процессе её вращения. Эффективность потока зависит от центробежного ускорения (w2*r),которое может быть намного больше земного ускорения g. В данной схеме сложно использовать кинетическую энергию потока, поэтому проще выводить поток из вращающегося теплообменника во внешний контур (фиг. 2). Указанные выше характеристики работы рамки не меняются. Кстати, мы в своё время запатентовали установку и с вращающимся теплообменником (патент Украины № 41697А).
Вращающийся теплообменник – идеальный способ эффективного использования тепловой конвекции жидкости. Но где взять такую жидкость, чтобы имела свойства углекислого газа при нормальном давлении?
Углекислота может находиться только под высоким давлением (до 75 атм), поэтому наш теплообменник является неподвижным и подсоединён к герметичному контуру, а вращение углекислоты осуществляется барабаном с лопастями.
Из всех Ваших замечаний меня больше всего удивило утверждение о расслоении жидкости по разным плотностям в каналах. Закон Паскаля никто не отменял. В центрифугах это возможно, для этого они и предназначены (в них нет радиальных каналов).

Зная давление, проще определить η установки, подобрать гидромотор, рассчитать прочность стенок теплообменника и контура.
--- добавлено: 2 дек 2013 в 21:09 ---

Ув. Энки, наконец-то Вы поставили по настоящему проблемный вопрос. Кавитационное разрушение лопастей барабана возможно, особенно при скоростях свыше 600 с-1. Как показывают расчёты, при угловой скорости до w = 600 с-1 (теплоноситель - подлёдная вода) и r = 0,43 мпоток углекислоты - докавитационный (сплошной однофазный, кавитационное число X>1). Выше 600 с-1 – проблема.
Вы правы: 5700 об/мин - вполне земные обороты. Обороты центрифуг гораздо выше, а проблем с кавитацией нет, т. к. жидкости вращаются вместе со стенками. Если в работе установки использовать теплоноситель с более высокой температурой, с более высоким теплосодержанием, то угловая скорость барабана может быть намного меньше, порядка 300 с-1 (скорость типового асинхронного двигателя).
Зазор показан условно (чертёж взят из описания патента).
Вопрос о вязкости.
При нагреве углекислоты от 0°С до 31°С её вязкость изменяется от 102.8*10-6 до 41.3*10-6 Па*с, а вязкость воды изменяется от 1797*10-6 до 803*10-6 Па*с. Как видно, вязкость углекислоты низкая, но резких углов в контуре надо избегать с целью уменьшения местных гидросопротивлений.
Больше всего нас интересует проблема использования для нагрева углекислоты в зимний период скрытой теплоты кристаллизации воды (334 кДж/кг) плюс энтальпия при 4°С (16,7 кДж/кг) - всего 350,7 кДж/кг. В этом случае при мощности установки в 1,4 кВт в теплообменник достаточно подавать ежесекундно 0.031 кг(!) воды. Потребность в большом количестве воды отпадает, что уменьшит и габариты теплообменника. Но как удалять лёд с поверхности теплообменника? Или как доводить его до образования шуги (рыхлые скопления льда в воде)?