Градиентный сепаратор Агапова
В основе эффекта градиентной сепарации газа лежит идея У. Томсона (лорда Кельвина), заключающаяся в том, что всякая частица материи есть волчок. Поэтому в объяснении использованы известные свойства гироскопов (95).
В градиентном сепараторе Агапова факторами, обеспечивающими фокусирование твёрдых частиц в центрально-симметричную область тока пылегазовой смеси, являются аэродинамические процессы взаимодействия твёрдых частиц с током газа и ряд известных физических эффектов, сопровождающих это взаимодействие, которые в концепции двух видов энергии имеют следующее объяснение.
Элементарный ток газа (векторная трубка) при любом «внезапном» повороте разделяется в точке поворота на две вихревые трубки с взаимно противоположным вращением (свойство вихревых трубок Лихи). Наличие плавных обводов в образующих соплового блока сепаратора свидетельствует о большом количестве точек «внезапных поворотов». Это воочию можно наблюдать на любой заводской дымовой трубе по «поведению» столба дыма, вертикального в тихую погоду. При наличии бокового ветра дым, имеющий в целом только одну «большую точку поворота» при наклоне на выходе из трубы, разбивается на два противоположно закрученных также наклонных вихря дыма. Наиболее эффектным это зрелище было в эпоху паровозной тяги на железнодорожном транспорте. Чёрный дым, наклонно валивший из трубы паровоза, ведущего грузовой состав, особенно чёрный и поэтому заметный на тяжёлом подъёме, неизменно разделялся на два противоположно закрученных жгута (по Лихи), расходившихся в стороны. Таким образом, в любом сопловом блоке ток пылегазовой смеси разбивается на множество вихревых трубок (рис. 11).
Вихревые трубки при достижении своими геометрическими параметрами критических значений, в т. ч. частоты, разрываются, теряя устойчивость. Согласно теоремам Гельмгольца для идеальной жидкости вихри «должны» замкнуться торцами на физические границы раздела сред или сами на себя. В последнем случае пара вихрей-торов эволюционирует в пару сферических — «право…» и «левозакрученных» солитонов. Имея шесть степеней свободы, «вихрь-тор-солитон» находится под действием гироскопических эффектов, вследствие которых главная ось солитона прецессирует, совершая бесконечное число нутаций, тождественных, по физическому содержанию, квантовым числам, которые характеризуют, с возрастанием частот, убывающие по величине телесные углы нутаций оси.
Твердые частицы и молекулы пылегазовой среды являются «естественными зародышами солитонов». Вокруг твёрдых частиц возникает центральносимметричное градиентное поле скоростей газа с «почти» нулевым потенциалом характеристических параметров газа на поверхности твёрдых частиц, являющихся физическими моделями солитонов. Вследствие этого вокруг них возникает циркуляция тока газа с нулевой скоростью на поверхности частиц (относительно самой поверхности). При обтекании неподвижных завихрителей, установленных в сопловом блоке, эффект «закручивания» и дробления тока газа в «мелкие солитоны» усиливается. Центр массы каждой частицы-солитона движется вместе с газовой средой по винтовой траектории в цилиндрической (конической) оболочке, как большого вихря, дающей в ортогональном сечении аналогию т. н. «ларморовской окружности» (движение электронов в однородном поле магнитной ловушки по конической спирали (8, с. 374)). Вследствие действия на частицу-солитон названных сил, её скорость всегда направлена под углом к однородному полю гидростатических давлений. Ось вращения этого солитона прецессирует, т. к. к нему приложена пара сил: сила инерции — к центру массы и равнодействующая гидродинамических сил, обусловленная сопротивлением среды, точка приложения которой находится «где — то» во внешней оболочке вихревой пелены солитона и направлена ортогонально силе инерции. Приложенный к вращающемуся солитону момент вызывает прецессию его оси (вращение оси солитона в направлении, ортогональном силе инерции), вследствие действия гироскопического эффекта. Новое результирующее вращение солитона приводит к тому, что аэродинамическая сила и вектор скорости центра массы частицы образует между собой угол, поэтому вследствие эффекта Магнуса равнодействующая аэродинамических сил направлена к геометрической оси сужающего устройства (соплового блока). До тех пор, пока силы Магнуса (силы Тимофеева, обусловленные криволинейностью траекторий) превосходят центробежные силы, солитоны движутся к геометрической оси трубы, т. е. фокусируются по законам оптики. Далее, по мере убывания сил Магнуса-Тимофеева по величине, за пределами фокусного расстояния, солитоны по аналогичной причине снова выбрасываются током газа преобладающими центробежными силами, но к периферии.
Вследствие второго явления, как явления циклонирования, в сепараторе Агапова отделяются тяжёлые и жидкие фракции газа.
Право- и левозакрученные солитоны движутся по траекториям, которые в классической концепции энергии непременно должны пересекаться. Это эмпирический факт, который широко используется в технике, например, для смешивания и измельчения «макрочастиц». В сепараторе Агапова этого не происходит, вследствие определённого соответствия геометрических масштабов параметров движения газа и частиц и организации движения твёрдых частиц — солитонов с разной «закрученностью» по взаимно ортогональным траекториям. Только в этом случае реализуется принцип наименьшего действия («невзаимодействия») частиц. «Непересекаемость» ортогональных траекторий частиц обеспечивается автоматически, вследствие конденсации энергии квантового вакуума в узлах ортогональных скрещиваний траекторий в форме кинетической энергии, «расталкивающей» частицы в области скрещивания. Аналогичным образом «расталкиваются, взаимно расширяясь», в «сетках индукционных токов» взаимно ортогональные наблюдаемые магнитные силовые линии Фарадея (116, с. 225-229) сконденсированной энергии с ненаблюдаемыми линиями токов несконденсированной энергии. Будучи инвариантными линиям Фарадея, линии ортогональной сетки токов несконденсированной энергии ненаблюдаемы, поскольку они находятся за границами наблюдаемости. Благодаря этому частицы «пересекают» ортогональные токи других частиц по сложным траекториям с минимальным сопротивлением «ортогональной среды», т. к. в узлах скрещивания траекторий частицы получают дополнительные импульсы как формы конденсации несконденсированной энергии. Этот физический эффект, иначе объясняемый в классической концепции энергии, реализован в промышленности в струйных насосах сравнительно небольшой производительности — паровых, газовых и жидкостных инжекторах и эжекторах, предназначенных для нагнетания и отсасывания пара, газа или жидкости, а также в радиоэлектронике в свойствах обращённых волновых фронтов. В новой энергетической концепции подобные явления обусловлены геометрическими т. н. «размерными эффектами», действие которых ограничено размерами насосов и в максимальной степени и «разнообразии» проявляется в наномасштабах нанотехнологий и пикомасштабах электромагнитных полей.