Experiments on cold nuclear fusion and LENR

If you have not already read the premise "Cold fusion and LENR: nineteen hundred and ninety-nine ways not to do them", it is advisable to do so before continuing with the reading.

EQUIPMENT DIMENSIONS

The most significant portion of the setup is that relating to the heat exchanger inside which the material subjected to stimulation is located and which could be the site of cold fusion and LENR phenomena. With reference to the figure below, the area indicated with the letter R is the reaction chamber. The wall of the reaction chamber is in direct contact with the water circulating in the heat exchanger. The heat exchanger is a cylinder with a height of about 160mm and a diameter of about 45mm. The volume of liquid inside the heat exchanger is about 75cm³. As shown by the image, the water enters in the top and exits from the bottom. Considering that the density of water decreases with increasing temperature, the hottest water would have a tendency to rise up stationing in the upper part and therefore the configuration adopted would not be optimal from the point of view of natural mixing. The choice of this configuration was dictated by the need to simplify the construction and therefore it must be taken into account that the irregular mixing of the liquid inside the exchanger could contribute to the variability of the outlet temperature.

ATMOSPHERE

The tested material is immersed in a hydrogen atmosphere. Gaseous hydrogen is produced by electrolysis of water and flows continuously through the reaction chamber. The presence of a vent avoids the formation of overpressure due to heating. Before being introduced into the reaction chamber, the hydrogen laps on silica gel beads to reduce the humidity.

MEASURED QUANTITIES AND MEASUREMENT MODE

Below is an overview of the measured quantities and how the measurements are made. Even though in some cases these are compromises due to the lack of adequate equipment, they are still considered an acceptable starting point to be able to make objective assessments.
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Quantity: Supply voltage
Symbol: Ve
Measurement unit: V (Volt)
Measurement mode: The supply voltage is measured by the DC power supply.
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Quantity: Current intensity
Symbol: Ie
Unit of measure: A (Ampere)
Measurement mode: The current is measured by the DC power supply.
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Quantity: Electrical input power
Symbol: We
Unit of measurement: W (Watt)
Measurement mode: The electrical input power is calculated as the product of the power supply voltage by the current intensity (We=Ve·Ie).
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Quantity: Flow rate of water through the heat exchanger
Symbol: Qm
Unit of measurement: g/s (grams per second)
Measurement mode: The circulation of water through the heat exchanger takes place by means of a centrifugal pump. The pump takes from a tank containing a few liters of water, the pumped water passes through the heat exchanger and then returns to the tank. The flow rate that crosses the heat exchanger is established by weighing the liquid collected for a predetermined period of time leaving the heat exchanger. The flow rate is determined by the ratio between the weight in grams of the liquid collected and the duration of the collection time in seconds. Unless otherwise specified, the collection period is 120 seconds. This measurement mode does not allow continuous monitoring of the flow and therefore its variability will be estimated on the measurements made.
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Quantity: Temperature variation on the water flow
Symbol: DT
Unit of measurement: ° C (Celsius degree)
Measurement mode: The temperature variation on the water flow is evaluated with two type K thermocouples. One of the two thermocouples is positioned at the inlet of the exchanger and measures the initial temperature (Tin), the other thermocouple is located at the outlet and measures the final temperature (Tout). The temperature difference (DT) is expressed as the difference between the leaving water temperature and the entering water temperature (DT = Tout-Tin) and the temperatures are measured in Celsius degree.
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Quantity: Thermal output power
Symbol: Wt
Unit of measure: W (Watt)
Measurement method: The thermal output power is obtained from the product of the water flow rate through the exchanger by the temperature difference and by the value of the water specific heat at constant pressure assumed fix for simplicity and equal to 4.184J/g·°C (Wt=Qm·DT·Cp with Cp=4.184J/g·°C).
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Quantity: Coefficient of performance
Symbol: COP
Unit of measurement: dimensionless
Measurement method: The instantaneous COP is evaluated as the ratio between the thermal power output and the electrical power input (COP=Wt/We). Since the power is defined as the energy exchanged in the unit of time, the ratio of the powers is equivalent to the ratio of the energies exchanged. A COP value less than one means that the recovered thermal energy is less than the electrical energy input, while with a COP value higher than one, the recovered thermal energy is greater than the input of electrical energy. The choice of evaluating the COP as a ratio of powers instead of energies allows to highlight more clearly any temporary variations which would otherwise be attenuated in the case of the evaluation made with energies.
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The table summarizes the various quantities with the symbols adopted and the measurement units used.

Esperimenti di fusione fredda e LENR

Se non è stata già stata presa visione della premessa "Fusione fredda e LENR: millenovecentonovantanove modi per non farle", si consiglia di farlo prima di proseguire con la lettura.

DIMENSIONI DELL’APPARECCHIATURA

La porzione del setup più significativa è quella relativa allo scambiatore di calore al cui interno è posizionato il materiale sottoposto a stimolazione che potrebbe essere sede di fenomeni di fusione fredda e LENR. Con riferimento alla figura sotto, la zona del setup indicata con la lettera R è la camera di reazione. La parete della camera di reazione è a contatto diretto con l’acqua circolante nello scambiatore di calore. Lo scambiatore di calore è di forma cilindrica con altezza di circa 160mm e con un diametro di circa 45mm. Il volume di liquido all’interno dello scambiatore di calore è di circa 75cm³. Come mostrato in figura, l’acqua entra nella parte superiore ed esce in basso dal fondo. Considerando che la densità dell’acqua diminuisce al crescere della temperatura, l’acqua più calda avrebbe la tendenza a risalire stazionando nella parte alta e pertanto la configurazione adottata non sarebbe ottimale dal punto di vista dei rimescolamenti. La scelta di questa configurazione è stata dettata dalla necessità di semplificare la costruzione e quindi si dovrà tenere conto che alla variabilità della temperatura in uscita potrebbe contribuire il rimescolamento irregolare del liquido all’interno dello scambiatore.

ATMOSFERA

Il materiale testato è immerso in atmosfera di idrogeno. L’idrogeno gassoso è prodotto per elettrolisi di acqua e flussa in continuo attraverso la camera di reazione. La presenza di uno sfiato evita la formazione di sovrappressione da riscaldamento. Prima dell’immissione nella camera di reazione l’idrogeno lambisce delle perle di gel di silice per abbattere il tasso di umidità.

GRANDEZZE MISURATE E MODALITÀ DI MISURA

Di seguito viene fornita una panoramica delle grandezze misurate e delle modalità con cui vengono effettuate le misurazioni. Anche se in alcuni casi si tratta di compromessi dovuti alla mancanza di strumentazione adeguata, si ritengono comunque un punto di partenza accettabile per poter fare delle valutazioni oggettive.
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Grandezza: Tensione di alimentazione
Simbolo: Ve
Unità di misura: V (Volt)
Modalità di misura: La tensione di alimentazione è misurata dall’alimentatore in corrente continua.
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Grandezza: Intensità di corrente
Simbolo: Ie
Unità di misura: A (Ampere)
Modalità di misura: L’intensità di corrente è misurata dall’alimentatore in corrente continua.
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Grandezza: Potenza elettrica immessa
Simbolo: We
Unità di misura: W (Watt)
Modalità di misura: La potenza elettrica immessa è calcolata come prodotto della tensione di alimentazione per l’intensità di corrente (We=Ve·Ie).
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Grandezza: Portata del flusso d’acqua che attraversa lo scambiatore di calore
Simbolo: Qm
Unità di misura: g/s (grammi al secondo)
Modalità di misura: La circolazione dell’acqua attraverso lo scambiatore di calore avviene per mezzo di una pompa centrifuga. La pompa preleva da un serbatoio contenente alcuni litri di acqua, l’acqua pompata passa attraverso lo scambiatore di calore e poi ritorna al serbatoio. La portata del flusso che attraversa lo scambiatore di calore è stabilita pesando il liquido raccolto per un periodo di tempo prefissato in uscita dallo scambiatore di calore. La portata è determinata dal rapporto fra il peso in grammi del liquido raccolto e la durata del tempo di raccolta in secondi. Se non diversamente specificato il periodo di raccolta è di 120 secondi. Questa modalità di misura non permette un monitoraggio continuo del flusso e quindi la sua variabilità sarà stimata in base alle misure effettuate.
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Grandezza: Variazione di temperatura sul flusso d’acqua
Simbolo: DT
Unità di misura: °C (gradi centigradi)
Modalità di misura: La variazione di temperatura sul flusso d’acqua è valutata con due termocoppie di tipo K. Una delle due termocoppie è posizionata all’ingresso dello scambiatore e misura la temperatura iniziale (Tin), l’altra termocoppia è situata all’uscita e misura la temperatura finale (Tout). La differenza di temperatura (DT) è espressa come differenza fra la temperatura dell’acqua in uscita e la temperatura dell’acqua in entrata (DT=Tout-Tin) e le temperature sono misurate in gradi centigradi.
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Grandezza: Potenza termica generata
Simbolo: Wt
Unità di misura: W (Watt)
Modalità di misura: La potenza termica generata è ottenuta dal prodotto della portata del flusso dell’acqua attraverso lo scambiatore per la differenza di temperatura e per il valore del calore specifico a pressione costante dell’acqua assunto per semplicità costante e pari a 4,184J/g·°C (Wt=Qm·DT·Cp con Cp=4,184J/g·°C).
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Grandezza: Coefficiente di prestazione
Simbolo: COP
Unità di misura: adimensionale
Modalità di misura: Il COP istantaneo è valutato come rapporto fra la potenza termica generata e la potenza elettrica immessa (COP=Wt/We). Essendo la potenza definita come l’energia scambiata nell’unità di tempo, il rapporto delle potenze è equivalente al rapporto fra le energie scambiate. Un COP inferiore a uno significa che l’energia termica recuperata è minore dell’energia elettrica immessa, mentre con un COP superiore a uno l’energia termica recuperata è maggiore dell’energia elettrica immessa. La scelta di valutare il COP come rapporto di potenze invece che di energie permette di evidenziare più chiaramente eventuali variazioni temporanee che altrimenti risulterebbero attenuate nel caso della valutazione fatta con le energie. Chiaramente le energie scambiate possono essere determinate integrando la potenza nel periodo di tempo e quindi la determinazione del COP sulla base delle energie è comunque possibile.
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La tabella riepiloga le varie grandezze con i simboli adottati e le unità di misura utilizzate.