Изобретение относится к топливной энергетике и может быть использовано в работе как поршневых, так и газотурбинных двигателей.
Существующие способы работы двигателей внутреннего сгорания энергией топлива и окислителя сопряжены с выделением теплоты.
Возникновению энергетического процесса при химических реакциях предшествует формирование взаимодействующих веществ с разноименными электрическими зарядами, что достигается переходом в них внутренней энергии каждого из взаимодействующих веществ. Физическая сущность энергии в строении веществ является электрической, а у окисляемых веществ и их окислителей - еще и электрически разнопотенциальной, равновесное состояние которых достигается при равнотемпературном состоянии их веществ в системе.
Переход внутренних энергий из строения вещества в энергию электрического заряда достигается повышением электрического потенциала внутренней энергии каждому из взаимодействующих веществ одновременно, воздействием на них энергией активации. Причем независимо от ее характера будь-то это электроискровое воздействие или воздействие теплоты.
Сущность активации топливной смеси в нарушении равновесности внутренних энергий топлива и окислителя.
Так, активация твердых углеродсодержащих топлив к окислению их горением кислородом воздуха осуществляется подведением веществу топлива избыточной теплоты открытого пламени. При этом в зоне нагревания топлива нагревается и кислород воздуха, который тут же поднимается вверх, а его место занимает более холодный. При достижении соответствующей разности температуры нагретого состояния топлива и более холодного кислорода воздуха их контактирование сопровождается вспышкой, что является выделением энергии электрическим разрядом.
Так, увеличивая температуру топлива и сохраняя ее у кислорода воздуха, контактированием их разнотемпературного состояния внутренняя энергия топлива переходит в энергию одного рода электрического заряда, а кислорода воздуха - в противоположного рода электрического заряда, что и является причиной выделения энергии (их взаимодействием) электрическим разрядом.
Сущность энергетического процесса электрического разряда между топливом и окислителем заключается в диссоциации их веществ, что всегда протекает с выделением теплоты (количество которой пропорционально скорости энергетического процесса, а не конечному и начальному состоянию веществ).
Выделившейся теплотой уравнивается температуру кислорода воздуха с температурой нагретого топлива и выделение энергии прекращается. Так заканчивается энергетический процесс при химических реакциях, что справедливо как при окислении твердых топлив горением, так и при взаимодействии топливных смесей в ДВС, отличие энергетических процессов которых лишь в их скорости.
Фактор образования разности температуры между топливом и кислородом воздуха для их энергетического процесса имеет места и в ДВС.
Сжатием топливной смеси выделяется теплота, которой нагревается топливо и окислитель, но не с одинаковой скоростью, топливо нагревается быстрее, а кислород воздуха медленнее. Так формируется разность температуры между топливом и кислородом воздуха, что необходимо для образования между ними энергетического процесса, который в карбюраторных двигателях инициируется электрической искрой, а в дизельных двигателях - саморазрядом.
Не достигнув разности температуры между топливом и кислородом воздуха, не получить выделение ими энергии, равно как и уравниванием температуры топлива и окислителя известным способом перегрева двигателя (где и электрическая искра бессильна).
Уравниванием температуры топлива и кислорода воздуха заканчивается энергетический процесс и в двигателях внутреннего сгорания.
Единство закономерности вышеизложенных энергетических процессов между топливом и его окислителем заключается еще в том, что вызванное повышение температуры топлива энергией активации увеличивается кратно с завершением энергетического процесса. Следовательно, если малым количеством теплового воздействия увеличивается электрический потенциал внутренней энергии топлива, который позволяет веществу топлива при контактировании с более холодным кислородом воздуха образоваться с электрическим зарядом, то повышением температуры топлива с окончанием энергетического процесса, электрический потенциал его внутренней энергии увеличивается кратно. При этом уравнение температуры кислорода воздуха с высокотемпературным топливом исключает возможность выделения энергии, и, топливо образует с кислородом воздуха химическое соединение согласно достигнутой температуре (или СО2, или СО).
Следовательно, любые высокотемпературные газы, содержащие в своем составе окисляемое вещество, допустим, образованные окислами углерода и водорода, или иными какими либо высокотемпературными окислами, являются высокоактивной энергетической массой с повышенным электрическим потенциалом внутренней энергии окисляемых веществ.
И такого состояния "отработавшие" газы отводятся в атмосферу.
Недостатком способа работы ДВС энергетическим процессом лишь с выделением теплоты является то, что невозможно полезно использовать увеличившийся электрический потенциал внутренней энергии углерода и водорода при уравнении с ними температуры кислорода.
Целью данного изобретения является использование электрического потенциала внутренней энергии высокотемпературных отработавших газов.
Данная цель достигается тем, что высокотемпературные отработавшие газы ДВС или иные высокотемпературные газы сжимают в цилиндре без доступа воздуха до достижения максимальной степени сжатия, распыливают в смесь воду с температурой окружающей среды или сжатый атмосферный воздух с температурой, не выше температуры окружающей среды.
Дополнительно, данная цель достигнута тем, что распыливание воды осуществляют сжатым составом углекислого газа или собственными сжатыми отработавшими газами.
Реализация предлагаемого способа имеет множество технических решений, одним из которых может быть комбинированный двигатель, состоящий одной частью цилиндров с электроискровым воспламенением, а другой частью его цилиндров, работающих дизельным способом.
Рабочее тело этого двигателя может быть составлено смесью газов: водород, углерод (угарным газом), кислород, углекислый газ и вода, содержащиеся в рессивере под избыточным давлением.
Применяя в цилиндрах с электроискровым воспламенением водородокислородную смесь с углекислым газом, образующиеся их высокотемпературные отработавшие газы перепускаются в цилиндры дизельного способа работы, где сжимаются без доступа воздуха и в их сжатый состав из этого же рессивера и этими же сжатыми газами распыливается вода.
Совмещение в системе с избыточным давлением высокотемпературных масс отработавших газов, имеющих высокий электрический потенциал внутренней энергии углерода и водорода, индуктируют переход внутренней энергии кислорода распыливаемой воды в энергию противоположного рода электрического заряда, чему способствует пониженное температурное состояние кислорода распыливаемой воды.
Совмещение разнотемпературных масс отработавшими газами с распыленной водой в системе с избыточным давлением сопровождается выделением энергии электрическим разрядом, что протекает диссоциацией распыливаемой воды на водород и кислород. Снижение при этом температуры делает процесс диссоциации воды необратимым. Таким образом возможно достижение работы ДВС в замкнутом цикле на одном и том же рабочем теле, которое при использовании в цилиндрах дизельного принципа работы вновь восстанавливается топливной смесью для цилиндров с электроискровым воспламенением.
Таким техническим решением, выделяя энергию однажды с повышением температуры, а вторично с понижением, достигается поставленная цель.
Реализация данного способа может быть упрощена, если в цилиндре двигателя сжимать подогретые углекислый газ и водород, а в их сжатый состав распыливать воду. Образующуюся водородокислородную смесь можно сжигать во внешней камере сгорания, и, отделив воду от газов, последние высокотемпературного состояния сжимать в цилиндре, а охлажденную воду распыливать в их состав.
В зимний период времени вместо распыливания воды целесообразно использовать низкотемпературный воздух.
Аналогом вышеописанного энергетического процесса может быть выделение энергии взрывным процессом при подпитке пароводогрейных котлов "сырой" (не подогретой) водой, где при избыточном давлении совмещаются разнотемпературные массы окислов водорода. В нагретых массах воды повышен электрический потенциал внутренней энергии вещества водорода, а в холодной воде относительно электрического потенциала нагретого водорода повышен электрический потенциал внутренней энергии кислорода. Их разнотемпературное состояние при совмещении в системе с избыточным давлением является причиной образования энергетического процесса электрическим разрядом, что имеет место и в верхних слоях атмосферы при совмещении разнотемпературных масс паром воды, сопровождающийся выделением энергии электрическим разрядом. Данная закономерность энергетического процесса наблюдается во всех подобных случаях, связанных с использованием разнотемпературного состояния окисляемых веществ и их окислителей. Так, резка металлов достигается продуванием холодного кислорода через нагретый металл, или продувкой холодным кислородом через расплавленный чугун достигается "варка" стали конверторным способом.
Практическим использованием данного способа возможно достижение работы двигателей внутреннего сгорания в замкнутом цикле.
Сущность изобретения: кратно увеличивается электрический потенциал внутренней энергии углерода и водорода, образованных высокотемпературными окислами, сжимаются последние до нагретого состояния в цилиндре двигателя без доступа воздуха и распыливается в их сжатый состав холодная вода, причем выделяется энергия с поглощением теплоты (с выделением холода), которая образуется диссоциацией распыляемой воды на водород и кислород необратимым процессом. 1 з.п. ф-лы.
| Ленин И.М | |||
| Автомобильные и тракторные двигатели | |||
| М., Высшая школа, 1976, с.21. |
