СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА Российский патент 1995 года по МПК F02M27/04 

Предлагаемое изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам обработки топлива перед его сжиганием, например, в двигателях внутреннего сгорания, в горелках котельных и других энергетических установках с целью обеспечения более полного сгорания топлива и уменьшения вредных выбросов в атмосферу.

Известен способ электростатической обработки топлива в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания. Во время распыления топливо подвергают воздействию электричества от источника постоянного тока, так что электрический заряд капель ступенчато повышают до значительной величины, в результате чего происходит дополнительное дробление капель. Полученный при этом факел заряженных топливных частиц отличается мелкодисперсным и относительно однородным составом. Недостатком такого способа является сложность осуществления процесса и относительно слабые результаты его воздействия на топливо.

Известен также способ обработки топлива в системе питания двигателя внутреннего сгорания, принятый за прототип, согласно которому топливо обрабатывают электрическим полем постоянного тока, создаваемым, например, аккумулятором, путем пропускания потока между положительным электродом в центре топливопровода и отрицательным на его корпусе. Недостатком такого способа является слабый эффект дробления топлива, достигаемый под воздействием постоянного электрического поля.

Согласно теории магнитогидродинамики простое наложение постоянных электрического и магнитного полей не создает электромагнитного поля, поскольку здесь нет движения и преобразования энергии. Именно в переменном электромагнитном поле возникает явление, названное "вектором Пойнтинга", которое выражает дополнительный поток энергии электромагнитного поля в единицу времени (поток мощности) через единицу поверхности, нормальной к направлению распространения энергии. Использование этого явления положено в основу предлагаемого технического решения.

Основной задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является повышение эффективности сжигания топлива путем снабжения его дополнительным энергетическим потенциалом.

Это достигается тем, что топливо пропускают через участок топливопровода, выполненный в виде двух параллельно расположенных электродов, на которые подается переменное напряжение так, что в проходящем потоке возникает сильное электромагнитное поле, под действием которого топливо дополнительно энергетизируется и дробится на мелкодисперсные фракции. При этом параметры электромагнитного воздействия выбирают в соответствии с соотношением L/D² К_т/U ˙ f², где все буквенные обозначения имеют определенные экспериментом числовые значения.

На фиг. 1 изображена схема участка топливопровода с установленными параллельными электродами; на фиг. 2 график зависимости параметров электромагнитного поля, воздействующего на поток топлива.

Участок топливопровода, на котором топливо подвергается электромагнитному воздействию, обычно располагают в непосредственной близости от двигателя, в котором топливо сгорает. К полому трубопроводу 1 через муфты 2 присоединен корпус устройства для электромагнитного воздействия на топливо. Корпус 3 выполнен из электроизоляционного материала. В нем установлены коаксиально два параллельных электрода: наружный электрод 4, выполненный, например, в виде металлической оплетки, и внутренний электрод 5, выполненный, например, в виде заизолированной металлической шины. Наружный электрод 4 через токопровод 6 и внутренний электрод 5 через токопровод 7 соединен с генератором 8 электромагнитной энергии.

Топливо, поступая по теплопроводу 1 как показано стрелкой, заполняет участок корпуса, обозначенный буквой L, между двумя параллельными электродами 4 и 5, на которые в это время с генератора 3 подается переменное напряжение с изменяющейся частотой. Между электродами благодаря движущемуся между ними топливу, возникает подвижное переменное электромагнитное поле. Под действием электромагнитного поля топливо дополнительно энергетизируется и дробится на мелкие фракции. Меняя геометрические размеры корпуса 3, т. е. L и D, изменяют длительность процесса обработки топлива. На выходе из корпуса 3 топливо попадает в отводящий трубопровод и через него подается непосредственно в горелку или карбюратор двигателя. Параметры электромагнитного воздействия на топливо подбираются в зависимости от его качества, в первую очередь от электропроводности и вязкости. Эти параметры должны соответствовать следующему соотношению:
L/D² К_т/U ˙ f², где L длина корпуса, в котором топливо подвергают воздействию электромагнитного поля;
D диаметр корпуса, внутренний;
U напряжение, подводимое на электроды;
f частота колебания электромагнитного поля;
К_т коэффициент качества топлива, характеризующийся его вязкостью и электропроводностью;
Проведенные исследования и эксперименты по обработке топлива электромагнитным полем позволили установить оптимальные численные значения каждого параметра, при которых достигается экономия топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу. На фиг. 2 показаны графики зависимости параметров электромагнитного поля от длины корпуса L. Поскольку практически в устройстве эта длина остается величиной постоянной, изменяя другие параметры, в частности U и f, то выбирают оптимальный режим для каждого вида топлива.

Числовое значение параметров электромагнитного воздействия выбраны следующими:
L 1200-1600 мм; D 7,5-10,0 мм; U 12-600 В.

f 10-100 Гц, К_т 0,8-1,0.

Проводимая таким образом обработка топлива перед его сжиганием позволяет увеличить экономичность двигателя на 15-20% в зависимости от применяемого вида топлива, а также снизить на 100% выбросы СО и других остаточных фракций за счет более полного сгорания топливной смеси.

Таким образом, предлагаемый способ обработки топлива является новым, удовлетворяет изобретательскому уровню и промышленно применим.

Использование: теплотехника, в частности, способы обработки топлива перед его сжиганием, например, в двигателях внутреннего сгорания, в топках котельных и других энергетических установках с целью обеспечения более полного сгорания топлива и уменьшения вредных выбросов. Сущность изобретения: поток пропускают через участок 3 топливопровода 1, в котором установлены электроды: напружный 4 и внутренний 5, на которые от генератора 8 электромагнитной энергии подается переменное напряжение с переменной частотой. Между электродами благодаря движущемуся между ними топливу возникает подвижное переменное электромагнитное поле, под действием которого топливо дополнительно энергетизируется и дробится на мелкие фракции. При этом параметры электромагнитного воздействия на топливо устанавливаются в соответствии с установленным экспериментально соотношением и определенными числовыми значениями. Такое топливо позволяет увеличить экономичность двигателя на 15 - 20% и снизить выбросы СО и других остаточных фракций за счет более полного сгорания смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА, заключающийся в пропускании потока топлива между электродами, находящимися под напряжением, и воздействии на топливо электромагнитным полем, распространяющимся вдоль пары параллельных электродов, отличающийся тем, что параметры электромагнитного поля и время его воздействия на топливо устанавливают в соответствии с соотношением
L/D²=K_т/U · f²,
где L и D соответственно длина и диаметр участка топливопровода, на котором топливо подвергают воздействию электромагнитного поля;
U напряжение, подводимое на электроды;
f частота колебания электромагнитного поля;
K_т коэффициент качества топлива, характеризующийся его вязкостью и электропроводностью. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параметры электромагнитного воздействия на топливо устанавливают путем соблюдения следующих значений: L 1200-1600 мм; D 7,5-10,0 мм; U 12-600 В; f 10-100 Гц; K_т 0,8-1,0.