УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 2011 года по МПК F23D11/00 C25B1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве генератора тепловой энергии для генерирования электрического тока.

Уровень техники

Известна эмульсионная форсунка для сжигания топлива, содержащая корпус, сопло Лаваля, к торцу которого подается распылитель, а в диффузорном участке выполнены радиальные отверстия. Кроме того, по оси корпуса установлена труба, а на выходе - отражатель, образующий с торцом корпуса зазор. В центральной части отражателя выполнен сквозной канал, подключенный к трубе и снабженный завихрителем, выполненным в виде тангенциальных каналов или винтовой вставки (авт. свид. СССР №960494, М. кл. F23D 11/16, опубликовано 23.09.1982, Бюл. №35).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии сопла Лаваля.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что распылитель подается в сопло Лаваля, а жидкое топливо вводится в поток распылителя, где под воздействием сверхзвукового потока распылителя, а также за счет ударной волны скачков уплотнения происходит распыление жидкого топлива.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для сжигания топлива, содержащее корпус с расположенным в нем соплом Лаваля, подключенным входом к источнику распылителя, внутри корпуса соосно с соплом Лаваля расположен трубопровод, вход которого через смесительную головку связан с источником топлива, а выход совмещен с критическим сечением сопла Лаваля, причем смесительная головка соединена с источником распылителя и снабжена тангенциально-наклонными к продольной оси соплами, выполненными с возможностью подачи по ним внутрь трубопровода распылителя, в качестве которого используют водяной пар (патент РФ №2099636 С1, М. кл. F23D 11/00, опубликовано 20.12.1997).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии сопла Лаваля и средств подачи в сопло водяного пара.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в использовании сопла Лаваля для образования паротопливной смеси, из которой сжигается только углеводородное горючее, а водяной пар используется только для распыления этого горючего.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в генерировании тепловой энергии без использования углеводородного горючего.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в многоступенчатом сжигании водяного топлива (т.е. топлива, образованного разделением воды на водород и кислород), при котором водяное топливо на следующей ступени сжигают с использованием плазмы, полученной от сжигания водяного топлива на предыдущей ступени.

Достигается технический результат тем, что устройство для сжигания топлива выполнено в виде либо линейной цепи сопел Лаваля, в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, так что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи, либо разветвленной цепи сопел Лаваля, в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи, при этом на торце первого сопла цепи установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды, а каждое последующее сопло цепи содержит форсунку для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.

Новизна заявленного технического решения заключаются в выполнении устройства в виде линейной или разветвленной цепи сопел Лаваля, предназначенной для сжигания водяного топлива.

Перечень чертежей

На фиг.1 схематично показано устройство для сжигания топлива в виде линейной цепи сопел Давала (показано два сопла); на фиг.2 схематично показано устройство для сжигания топлива в виде разветвленной цепи сопел Лавала (показано три сопла).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство в варианте его выполнения в виде линейной цепи сопел Лаваля (фиг.1) содержит как минимум два сопла Лаваля 1 и 2. При этом вход второго сопла 2 (его входной торец) соединен с выходом первого сопла 1. На входе (на входном торце) первого сопла 1 уставлена форсунка 3 для подачи воды или водяного пара, а также установлены электроды 4 (катод, анод), предназначенные для их подключения к источнику тока высокого напряжения. Сопло 1 также содержит магистраль 5 для подачи плазмы с выхода этого сопла на его вход. Сопло 2 содержит форсунку 6 для подачи в область его критического сечения дополнительной воды или водяного пара. Кроме того, геометрические размеры сопла 2 превышают геометрические размеры сопла 1.

Устройство в варианте его выполнения в виде разветвленной цепи сопел Лаваля (фиг.2) содержит как минимум три сопла Лаваля 1, 2(1) и 2(2). При этом входы второго 2(1) и третьего 2(2) сопел (их входные торцы) соединены с выходом первого сопла 1, который разделен на два выходных канала при помощи разделителя 7. На входе (на входном торце) первого сопла 1 уставлена форсунка 3 для подачи воды или водяного пара, а также установлены электроды 4 (катод, анод), предназначенные для их подключения к источнику тока высокого напряжения. Сопло 1 также содержит магистраль 5 для подачи плазмы с выхода этого сопла на его вход. Сопла 2(1) и 2(2) содержат форсунки 6 для подачи в область их критических сечений дополнительной воды или водяного пара.

Работа устройства заключается в следующем.

В сопло Лаваля 1 при помощи форсунки 3 подают воду или водяной пар. Электроды 4 подключают к источнику тока высокого напряжения. В результате прохождения тока происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорания водорода с образованием в сопле 1 плазмы, температура которой достигает 6000°С. Часть этой плазмы по магистрали 5 может поступать на вход сопла 1. Образующаяся в сопле 1 плазма поступает в следующее сопло 2 цепи сопел (фиг.1) или, будучи разделена на два потока разделителем 7 (фиг.2), одновременно в два следующих сопла 2(1) и 2(2). В это следующее сопло (или сопла) при помощи форсунки 6 поступает дополнительная вода (или водяной пар), которая под действием плазмы из первого сопла разлагается на водород и кислород, при этом вновь образовавшийся водород также сгорает. В результате во втором сопле образуется дополнительная плазма, увеличивающая общий объем генерируемой плазмы. Таким образом, при небольших габаритах устройство позволяет на основе воды генерировать значительную тепловую мощность, что может быть эффективно использовано в электроэнергетике.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве генератора тепловой энергии. Устройство для сжигания топлива по первому варианту выполнено в виде линейной цепи сопел Лаваля. При этом выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, а геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи. Устройство для сжигания топлива по второму варианту выполнено в виде разветвленной цепи сопел Лаваля. При этом выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи. В обоих вариантах на торце первого сопла цепи установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды. Каждое последующее сопло Лаваля содержит форсунку для подачи в него дополнительной воды или водяного пара. Изобретение позволяет повысить эффективность получения тепловой энергии. 2 ил.

Устройство для сжигания топлива, выполненное в виде либо линейной цепи сопел Лаваля, в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, так что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи, либо разветвленной цепи сопел Лаваля, в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи, при этом на торце первого сопла цепи установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды, а каждое последующее сопло Лаваля содержит форсунку для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.