Способ освобождения выхлопных газов, моторов, в особенности авиационных, от паров воды Советский патент 1945 года по МПК F01N3/38 

Для зашиты бензобаков от взрывов и загорания, а также для повышения высотности работы бензосистемы самолётов применяется заполнение бензобаков нейтральными газами и, в частности, выхлопными газами моторов.

Выхлопные газы моторов содержат до 15% водяных паров и, охлаждаясь; образуют конденсат, при замерзании которого нарушается нормальная работа бензосистемы. Поэтому в существующих системах заполнения бензобаков выхлопными газами предусмотрено улавливание конденсата. Однако принятая система конденсации водяных паров и сбора конденсата в газопроводе, фильтре-отстойнике и сборнике является ненадёжной и в эксплоатации.

Основные её недостатки сводятся к следующим.

Фильтр-отстойник и большая часть газопровода должны помешаться в зонах сравнительно низких температур, обеспечивающих достаточное охлаждение для конденсации паров воды. С другой стороны, во избежание замерзания конденсата и связанной с этим

закупорки системы, температура в её элементах не должна становиться отрицательной при всех режимах полёта во всех условиях.

Эти требования вызывают необходимость проведения исследований для наиболее рационального размещения элементов системы выхлопных газов отдельно для каждого типа самолёта и препятствуют унификации.

Установка системы с принятым способом отделения конденсата вызывает дополнительные переделки на самолётах. Сюда относится устройство плотной переборки, отделяющей хвостовую часть фюзеляжа от кабины пилота для преграждения доступа тепла в хвостовую часть, где расположен газопровод и первый фильтр-отстойник, а также устройство дополнительной теплоизоляции водорадиатора и трубы водопровода. Кроме того возникает необходимость в специальном кожухе на начальном участке газопровода, имеющего высокую температуру, и продувание его нарул ным воздухом.

Увеличение высотности предполагает, наряду с увеличением давления газа в бензобаках, также понижение температуры в них, а, следовательно, и максимальное понижение температуры выхлопных газов, поступающих в баки. Однако применяемая система отделения конденсата ограничивает охлаждение областью положительных температур. Кроме того, конденсация сопровождается выделением тепла, что также препятствует охлаждению газов.

Таким образом применяемый метод осушения выхлопных газов, идущих на заполнение бензобаков, вызывает значительные усложнения системы, не удовлетворяет всем предъявленным требованиям и недостаточно надёжен, особенно в отношении замерзания конденсата и связанного с этим выходом из строя бензосистемы.

С целью унификации системы заполнения бензобаков выхлопными газами, упрощения её эксплоатации и повышения надёжности работы предлагается для осушения газов применить способ разложения паров воды без выделения конденсата.

Выхлопные газы авиационных моторов при нормальных режимах работы имеют температуру порядка 700-800° С. Тереотические исследования и опытные данные показывают, что при этих температурах водяной пар, соприкасаясь с углем в течение всего лишь нескольких секунд, разлагается почти полностью, согласно реакциям:

Н,О + С СО + Но (1) 2Н2О-f С СО., + 2Нз (2)

Для полного же обезвоживания газа можно использовать катализаторы, например, окись железа и хрома, активирующие взаимодействие неразложившейся части водяных паров с окисью углерода как присутствующей в выхлопных газах, так и образовавшейся в результате реакции (1):

СО-ЬН2О С02 + Н2 (3)

Подсчёт показывает, что на каждые 100 л ёмкости бензобаков бу,дет расходоваться 5-6 г угля, а для обеспечения необходимого времени соприкосновения пара с углем габариты объёма, в котором необходимо проводить реакцию, не будет превышать 60X60X120 мм. Таким образом при израсходовании в течение одного полёта 500 л бензина потребуется 25--30 г угля.

Обработка выхлопных газов моторов хромжелезными катализаторами не представляет новизны; отличительной особенностью настоящего предложения является сочетание этой обработки с предварительным пропуском горячих газов через сдой угля. Выполнение этого способа решается конструктивно весьма просто. Одна из возможных форм выполнения такого аппарата изображена на чертеже.

Аппарат состоит из пустотелого цилиндра 1, заполненного мелко раздроблённым берёзовым углем 2. Снизу и сбоку пространство, занятое углём, ограничивается сетками 3. Полость 4 служит для сбора твёрдых частиц, которые в виде примесей присутствуют в выхлопных газах. Пробка 5 закрывает отверстие, служащее для заполнения цилиндра углём по мере его израсходования.

В боковую трубку 6 помещается катализатор 7 (окись железа и хрома).

Для периодической чистки полости 4 служит отверстие внизу цилиндра, закрываемое крышкой 8. Аппарат помещается в месте, удобном для монтажа и эксплоатации, в непосредственной близости от патрубков.

Для улавливания мельчайших частиц пыли после аппарата в газопровод включается пылевой фильтр.

Преимущества подобного аппарата для осушения выхлопных газов, идущих на заполнение бензобаков, перед ныне существующими следующие:

1. Применяемый в настоящее время фильтр-отстойник требует после каждого полёта промывки своих частей в бензине и смазки их маслом. Применение аппарата для выполнения предлагаемого елособа чрезвычайно упрощает эксплоатацию-несложная операция по добавлению угля производится через два-три полёта, а чистка полости 4-еще реже.

2.Монтаж системы с применением такого аппарата упрощается и унифицируется, так как нет необходимости выполнять требование установки частей системы в месте с определённым температурным режимом.

3.В существующих системах на каждые 100 л ёмкости бензобаков требуется 118 л выхлопных газов, так как из них 18 л составляют пары воды, образующие конденсат. Применение предлагаемого аппарата уменьщает необходимый объём выхлопных газов до 87 л (на 100 л ёмкости бензобаков), так как при взаимодействии пара с углем образуется дополнительно 13 л газа. Уменьшение необходимого количества выхлопных газов на 35% пропорционально уменьщает количество воды и твёрдых примесей, подлежащих удалению.

4.Для получения низкой температуры газа в конце трубопровода его длина должна быть достаточно больщой. Применение аппарата по настоящему способу значительно сокращает длину трубопровода, так как

а)температура газов понижается вследствие эндотермичности реакции,

б)не происходит нагревания газа вследствие выделения тепла при конденсации паров воды и

в)используется меньщее количество газа а, следовательно, и количество тепла, которое нужно рассеять, пропорционально уменьшается.

Предмет изобретен, и я

Способ освобождения выхлопных газов моторов, в особенности авиационных, от паров воды с применением хромжелезных катализаторов, отличающийся тем, что выхлопные газы с температурой порядка 700-800 пропускают через слой древесного угля, а затем через слой хромжелезного катализатора.

. ; :-r:--,H V

: . . t

--.-, Н---;-.. -: - -...,