Способ нейтрализации отработавших газов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК F01N3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Известны способы и устройства для нейтрализации отработавших газов при помощи электрических воздействий. Данный способ заключается в том, что нейтрализация отраОотавщих газов производится в зоне коронного разряА-.ЩИзвестны также способы нейтрализации отработавших газов путем их ионизации. Известно также устройство для осуществления способа, содержащее кор пус с впускным и выпускным патрубками участок Вентури, выполненный внутри корпуса, и электроды, размещенные на этом участке. Отработавшие газы в . смеси со вторичным воздухом пропуски ют через камеру с электродом, дающим коронный разряд, образующийся озон вступает в химические реакции с токсичными компонентами 2. Недостатками указанных способов и устройств для их реализации явлйются значительные затраты электроэнергии на разряд и недостаточная эффективность нейтрализации. Цель изобретения - повышение эффективности нейтрализации. Указанная цель достигается тем, что в способе нейтрализации поток отработавших газов ионизируют в зоне разрежения и затем турбулизируют, причем разрежение образуют. путем эжектирования. В устройстве осуществление способа на участке Вентури установлен по меньшей мере один полый турбулизатор с образованной внутри него зоной разрежения и в последней размещен по меньшей мере один электрод. Напряжение зажигания самостоятельного электрического разряда в газе прямо пропорционально давлению газа. Поэтому в разреженной атмосфере зажи гание короны осуществляется при более низком напряжении, а следовательно, и с меньшими энергетическими затратами. Данный вид.разряда одноврв менно является разновидностью тлеющег го разряда и, следовательно, обладает всеми его качествами. Применение тлеющего разряда позволяет при невысоких температурах, существующих в отработавших газах, достичь значительной диссоциации молекул, т. е, получить сверхравновесные для данных температур концентрации радикалов и других активных частиц. С термодинамической точки зрения эта возможность получения сверхраановесных концентраций продуктов реакций связана с неизотермичностью плазмы разряда, с существованием наряду с относительно низкой температурой молекулярного газа весьма высокой температуры газа электронного. Эта разность температур характеризует наличие в плазме изобарного потенциала идущего на совершение работы, затрата которой необходима для создания нерав новесного состояния. Конкретный механизм использования энергии электрон ного газа на активацию химического процесса различен в разных реакциях. Таким образом, коронный разряд в разреженной атмосфере является мощным ге нератором активных частиц, т. е, Сложных радикалов, STOMOB, электронов Наличие таких частиц в зоне химических реакций позволяет резко интенсифицировать процесс нейтрализации отработавших газов. При зажигании коронного разряда в разреженной атмосфере смеси вторичного воздуха с отработавшими газами образуются активированные молекулы кислорода, ионы кислорода и молекулы озона, наряду с ними образуются ионизированные и активированные молекулы токсичных компонентов, и, в частности продуктов неполного сгорания (т. е. СО и СН). Выход заряженных и химически активных частиц из разреженной ат мосферы в сильно турбулизованный поток способствует интенсивному распределению центров химической реакции по объему потока и резко увеличивает скорость реакции, а также способствует более полному ее протеканию, т. е. повышает эффективность нейтрализации отработавших газов. При этом у положительно коронирующего электрода во внешней области короны имеется наличие ионизированных и возбужденных электроположительных молекул, в част-. нести, молекул углеводородов, а у отрицательно -коронирующего электрода во внешней области короны имеется наличие ионизированных и возбужденных электроотрицательных молекул, в частности, молекул кислорода и угарного газа. Так как смешиваются только внешние области корон, то смешиваются химически активные, частицы, способные энергично взаимодействовать друг с другом, к тому же среди них встречаются частицы, ионизированные противоположными знаками. Это также способствует интенсивной нейтрализации отработавших газов. Существенным отличием данного изобретения является то, что коронный разряд зажигается в разреженной атмосфере, а смесь отработавших газов со вторичным воздухом обрабатывается активными частицами в турбулизированном потоке. На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа с турбулизаторами, расположенными рядом; на фиг. 2 - вариант устройства с последовательным расположением турбулизаторов; на фиг. 3 - .то же, с одним тур- булизатором сетчатым электродом. YctpoHCTBo для осуществления способа нейтрализации отработавших газов содержит корпус 1 из термостойкого диэлектрика. На участке Вентури, выполненном внутри корпуса 1 на кронштейнах 2 и 3, установлены полые турбулизаторы в виде кожухов из термостойкого диэлектрика. В пронштейнах 2 и 3 размещены провода 5. Внутри полых турбулизаторов размещены основные электроды. 6 и дополнительные электроды 7-. Устройство работает следующим образом. Поток отработавших газов в смеси со вторичным воздухом омывает-полые турбулизаторы 4. При движении потока от вершин-турбулизаторов к их основаниям скорость его возрастает вследствие -уменьшения проходного сечения внутри корпуса 1 и в турбилазторах k за счет эжекции создается разрежение. Кроме того, у оснований турбулизаторов поток срывается и турбилизируется.

На основные электроды 6 и дополнительные электроды 7 на провода 5 подается высокое напряжение. При этом на основные 6 и дополнительные 7 электроды, установленные а одном поло турбулизаторе k, подается потенциал одного знака, В полых турбулизаторах k у электродов 6 зажигается биполярная корона, а так как электроды находятся в разреженной атмосфере, то выход зарядов с поверхности электродов будет облегчен и зажигание короны будет осуществляться при более низкое напряжении, а, следовательно, и с более низкими энергетическими затратами Кроме того, наличие дополнительных электродов способствует тому, что пространственный заряд (электронное или ионное облако) более интенсивно уносится из объема полых турбулизаторов , имея значительную кинетическую энергию, и при выходе из турбулизатора 4 они сильно способствуют ионизации , возбуждению и диссоциации молекул. Помимо этого, в разреженной атмосфере полых турбулизаторов k генери руется значительное количество химически активных частиц, возбужденных молекул атомов, радикалов, которые электрическ1 м ветром ,выносятся в турбулентный поток. Все это способствует ионизации газов и сильной интенсификации химических реакций нейтрализации отработайшйх газов. Применение биполярной короны способствует избирательности ионизации отдельных компонентов смеси отработавших газов со вторичным воздухом. Так, в зоне отрицательного коронирующего электрода ионизируются и возбуждаются, главным образом, молекулы кислорода и угарного газа, а в зоне положитель но коронирующего электрода ионизируются и возбуждаются, главным образом, молекулы углеводородов, водорода и т. д. Это позволяет более эффективно интенсифицировать и управлять реакцией нейтрализации отра ботавших газов.

Таким образом, полые турбулизаторы 4 являются генераторами активных частиц химических реакций, которые под действием электрического ветра выносятся в область активных химических реакций нейтрализации отработавших газов. Эти реакции происходят в зонах сильной турбулизации у основа. НИИ полых турбулизаторов k, поэтому

активные частицы быстро переносятся по всему объему потока.

В устройстве, изображенном на фиг. 2j полые турбулизаторы k расположены последовательно друг за другом соосно корпусу 1 на некотором расстоянии друг от друга.

При. этом смесь отработавших газов со вторичным воздухом после обработки .возле одного полого турбулизатора некоторое время движется по . нейтрализатору и уже. после этого смешивается со смесью, обработанной возле другого полого турбулизатора в противоположной короне.

В устройстве, изображенном на фиг. 3, используется униполярная корона, т, е. коронный разряд, образованный коронирующим и некоронирующим электродами.

Кроме того, сетчатый электрод 8 способствует равномерному распределению заряженных частиц по сечеНию потока смеси отработавших газов со вторичным воздухом.

Применение предлагаемого изобретения позвонит снизить затраты электроэнергии на нейтрализацию отработавших газов и повысить эффективность нейтрализации.

Формула изобретения

1.Способ нейтрализации отработавших газов путем ионизации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, поток отра. ботавших газов ионизируют в зоне разрежения и.затем турбулизируют. приче разрежение образуют путем эжектирования.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, участок Вентури, выполненный внутри корпуса, и электроды, размещенные

на этом участке, отличающееся тем, что на участке Вентури установлен по меньшей мере один полый турбулизатор с образованной внутри него зоной разрежения и в последней размещен по меньшей мере один электрод.,

Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе

1.Патент США К 3979193, кл. 55-123, опублик. 1976.

2.Патент Великобритании № кл. В 2 J , опублик.1971.

Ф1/г.1

Фиг.г

«О -

о