На головну | Пишіть нам | Пошук по сайту тел (063) 620-06-88 (інші) Укр | Рус | Eng   
У будь-якій цивілізованій країні права інтелектуальної власності повинні бути такими ж святими і непорушними, як і право приватної власності
  новини  ·  статті  ·  послуги  ·  інформація  ·  питання-відповіді  ·  про Ващука Я.П.  ·  контакти за сайт: 
×
Якщо ви помітили помилку чи похибку, позначте мишкою текст, що включає
помилку (все або частину речення/абзацу), і натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити нам.
×

Інноваційна модифікація палива для дизельних двигунів і інших термодинамічних пристроїв, що використовують дизельне паливо (частина перша)

2012-11-17
Андрій (Гавріель) Лівшиць


ХАРАКТЕР І ОПИС ПРОБЛЕМ В ЕКСПЛУАТАЦІЇ масово випускати дизельних двигунів всіх типів;
До числа основних експлуатаційних і загальних технічних проблем цього типу дизельних двигунів слід віднести неможливість підняти або збільшити число обертів двигуна в силу того, що неможливо в існуючих умовах зменшити час, необхідний для змішування дизельного палива з повітрям і цей параметр стримує процес збільшення числа оборотів такого типу двигунів;

ХАРАКТЕР І ОПИС ПРОБЛЕМ В експлуатації дизельних двигунів, ВСТАНОВЛЕНИХ НА ВАЖКИХ, вантажних автомобілів і аналогічних за розміром ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБАХ;
До числа основних експлуатаційних і загальних технічних проблем і цього типу дизельних двигунів слід віднести неможливість підняти або збільшити число обертів двигуна в силу того, що неможливо в існуючих умовах зменшити час, необхідний для змішування дизельного палива з повітрям і цей параметр стримує процес збільшення числа оборотів такого типи двигунів і відповідно знижує рівень ефективності цих двигунів;
В існуючих умовах неможливі суттєві якісні зміни в основних вихідних характеристиках дизельних двигунів, оскільки мають місце лише приватні локальні модифікації не міняють принципових залежностей і характеристик паливних сумішей;
ХАРАКТЕР І ОПИС ПРОБЛЕМ В ЕКСПЛУАТАЦІЇ І ЗАСТОСУВАННІ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ В спеціальної транспортної техніки, У ТОМУ ЧИСЛІ В БОЙОВИХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБАХ, ЯК НАПРИКЛАД У танки;

До числа основних експлуатаційних і загальних технічних проблем і цього типу дизельних двигунів слід віднести неможливість підняти або збільшити число обертів двигуна в силу того, що неможливо в існуючих умовах зменшити час, необхідний для змішування дизельного палива з повітрям і цей параметр стримує процес збільшення числа оборотів такого типи двигунів і відповідно знижує рівень ефективності цих двигунів;
Існуючі конструктивні схеми не дозволяють застосування більш ефективних версій паливних сумішей, що знижує загальну ефективність дизельних двигунів і ускладнює їх модернізацію та оптимізацію параметрів;

ВИМОГИ СТАНДАРТІВ ТА ІНШИХ РЕГУЛЮЮТЬ І РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИХДОКУМЕНТОВ І ІНСТРУКЦІЙ;

Для порівняння існуючих технологій підготовки паливних сумішей на базі дизельного палива з пропонованою технологією, приймаємо ті параметри стандартів, які в тій чи іншій мірі можуть бути поліпшені при використанні пропонованої технології.
До числа таких параметрів відноситься, - power per unit of volume of the diesel engine (kW/dm3); weight per power ratio (kg / kW);
The basic parameter is: Best brake specific Diesel fuel consumption of Diesel fuel conversion efficiency (g / kW xh);

ОПИС ІСНУЮЧИХ ТЕХНОЛОГІЙ В ГАЛУЗІ ПІДГОТОВКИ палива для дизельних двигунів ВСІХ ВКАЗАНИХ ТИПІВ;

В даний час застосовується технологія підготовки та подачі в камеру згорання паливної суміші, яка практично не змінилася з моменту створення перших дизельних двигунів;

При всіх сучасних модернізаціях дизельних двигунів, в основному вдосконалюються електронні системи управління і контролю, але не зачіпаються ключові моменти, які можуть кардинально змінити умови експлуатації дизельних двигунів і можуть істотно підняти їх ефективність;

Найбільш ефективні технології з усіх існуючих

Визначено основні напрямки у розвитку дизельних двигунів і двигунів внутрішнього згорання в загальному плані, які можна оцінити по найбільш важливому критерію, - коефіцієнту корисної дії двигуна.
Сьогодні найбільш ефективні технології дозволяють за рахунок удосконалення систем процесорного управління подачі палива, підбору найбільш оптимальних значень часових інтервалів для всього ланцюжка операцій від бака з паливом до випуску вихлопних газів домогтися значень ефективності
Причини недостатньої ефективності У ІСНУЮЧИХ ТЕХНОЛОГІЙ:
При практично повній контролі за тимчасовими і фізичними параметрами процесу подачі, вприскування і горіння паливної суміші, при існуючій системі реалізації цих процесів відсутня можливість активного контролю параметрів, фізичного стану і пропорцій змішування самої паливної суміші;
Підвищення ефективності практично обмежена параметрами енергетичних граничних можливостей паливної суміші;
Всі відомі технології підготовки паливних сумішей для дизельних двигунів не передбачають зміни базових властивостей і характеристик самого дизельного палива і утвореної на його основі паливної суміші;
В основному всі процеси по змішуванню дизельного палива з повітрям відбуваються вже безпосередньо в камері згоряння, коли контроль процесів украй утруднений або взагалі неможливий, і з моменту вприскування паливної суміші в камеру згоряння, подальші явища відбуваються без якої або регулювання, і результат може бути відомий тільки після завершення всього робочого циклу двигуна;

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ТА МОЖЛИВОСТІ У ІСНУЮЧИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПІДГОТОВКИ паливної суміші, які пропонують ТЕХНОЛОГІЯ ПОЛІПШУЄ;

Час, який необхідно для змішування дизельного палива з повітрям, при використанні пропонованої технології скорочується як мінімум в два рази;

Рівень дисперсності розпилення паливної суміші при її впорскуванні в камеру згоряння збільшується як мінімум на 50%;

Рівномірність розподілу повітря в обсязі дизельного палива після вприску, збільшується як мінімум в 2-3 рази;

Рівень турбулентності в паливній суміші до вприскування збільшується як мінімум в 5-8 разів;

Рівень турбулентності паливної суміші після вприскування збільшується в 5-10 разів;

Температура паливної суміші до вприскування знижується на 7-11 градусів;

Температура вихлопних газів зменшується як мінімум на 7 - 11 градусів;

У паливної суміші до її попадання на насос високого тиску, з'являється стискається газовий буфер, який при стисненні піднімає рівень турбулентності в обсязі паливної суміші і, після уприскування, забезпечує більш високий рівень перемішування і поділу дози палива на дисперсні частинки;

Система вихрового перемішування дизельного палива і система аеродинамічного насичення його обсягу бульбашками повітря, є еквівалентом турбонаддува і проміжного охолодження, які в сукупності дозволяють підняти коефіцієнт корисної дії дизельного двигуна до 50%;

Тривалість циклу змішування дизельного палива з повітрям скорочується в, як мінімум 2 - 2.5 рази;

При введенні в потік дизельного палива стисненого повітря під тиском понад 10 атмосфер, частина повітря розчиняється в дизельному паливі, що підвищує в ньому концентрацію водню і кисню; це сприяє підвищенню теплової віддачі палива при згорянні;

В'язкість паливної суміші зменшується при всіх варіантах попереднього змішування, як з повітрям, так і при більш складних варіантах змішування, - з повітрям і з водою; з повітрям і водою та додатковими компонентами паливної суміші;

Характеристики пропонованого ВИНАХОДИ, переваги пропонує ТЕХНОЛОГІЇ;
Винайдене пристрій для динамічного змішування не має рухомих частин і необхідно відзначити, що в ньому застосована виключно ефективна схема орієнтації деталей устрою, при якій зовнішній корпус одночасно є тривимірним калібром, який фіксує і орієнтує всі компоненти пристрою

Запропоновано винахід предметом якого є метод ефективного змішування компонентів паливної суміші за допомогою поступового східчастого динамічного впливу на потік указаннной суміші та система ефективного безконтактного контролю всіх основних параметрів суміші після завершення процесів впливу і перед уприскуванням в камеру згоряння;

Винахід включає також метод та принципові рішення системи для регулювання параметрів процесу впливу на компоненти паливної суміші і на саму суміш, з метою досягнення заданих і необхідних кінцевих параметрів і властивостей паливної суміші перед її уприскуванням в камеру згоряння;

Пропоноване пристрій для реалізації винайденого методу, має три основних робочих секції в яких послідовно дизельне паливо в потоці збільшує рівень турбулентності

У першій по ходу руху дизельного палива від бака до камери згоряння, є гідравлічна секція, в якій рівень турбулентності потоку дизельного палива збільшується майже на порядок і потік перетвориться за формою свого перетину від круглого до кільцевому; враховуючи високу в'язкість дизельного палива, друга задача, яка стоїть перед гідравлічної секцією, - це завдання створення біля потоку дизельного палива пухкої структури, для того, що б на подальших етапах впровадити в цей потік додаткові паливні компоненти;

У другій секції відбувається впровадження в потік дизельного палива рівномірно розподіленого в його об'ємі потоку стислого повітря; ця операція проходить в умовах еквівалентних параметрах і властивостям, відповідним теоремі Bernoulli;

На кільцевій кордоні між першою і другою секціями з'єднуються виходи з гідравлічної і аеродинамічній операцій впливу на потік дизельного палива, і в цьому місці створюються спеціальні умови, в яких проходить інтенсивне змішування рідкої і газоподібної фази паливної суміші і, крім того, умови створювані в цій кільцевій прикордонній зоні забезпечують всмоктування додаткових компонентів паливної суміші, наприклад, - води, з трубопроводів з'єднаних з цією кільцевої прикордонною зоною;

При проходженні другої секції суміш паливних компонентів продовжує насичуватися бульбашками стисненого повітря, і при певній мірі насичення з паливної суміші формується піна, стан якої може кваліфікуватися як псевдо киплячий обсяг;

Третя секція акумулює активовану паливну суміш і, якщо необхідно, чинить додатковий вплив на цю суміш, що виражається в чи, - нагріві або в електромагнітній акселерації потоку цієї суміші і подачі її на насос високого тиску;

До числа переваг пропонованої технології слід віднести кілька груп технологічних і конструктивних факторів, кожна з яких в тій чи іншій мірі впливає на підвищення ефективності дизельних двигунів всіх типів і розмірів;

Пропонована система дозволяє отримати гомогенну суміш паливних компонентів в необхідних пропорціях за дуже короткий час, в межах 10 мілісекунд, при повному контролі за пропорціями та іншими фізичними параметрами суміші, перед її уприскуванням в камеру згоряння; цей параметр вирішує і основну проблему, наприклад тривалість процесу змішування дизельного палива з повітрям в необхідних пропорціях і концентраціях, що забезпечують процес горіння і отримання необхідного рівня енергії;

Пропонована система дозволяє в тих же тимчасових інтервалах змішати не тільки дизельне паливо з повітрям, але і змішати дизельне паливо з додатковими паливними компонентами, в тому числі і неорганічної природи, з отриманням паливної суміші у вигляді стабільної емульсії;

ХАРАКТЕР ЗМІНИ ПОКАЗНИКІВ І РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ дизельних двигунів всіх типів, ПРИ застосування пропонованої технології;

Час, який необхідно для змішування дизельного палива з повітрям, при використанні пропонованої технології скорочується як мінімум в два рази;

Скорочення часу, який необхідно для змішування дизельного палива з повітрям, дозволяє вести більш впевнене управління і регулювання процесом подачі паливної суміші і її горіння в камері згоряння;

Рівень дисперсності розпилення паливної суміші при її впорскуванні в камеру згоряння збільшується як мінімум на 50%;

Рівномірність розподілу повітря в обсязі дизельного палива після вприску, збільшується як мінімум в 2-3 рази;

Рівень турбулентності в паливній суміші до вприскування збільшується як мінімум в 5-8 разів;

Рівень турбулентності паливної суміші після вприскування збільшується в 5-10 разів;

Температура паливної суміші до вприскування знижується на 7-11 градусів;

Температура вихлопних газів зменшується як мінімум на 7 - 11 градусів;

У паливної суміші до її попадання на насос високого тиску, з'являється стискається газовий буфер, який при стисненні піднімає рівень турбулентності в обсязі паливної суміші і, після уприскування, забезпечує більш високий рівень перемішування і поділу дози палива на дисперсні частинки;

Система вихрового перемішування дизельного палива і система аеродинамічного насичення його обсягу бульбашками повітря, є еквівалентом турбонаддува і проміжного охолодження, які в сукупності дозволяють підняти коефіцієнт корисної дії дизельного двигуна до 50%;

Тривалість циклу змішування дизельного палива з повітрям скорочується в, як мінімум 2 - 2.5 рази;

При введенні в потік дизельного палива стисненого повітря під тиском понад 10 атмосфер, частина повітря розчиняється в дизельному паливі, що підвищує в ньому концентрацію водню і кисню; це сприяє підвищенню теплової віддачі палива при згорянні;

В'язкість паливної суміші зменшується при всіх варіантах попереднього змішування, як з повітрям, так і при більш складних варіантах змішування, - з повітрям і з водою; з повітрям і водою та додатковими компонентами паливної суміші;

ДОДАТКОВІ ВЛАСТИВОСТІ І ОСОБЛИВОСТІ пропонує технології

Можливість комбінувати різні варіанти техніки змішування рідин і газів, рідин з рідинами і газів з газами для підвищення ефективності різних варіантів дизельних двигунів;

На наведеному малюнку зображена схема такого комбінованого з'єднання двох пристроїв для змішування та активування паливної суміші на базі дизельного палива і пристрої для вихрового змішування стисненого повітря і природного газу;

Збільшення концентрації водню в паливній суміші для дизельного двигуна на 1% може підняти ефективність дизельного двигуна на 5 - 8%, так як теплотворна здатність водню в 4 - 5 разів вище ніж у дизельного палива;

Для цієї мети передбачається використовувати природний скраплений газ, який перетворюють у газоподібний стан, змішують вихровим методом з стисненим повітрям і подають стиснене повітря в суміші з природним газом для змішування з дизельним паливом і для активування паливної суміші;

Технічний варіант реалізації цієї ідеї наступний, -
Встановлюють на магістралі подачі стисненого повітря змішуючі пристрої для вихрового змішування стисненого повітря з природним газом в необхідних пропорціях і концентраціях;

Направляють суміш газів на основний пристрій для змішування та активування дизельного палива;

Вводять в створювану паливну суміш на базі дизельного палива, суміш газів з високою концентрацією водню, формують газові бульбашки в обсязі дизельного палива, і таким чином збільшують ефективність і всі основні характеристики дизельного палива;

Покращують всі параметри, регламентовані стандартами для дизельних двигунів;

На фото показано полум'я, отримане від суміші дизельного палива з стисненим повітрям і водою; Пропорції змішування з повітрям у межах від 5 до 7 відсотків від повної кількості стехіометричного повітря, необхідного для оптимального режиму горіння і кількість води в межах від 5 до 7 відсотків від ваги дизельного палива;
Температура полум'я на 250 градусів перевищує температуру полум'я, отриманого при горінні звичайної стехиометрической суміші з аналогічними параметрами витрати і тиску палива

... далі буде ...

корисний матеріал? Натисніть:




інші статті...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при використанні будь-яких матеріалів сайту посилання на джерело обов'язкове
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100