Устройство для динамического смешивания и гомогенизации жидкого топлива и топливных смесей , а также для формирования газифицированных ( сжимаемых ) топливных смесей . На снимках представлено устройство с рабочим диаметром 40 мм и производительностью в 1000 литров в час

Индустриальная установка для гомогенизации жидкого топлива в диапазоне от Дизельного топлива № 6 ( мазута ) до дизельного топлива № 2 , а также для микромизации и оптимизации дисперсности при впрыске у био-топлива , метанола , этанола а также у керосина , полученного при переработке отходов пластических масс и автомобильных и иных покрышек; Производительность установки , не смотря на небольшие размеры , - 1000 литров в час

Необходимость процесса гомогенизации

Любой вид жидкого углеводородного топлива и особенно топливные композиции на базе жидкого углеводородного топлива в процессе хранения теряет свою однородность , следствием чего является образование сгустков , преимущественно на донной части ёмкостей , в которых хранится топливо или топливная смесь
Ещё более проблематичным является обеспечение однородности всевозможным видам синтетического жидкого топлива , особенно полученным при переработке либо старой пластмассы либо старых автомобильных шин
Это топливо содержит много дополнительных и необычных для стандартного топлива загрязняющих элементов , как например , - формальдегид , что ещё больше обостряет необходимость гомогенизации , по крайней мере перед впрыском в камеру сгорания или во время процесса сгорания
Устранить указанную неоднородность наиболее удобно и эффективно можно применив процесс гомогенизации при помощи инновационного устройства динамической гомогенизации , осуществляющего процесс гомогенизации непосредственно в трубопроводе по которому движется топливо или топливная смесь

Процесс динамической гомогенизации

В начале коротко о предлагаемой технологии , особенностях и новизне этой технологии :
Устройство для динамической гомогенизации жидкого топлива и топливных смесей должно состоять из разгонной гидродинамической секции , переходящей и соосной второй гидродинамической секции с встроенным вихревым генератором , переходящей в гидродинамический усилитель уровня турбулентности , связанный с входом в насос высокого давления двигателя внутреннего сгорания
Всё гомогенизируемое жидкое топливо или топливная смесь в устройстве для динамической гомогенизации жидкого топлива и топливных смесей разделяется на два потока , первый ( 60% от всего потока ) под давлением в ( как минимум ) 3 бар ( 45 psi ) поступает в разгонную гидродинамическую секцию ( разгон осуществляется под воздействием систем устройства , инициирующих формирование коаксиальных эффектов –Бернулли ) , второй ( 40% от всего потока ) под давлением ( также как минимум ) в 3 бар ( 45 psi )поступает в коаксиальную первой , вторую гидродинамическую секцию ;
В устройстве происходит динамический процесс последовательной гомогенизации потока жидкого топлива или топливной смеси , на первом этапе , - гомогенизации по уровню турбулентности в трубопроводе ( такого процесса нет ни у одного из известных устройств и технологий гомогенизации , это один из основных элементов новизны технологии , подтверждённый в базовых документах интеллектуальной собственности компании TURBULENT ENERGY , Inc – разработчика и владельца технологии );
После этого гомогенизированыый поток жидкого топлива или топливной смеси трансформируется в гидродинамическую вихревую трубу ( за счёт встроенного вихревого генератора ) и направляется на насос высокого давления или дизельного двигателя или любого другого двигателя внутреннего сгорания ( давление от 2000 до 3000 бар , или 29000-43500 psi ) где происходит второй этап динамической гомогенизации в потоке , в результате которого размер частиц в гомогенизированном потоке уменьшается до частиц меньше одного микрона , то есть по ключевым параметрам потока , он превращается в гомогенизированную жидкость эквивалентную по свойствам нано- эмульсии ;
Аналогично работает система в топливных магистралях котлов , бойлеров , турбин и прочих термодинамических устройств и термодинамического оборудования

Процесс гомогенизации происходит за период времени меньше 1 секунды и не нарушает никаких природных взаимосвязей в гомогенизируемом жидком топливе или топливной смеси
Процесс гомогенизации происходит при стабильной температуре или , при определённых соотношениях, - при понижении температуры горючей жидкости или топливной смеси
Весь процесс динамической гомогенизации происходит за счёт создания особых турбулентных гидродинамических условий в потоке жидкого топлива или топливной смеси , без разрушения химического и физического равновесия между всеми его компонентами
Положительные отличия процесса динамической гомогенизации от существующего :

• у существующей технологии нет этапа динамической гомогенизации по уровню турбулентности и значит , что существующая технология не позволяет вести процесс гомогенизации в топливном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания ;
• второй этап процесса гомогенизации происходит под давлением , как минимум в два раза выше , чем это необходимо для гомогенизации на уровне нано-частиц ;
• размеры частиц ( глобул ) в гомогенизированном по предлагаемой технологии жидком топливе или топливной смеси однородны все в пределах 70-120 нанометров и не имеют тенденции к слипанию , - у существующей технологии разброс размеров составляет от наиболее мелких до наиболее крупных , - более 10 раз , - от 0,2 до 2 микрон;
• все процессы динамической гомогенизации могут проводиться в топливном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания, например при подаче от топливного насоса к насосу высокого давления и не требуют специальных модификаций конструкции двигателя ( то же можно сказать и про все другие виды термодинамического оборудования ) ;
• в процессе динамической гомогенизации температура гомогенизированного жидкого топлива или топливной смеси не повышается ;
• в устройстве для динамической гомогенизации имеется возможность при гомогенизации одновременно вводить в гомогенизированное жидкое топливо или топливную смесь дополнительные компоненты( например воду или метанол или этанол или синтетический керосин );
• устройство для динамической гомогенизации имеет минимальные габаритные размеры и удобнее в эксплуатации чем известные устройства , имеет оптимальные условия для установки и обслуживания ;
• устройство для динамической гомогенизации жидкого топлива и топливных смесей намного дешевле чем существующее оборудование такого же назначения ;
• на устройстве для динамической гомогенизации жижкого топлива и топливных смесей можно выполнять технологическую гомогенизацию перед вводом потока топлива или топливной смеси в технологическое оборудование для производства других углеводородных продуктов;

Как видно из представленных фотографий , размеры устройства , по отношению к производительности очень малы ( на снимках представлены устройства производительностью в 1000 литров в час)

Оригинальное устройство для динамической гомогенизации

Разработано, изготовлено и многократно испытано устройство для динамической гомогенизации жидкого топлива и топливных смесей
Все элементы и части устройства изготовлены на стандартных станках с числовым программным управлением без применения специальных технологий или специального режущего инструмента
В качестве конструкционного материала используется нержавеющая сталь , что позволяет инсталляцию устройства и систем с ним в более агрессивных с точки зрения коррозии местах , как например на морских судах ;

Устройство чрезвычайно компактно, имеет размеры , которые позволяют встроить его практически в любой двигатель внутреннего сгорания , как стационарного типа ( например судовые двигатели ) так и в двигатели установленные на транспортных средствах ( например автомобилях всех видов )
Устройство не требует для работы никаких дополнительных элементов или компонентов и практически может быть установлено на топливном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания , после топливного насоса и перед насосом высокого давления двигателя
Все входные и выходные присоединительные элементы у устройства унифицированы; Для установки устройства на двигатель внутреннего сгорания не требуется специальная подготовка , инструменты и оборудование
В устройстве нет подвижных частей, оно может быть изготовлено в любом необходимом размерном масштабном факторе ;
Устройство может быть изготовлено на серийном производственном оборудовании с цифровым программным управлением , для изготовления и сборки и контроля качества устройства не требуется специальных технологий , материалов и инструментов

Термодинамический эффект от использования гомогенизированного топлива ( полученного при помощи устройства для динамической гомогенизации )

После гомогенизации топливо сгорает однородно, в его объёме после впрыска не образуются локальные зоны с более крупными фракциями дисперсии
Благодаря этому процесс сгорания проходит на 35-40% быстрее и эффективный отбор тепла ускоряется в той же пропорции ( результаты подтверждены на более чем 300 циклах испытаний на современном серийном дизельном двигателе с рабочим объёмом 2.5 литра )
Технология гомогенизации одинаково эффективно работает как в двигателях с стандартной комплектацией так и в двигателях с системами рециркуляции выхлопных газов
В случае несанкционированного попадания воды в топливный бак , динамическая гомогенизация за несколько миллисекунд до попадания топлива в насос высокого давления, обеспечивает динамическое формирование микро-эмульсии и полностью исключает какое-либо вредное воздействие от воды , содержащейся в топливной эмульсии, на двигатель и процесс его работы; (результаты подтверждены на более чем 60 циклах испытаний на современном серийном дизельном двигателе с рабочим объёмом 2.5 литра )
Микро-эмульсия , при сохранении эффективной мощности двигателя, существенно снижает концентрацию сажи в выхлопных газах ( снижение на 97% ) и концентрацию окислов азота ( снижение до 35 % ) , уменьшает длительность цикла полного сгорания и ускоряет процесс отбора тепла (результаты подтверждены на более чем 300 полных реверсивных циклах испытаний на современном серийном дизельном двигателе с рабочим объёмом 2.5 литра )
Применение системы для гомогенизации в дополнение позволяет получить при давлении на 35-45 % меньшем ту же дисперсность распыла , которую получают при давлении 1600 – 2000 бар
Такое явление позволяет снизить расход мощности , требуемой для работы насоса высокого давления ; Как пример , можно привести это же явление , как потенциал дополнительной экономии для турбин и турбо- генераторов у которых давление впрыска составляет 30 бар и более

Экологический эффект от использования гомогенизированного топлива

Применение устройства для динамической гомогенизации жидкого топлива в топливной системе двигателей внутреннего сгорания позволяет существенно снизить токсичность выхлопных газов и может позволить достичь соответствия требованиям экологических стандартов на выпущенных ранее автомобилях , в том числе и длительное время находящихся в эксплуатации

Процесс последовательной динамической гомогенизации в современном дизельном двигателе

Устройство для динамической гомогенизации топлива и топливной смеси в современном дизельном двигателе устанавливается на топливной магистрали после топливного насоса и перед насосом высокого давления
При этом поток топлива после топливного насоса разделяется на два потока , один из которых имеет расход равный 60% от общего расхода топлива и направляется на центральный осевой ввод в устройство динамической гомогенизации топлива , а второй поток , равный 40% от общего расхода топлива вводится в интегральный ввод устройства , состоящий из четырёх радиальных каналов
После гомогенизации топливо сгорает однородно, в его объёме после впрыска не образуются локальные зоны с более крупными фракциями дисперсии
Благодаря этому процесс сгорания проходит на 35-40% быстрее и эффективный отбор тепла ускоряется в той же пропорции ( результаты подтверждены на более чем 60 циклах испытаний на современном серийном дизельном двигателе с рабочим объёмом 2.5 литра )
Технология гомогенизации одинаково эффективно работает как в двигателях с стандартной комплектацией так и в двигателях с системами рециркуляции выхлопных газов

Процесс последовательной динамической гомогенизации в современном бензиновом двигателе

Устройство для динамической гомогенизации топлива и топливной смеси в современном бензиновом двигателе устанавливается на топливной магистрали после топливного насоса и перед насосом высокого давления
При этом поток топлива после топливного насоса разделяется на два потока , один из которых имеет расход равный 60% от общего расхода топлива и направляется на центральный осевой ввод в устройство динамической гомогенизации топлива , а второй поток , равный 40% от общего расхода топлива вводится в интегральный ввод устройства , состоящий из четырёх радиальных каналов
Технология гомогенизации одинаково эффективно работает как в двигателях с стандартной комплектацией так и в двигателях с системами рециркуляции выхлопных газов

Применение процесса динамической гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания использующих в качестве топлива смесь этанола и бензина
Этанол, даже высокого качества содержит некоторое количество воды;
До смешивания ( например ) с бензином этанол достаточно устойчивое вещество и в нём разделение воды и спирта не происходит ;
Смесь этанола с бензином не является полностью устойчивой и при определённых обстоятельствах ( например при пониженных температурах ) вода отделяется от смеси бензина с этанолом
В случае , если в систему двигателя введено устройство для динамической гомогенизации, вода при определённых обстоятельствах ,отделившаяся в топливном баке двигателя от основной углеводородной фракции топливной смеси в устройстве динамически смешивается с углеводородными фракциями с превращением полученной смеси в микро или нано эмульсию
Сгорание эмульсии происходит , как правило , в стабильном термодинамическом режиме, без детонации и с пониженным содержанием сажи и окислов азота в выхлопных газах

Применение процесса динамической гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания использующих в качестве топлива смесь метанола и бензина

Метанол, даже обыкновенного качества , практически не содержит воду;
До смешивания ( например ) с бензином метанол достаточно устойчивое вещество и после смешивания с практически не отделяется от бензина
Смесь метанола с бензином не является полностью устойчивой и при определённых обстоятельствах ( например при пониженных температурах ) склонна к образованию сгустков
Сгорание гомогенизированного топлива происходит , как правило , в стабильном термодинамическом режиме, без детонации и с пониженным содержанием сажи и окислов азота в выхлопных газах

Применение процесса динамической гомогенизации в двигателях внутреннего сгорания использующих в качестве топлива смесь бензина и био-топливных композиций ( что наиболее важно и актуально в настоящее время )
Так как в указанных термодинамических системах в качестве топлива используется смесь , содержащая наряду с бензином более тяжёлое био- топливо и различные виды вязких горючих био-материалов , то в таких видах композиционного топлива образование сгустков идёт более интенсивно
В случае , если в термодинамическую систему введено устройство для динамической гомогенизации, сгустки при определённых обстоятельствах , сформировавшиеся в топливных баках и состоящие из основной углеводородной фракции топливной смеси , в устройстве динамически смешивается с остальными углеводородными фракциями с превращением сгустков смеси в однородную систему из микро или нано частиц
Сгорание гомогенизированного топлива происходит , как правило , в стабильном термодинамическом режиме, без детонации и с пониженным содержанием сажи и окислов азота в выхлопных газах

Применение процесса динамической гомогенизации при подаче топлива на горелки бойлеров, турбин и других термодинамических устройств

Так как в указанных термодинамических системах в качестве топлива используется более тяжёлое дизельное топливо и различные виды мазута, то в таких видах топлива образование сгустков из более тяжёлых фракций с высокой вязкостью идёт более интенсивно
В случае , если в систему подачи топлива и впрыска в камеру сгорания введено устройство для динамической гомогенизации, сгустки при определённых обстоятельствах , сформировавшиеся в топливных баках и состоящие из основной углеводородной фракции топливной смеси , в устройстве динамически смешивается с остальными углеводородными фракциями с превращением сгустков смеси в микро или нано частицы
Сгорание гомогенизированного топлива происходит , как правило , в стабильном термодинамическом режиме, без детонации и с пониженным содержанием сажи и окислов азота в выхлопных газах
В отдельных случаях и при определённых условиях имеет место существенная экономия топлива

Потенциал применения процесса динамической гомогенизации в судовых двигателях и дизельных генераторах

Так как в указанных термодинамических системах в качестве топлива используется более тяжёлое дизельное топливо и различные виды мазута, то в таких видах топлива образование сгустков идёт более интенсивно
В случае , если в систему судового двигателя или дизельного генератора введено устройство для динамической гомогенизации, сгустки при определённых обстоятельствах , сформировавшиеся в топливных баках и состоящие из основной углеводородной фракции топливной смеси , в устройстве динамически смешивается с остальными углеводородными фракциями с превращением сгустков смеси в микро или нано частицы
Сгорание гомогенизированного топлива происходит , как правило , в стабильном термодинамическом режиме, без детонации и с пониженным содержанием сажи и окислов азота в выхлопных газах

Потенциал применения процесса динамической гомогенизации в двигательных установках летательных аппаратов

В связи с появившимися в последнее время сообщениями о экспериментальном применении био-топлива или топливных смесей для двигателей летательных аппаратов и , зная о том , что топливные смеси , содержащие био-топливные компоненты имеют свойство к образованию сгустков , динамическая гомогенизация такого топлива перед впрыском в камеру сгорания , может значительно повысить надёжность таких двигателей и может открыть путь к применению топливных композиций в двигателях летательных аппаратов

Применение устройства с рабочим диаметром в 25 мм , предназначенном для формирования в топливном трубопроводе эмульсии из дизельного топлива № 2 и водопроводной воды в соотношении 70% дизельного топлива и 30 % воды , в современном бойлере

Применение устройства с рабочим диаметром в 25 мм и производительностью в 250 литров в час при подготовке газифицированного топливного композита ( из дизельного топлива № 2 и сжатого воздуха )