Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию в камере сгорания
Владельцы патента RU 2527005:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" (RU)
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию в камере сгорания, преимущественно, поршневого двигателя, заключающийся в том, что создают воздуховодяную мелкодисперсную эмульсию путем распыления воды, на полученную эмульсию воздействуют СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры кипения воды, затем обработанную эмульсию подают в камеру сгорания и повторно воздействуют на нее СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры, превышающей температуру кипения воды при давлении в камере сгорания, после чего в камеру сгорания впрыскивают топливо. Технический результат заключается в снижении расхода топлива и повышении к.п.д. работы двигателя, а также снижении токсичности выхлопных газов за счет повышения степени активности водной составляющей в процессе диспергирования (мелкости распыливания) топлива и его испарения посредством использования накопленной в воде энергии СВЧ-излучения.
Изобретение относится к способам получения топливовоздушной смеси в камерах сгорания тепловых двигателей методом мелкодисперсного распыливания, испарения и газификации жидкого топлива и предназначено для использования в камерах сгорания, преимущественно, поршневых двигателей или установок в автомобилестроении, энергетике и в других отраслях машиностроения.
Известен способ подготовки жидкого топлива к сжиганию, включающий перемешивание жидкого топлива с водой, которая играет роль ингибитора, вещества, тормозящего образование окислов азота и серы при горении (RU 95122303, 1995).
Недостатком указанного способа является то, что вода выполняет отведенную ей роль ингибитора только на стадии горения и не принимает активного участия в процессе распыливания топлива.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является способ подготовки жидкого топлива к распыливанию в камеру сгорания, включающий перемешивание жидкого топлива с водой с образованием эмульсии и облучение полученной водотопливной смеси СВЧ-излучением перед его впрыскиванием в камеру сгорания (RU 2266470, 2004).
Указанный способ обеспечивает участие воды в процессе предварительного подогрева топлива для улучшения мелкости его распыливания, испарения и деструкции.
Недостатками известного способа являются повышенное содержание оксидов азота в выхлопных газах двигателя, что обусловлено значительной температурой продуктов сгорания, а также повышенный расход топлива.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа подготовки жидкого топлива к сжиганию в камере сгорания, обеспечивающего снижение расхода топлива и повышение к.п.д. работы двигателя, а также снижение токсичности выхлопных газов.
Поставленная задача достигается тем, что в способе подготовки жидкого топлива к сжиганию в камере сгорания, преимущественно, поршневого двигателя, создают воздуховодяную мелкодисперсную эмульсию путем распыления воды, на полученную эмульсию воздействуют СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры кипения воды, затем обработанную эмульсию подают в камеру сгорания и повторно воздействуют на нее СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры, превышающей температуру кипения воды при давлении в камере сгорания, после чего в камеру сгорания впрыскивают топливо.
Достигаемый технический результат заключается в повышении степени активности водной составляющей в процессе диспергирования (мелкости распыливания) топлива и его испарения за счет использования накопленной в воде энергии СВЧ-излучения.
Способ осуществляют следующим образом.
Создают путем распыления воды воздуховодяную мелкодисперсную эмульсию с содержанием воды 5-15% и на полученную эмульсию воздействуют СВЧ-излучением до нагрева водной составляющей эмульсии до температуры кипения воды. Затем обработанную эмульсию подают в камеру сгорания и вторично воздействуют СВЧ-излучением, нагревая водную составляющую эмульсии до температуры кипения воды при давлении в камере сгорания и впрыскивают в камеру сгорания топливо. Перегретые капли воды практически мгновенно взрывообразно испаряются, повышают давление в камере сгорания и гомогенизируют находящееся в камере топливо.
Сущность предлагаемого способа иллюстрируется нижеследующим примером его реализации.
На подготовленную воздуховодяную эмульсию с содержанием воды 5% и диаметром капель 5 микрон воздействуют СВЧ-излучением с частотой 2,5 ГГц. За счет поглощения энергии СВЧ-излучения водой происходит нагревание водной составляющей эмульсии до температуры кипения воды при незначительном росте температуры эмульсии.
Благодаря большой длине волны СВЧ-излучения нагрев потока эмульсии происходит равномерно по всему объему. После впрыска эмульсии в камеру сгорания осуществляют повторное воздействие на нее СВЧ-излучения, обеспечивая нагрев водной составляющей эмульсии до температуры, превышающей температуру кипения воды при давлении в камере сгорания, в которую затем подают топливо. Перегретые капли воды практически мгновенно взрывообразно испаряются и увеличивают свой объем от 200 до 1000 раз в зависимости от давления в камере сгорания. При этом повышается давление в камере сгорания и гомогенизируется находящееся в камере топливо.
Время и мощность СВЧ-облучения воздуховодяной эмульсии и объемная концентрация воды подбираются в зависимости от требований к устройствам подачи воздуховодяной эмульсии и топлива и в целом к двигателю.
Описанный способ в зависимости от условий проведения процесса подготовки топлива и типа двигателя позволяет сократить расход топлива на 2-4% и снизить содержание СО, NO и NOx в выхлопных газах на 7-8%.
Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию в камере сгорания, преимущественно, поршневого двигателя, заключающийся в том, что создают воздуховодяную мелкодисперсную эмульсию путем распыления воды, на полученную эмульсию воздействуют СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры кипения воды, затем обработанную эмульсию подают в камеру сгорания и повторно воздействуют на нее СВЧ-излучением до нагрева эмульсии до температуры, превышающей температуру кипения воды при давлении в камере сгорания, после чего в камеру сгорания впрыскивают топливо.
