Способ сгорания в двигателе внутреннего сгорания. Реакция горения используется в двигателях внутреннего сгоранияДвигатели внутреннего сгорания горение топливаДавайте рассмотрим процесс сгорания бензина в двигателе. Это сложный физико-химический и технологический процесс, связанный с выполнением противоречивых требований. Прежде всего, карбюрация — смешение бензина с воздухом. Если топливная смесь бедна, то есть в ней много воздуха и мало топлива, то температура горения и, следовательно, температура рабочего тела (продуктов сгорания) в двигателе снижаются. А эффективность всякой тепловой машины, в том числе и двигателя внутреннего сгорания, зависит как раз от перепада температур рабочего тела в начале и конце рабочего процесса. Это непреложное требование термодинамики. Кроме того, при работе на бедной топливной смеси снижается мощность двигателя, повышается интенсивность закоксовывания цилиндров, поршней и клапанов, снижается КПД... [c.88] При взаимодействии металла с сухими газами (воздухом, газообразными продуктами горения топлива и др.) при высоких температурах происходит газовая химическая коррозия. Этот вид коррозии возможен и при низких температурах, если при этом на поверхности металла не конденсируется жидкость, проводящая электрический ток. Газовой коррозии подвергаются детали газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, арматура печей подогрева нефти и другие изделия, работающие при повышенных температурах в среде сухих газов. При проведении многочисленных технологических процессов обработки металлов в условиях высоких температур (нагрев перед ковкой, прокаткой, штамповкой, при термической обработке - закалка, отжиг, сварка) на металлургических и трубопрокатных заводах также возможна газовая коррозия. При взаимодействии металла с кислородом воздуха или содержащимся в других газах происходит его окисление с образованием окисных продуктов коррозии. В отдельных случаях, например при воздействии на металл паров серы или ее соединений, на поверхности металла могут образоваться сернистые соединения. [c.17] Химические реакции широко используются во многих производственных процессах. Они (например, процессы окисления, коррозии и др.) протекают при работе многих установок, машин и приборов. Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания и т. п. непосредственно связано с химическими реакциями. Например, в настоящее время электрическую и механическую энергии получают в основном преобразованием химической энергии природного топлива. В процессе этого преобразования происходят сложные химические реакции горения, взаимодействия воды и ее примесей с металлами и т. п. Без понимания этих процессов невозможно обеспечить эффективную работу электростанций и двигателей внутреннего сгорания. Велика роль химических процессов и в атомной энергетике, значение которой непрерывно возрастает. [c.8] Окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров окислительно-восстано-вительных процессов, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений и процессы дыхания у животных и человека. Процессы горения топлива, протекающие в топках парогенераторов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания, являются примером окислительновосстановительных реакций. [c.182] Продукты горения топлива зависят от его состава и условий сжигания. Однако при горении топлива на электростанциях, в промышленных печах, двигателях внутреннего сгорания и других установках всегда образуются Н2О и СО2. Кроме того, продукты горения содержат, как правило, СО, оксиды серы и азота, сажу, золу, а также азот и непрореагировавший кислород. Соотношение между СО2 и СО в продуктах горения зависит от ряда факторов и прежде всего от соотношения топлива и воздуха. Если подача воздуха недостаточна, то [c.354] Продукты горения топлива. Основные антропогенные атмосферные выбросы вредных веществ вызваны сжиганием органического топлива на электростанциях, в котельных, промышленных печах и двигателях внутреннего сгорания, а также переработкой руд и получением различных химических продуктов. [c.387] Продукты горения топлива зависят от его состава и условий сжигания. Однако при горении топлива на электростанциях, в промышленных печах, двигателях внутреннего сгорания и других установках всегда образуются Н2О, СО2 и СО. Соотношение между СО2 и СО в продуктах горения зависит от ряда факторов и прежде всего от соотношения топлива и воздуха. Если подача воздуха недостаточна, то топливо сгорает не полностью, в продуктах горения увеличивается доля СО и сажи, при этом КПД использования топлива понижается. В то же время большой избыток воздуха ухудшает эффективность работы установок, так как при этом необходимы дополнительные затраты теплоты на подогрев воздуха. Температура топливно-воздушной смеси на некоторых участках может упасть ниже температуры воспламенения топлива, из-за чего часть его не успевает сгореть. Поэтому должно соблюдаться оптимальное соотношение между топливом и воздухом. Лучше всего контролировать это соотношение по содержанию СО2 и СО в продуктах горения. [c.388] В последние годы все большее внимание уделяется водородной энергетике, т. е. использованию водорода в качестве топлива, в частности, для двигателей внутреннего сгорания. Это представляет особый интерес с экологической точки зрения, т. к. при горении водорода в выделяющихся газах не содержится вредных веществ (продукт горения — вода ). [c.337] Генераторный газ (воздушный газ) — смесь оксида углерода СО с азотом воздуха. Получают при продувании воздуха сквозь накаленный уголь. При горении угля образуется СОз, который накаленным углем восстанавливается в оксид углерода СО (СО2+ С = 2С0). Г, г. применяется как топливо в металлургической, стекольной, керамической промышленности, для двигателей внутреннего сгорания. Геохимия (от греч. ge — земля и химия) — наука о химическом составе и законах сочетания, распределения и миграции химических элементов в земной коре и глубинах Земли. [c.37] Г орение — это процесс химического взаимодействия горючего и окислителя с образованием пламени, излучающего тепловую и световую энергии. В двигателях внутреннего сгорания химическая энергия топлива через процесс горения превращается в механическую энергию. Горение поддерживается физическими процессами испарения капель распыленного топлива, смешения паров с воздухом и их воспламенением или самовоспламенением. [c.94] Методы химической технологии весьма распространены в нехимических отраслях промышленности - металлургии, транспорте, электронике, энергетике, строительстве и др. Процессы получения металлов (в доменных, мартеновских и других плавильных печах) - типичные химические процессы. Горение топлива в топках паровых котлов, в двигателях внутреннего сгорания или ракетных - типичный химический процесс. Получение материалов электроники и строительных материалов тоже во многом связано с химическими процессами. Защита окружающей среды также использует химические методы. [c.10] Под моторными свойствами нефтяных топлив понимают физические величины, характеризующие особенности их горения внутри соответствующего типа двигателя внутреннего сгорания. В связи с тем, что моторные свойства неразрывно связаны с типом двигателей внутреннего сгорания, необходимо предварительно ознакомиться с некоторыми принципиальными моментами их работы, определяющими характер горения топлива. [c.173] Горение углеводородов в двигателе внутреннего сгорания также может быть неполным. По данным, приведенным в работе [16, с. 409], в дизельных двигателях в качестве продуктов неполного сгорания обнаружены угольный осадок в отверстии форсунки, сажа на стенках, смолистые и угольные отложения, сажа в газовой смеси (черные выхлопные газы), не полностью сгоревшее топливо (сине-серые выхлопные газы) и альдегиды (едкие выхлопные газы). [c.73] Второй аспект — борьба с детонацией в двигателях. Процесс детонации сродни процессу горения, но скорость его слишком велика... В двигателях внутреннего сгорания он возникает из-за распада молекул еще не сгоревших углеводородов под влиянием растущих давления и температуры. Распадаясь, эти молекулы присоединяют кислород и образуют перекиси, устойчивые лишь в очень узком интервале температур. Они-то и вызывают детонацию,- и топливо воспламеняется раньше, чем достигнуто необходимое сжатие смеси в цилиндре. В результате мотор начинает барахлить , перегреваться, появляется черный выхлоп (признак неполного сгорания), ускоряется выгорание поршней, сильнее изнашивается шатунно-кривошипный механизм, теряется мощность... [c.266] Детонационные свойства — весьма важная характеристика бензинов. В цилиндр двигателя внутреннего сгорания поступает смесь паров бензина с воздухом, которая сжимается поршнем и зажигается от запальной свечи (искры). Образующиеся при горении газы двигают поршень. Чем больше степень сжатия смеси в цилиндре, тем выше коэффициент полезного действия двигателя. Величина степени сжатия ограничивается характером горения смеси в цилиндре. При запале смеси от искры образующееся пламя может распространяться в цилиндре двигателя с различной скоростью. При нормальном горении скорость распространения пламени равна 10—15 м/сек, однако при некоторых степенях сжатия наступает детонация, при которой пламя распространяется со скоростью 1500—2500 м/сек. Появление детонации сопровождается стуком в цилиндре, перегревом, черным дымом на выхлопе и приводит к повышению расхода топлива, снижению мощности двигателя и преждевременному его износу. [c.458] В связи с конструктивными особенностями газотурбинных двигателей условия работы смазочных масел в них существенно отличаются от условий работы масел в поршневых двигателях внутреннего сгорания. В отличие от поршневых двигателей, например, смазочное масло в ГТД изолировано от камеры сгорания (зоны горения топлива) кроме того, в наиболее ответственных узлах трения реализуется в основном трение качения, а не трение скольжения, как в поршневых двигателях (коэф-фициент трения качения на порядок ниже коэффициента трения скольжения). Вал турбокомпрессора в ГТД хорошо уравновешен в отличие от поршневых двигателей и, несмотря на большие обороты и высокие осевые и радиальные нагрузки, работает без резких переменных нагрузок. [c.240] Итак, на скорость и полноту сгорания влияют многие факторы, из которых весьма важными являются химическая природа топлива, равномерность состава и распределения в камере сгорания рабочей смеси (топливо—воздух). Для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия не менее важное значение имеет акт самовоспламенения жидких распыленных топлив в цилиндре. Между началом впрыска дизельного топлива и началом его горения имеется всегда известный разрыв во времени, что рассматривается как запаздывание самовоспламенения, характеризующее качество топлива с точки зрения воспламеняемости, а следовательно, запуска и процесса горения. [c.301] Бензин (газолин). Горение бензина в цилиндре двигателя внутреннего сгорания — сложный химический процесс. В идеальных условиях топливо полностью окисляется до двуокиси углерода и воды. Прп благоприятных рабочих условиях полное сгорание почти достигается, хотя немного окиси углерода и других продуктов неполного окисления находится в большинстве выхлопных газов. [c.602] В процессе работы двигателя внутреннего сгорания происходит окисление (горение) топлива и частично масла. Кроме того, в маслах образуются продукты неполного окисления. Часто считают, что масло в процессе работы двигателя окисляется преимущественно с образованием э х продуктов и частично расщепляется под влиянием термических воздействий. В литературе не имеется сведений о распределении кислорода, поступающего с топливо-воздушной смесью в двигатель и идущего на образование продуктов горения топлива и продуктов окисления масла Опыты показали, что только 30% поступающего кислорода расходуется на окисление топлива. Для окисления и выгорания масла и его компонентов необходимы следующие количества кислорода (в %) [c.196] На использование энергии, освобождающейся при горении углеводородов, входящих в состав моторного топлива (например, бензина), основывается работа двигателей внутреннего сгорания. [c.29] Детонация моторного топлива. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания при сильном сжатии и высокой температуре наряду со спокойным горением углеводородов может происходить внезапное, очень быстро охватывающее всю смесь, разложение молекул. Это явление называют детонацией моторного топлива. Внешним проявлением детонации является стук мотора. [c.29] Достигнутые к настоящему времени успехи в регулировании горения существенны, но далеко не являются пределом. В идеальном случае в условиях полностью контролируемого горения решающим критерием качества топлива будут не его октановые и цетановые характеристики, а теплосодержание, поскольку поршневые двигатели внутреннего сгорания — двигатели тепловые. [c.112] Представляется перспективным создание крупных установок по производству СПГ типа Стирлинг-Стирлинг . В этих установках предполагается использовать для привода криогенных машин Стирлинга двигатели Стирлинга. Двигатели Стирлинга относятся к классу двигателей с внешним подводом теплоты, что обусловливает принципиальную особенность их работы по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Процесс горения осуществляется вне рабочих цилиндров и протекает более равновесно, рабочий цикл реализуется в замкнутом внутреннем контуре при относительно малых скоростях повышения давления в цилиндрах двигателя, плавном характере теплогидравлических процессов рабочего тела внутреннего контура, при отсутствии газораспределительного механизма клапанов. Данное обстоятельство позволяет использовать различные источники теплоты (и прежде всего ПГ), добиваться более низкой токсичности при работе на органическом топливе, снижения уровня шумов и вибраций, экономить до 20 % топлива по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания. [c.806] С появлением поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) возникло много специфических вопросов их конструирования и эксплуатации, связанных не только с трением и износом металлов, но и с особенностями горения топлива и поведения масла в двигателе в частности, появились проблемы бездетона-ционного горения бензинов в двигателях, лако- и нагарообразо- [c.7] Стандартные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания — автомобильный бензин (газолин, моторный бензин, петроль) и автодизельное топливо (газойль). Основное преимущество СНГ перед ними — чистота, поскольку в СНГ нет свинца, очень низкое содержание серы, окислов других металлов, ароматических углеводородов и других загрязняющих примесей. Особенно это касается свинца, который для улучшения антидетонационных свойств в обязательном порядке добавляют в бензин в виде тетраэтилсвинца и который засоряет запальные свечи, является потенциальным отравителем атмосферы, а также серы, которая в виде SO2 или SO3 выбрасывается в атмосферу вместе с продуктами сгорания. Использование СНГ облегчает запуск двигателя в холодное время года, обеспечивает более ровное и устойчивое горение внутри рабочего пространства цилиндров двигателя. Тот факт, что при сжигании СНГ обычно полностью отсутствуют загрязнения, объясняет и большую долговечность работающих на СНГ двигателей по сравнению с двигателями, работающими на [c.213] Между строением углеводородов и их пригодностью в качестве моторного топлива существует определенная зависимость. Наиболее пригодны углеводороды, стойкие по отношению к окислению, т. е. такие, которые в смеси с воздухом (карбюрированная смесь) сгорают равномерно и сравнительно медленно. В двигателе внутреннего сгорания в момент максимального сжатия карбюрированная смесь зажигается от электрозапала, и газы сгорания совершают нужную работу. Часто в случае неподходящего топлива горение бензиновоздушной смеси переходит во взрыв. Это нежелательное явление называется стуком, звоном или детонацией, а топливо, вызывающее его,—детонирующим топливом. Детонация очень вредна для моторов, так как она уменьшает их мощность, дает нагары и неполное сгорание. [c.187] Он сгорает на воздухе, выделяя большое количество тепла (68,5 ккал1модь воды). Этим пользуются для плавления тугоплавких металлов, кварца и т. п. Водород применяют в качестве топлива для реактивных двигателей и двигателей внутреннего сгорания, так как при его горении не образуется нагара и в выделяющихся газах не содержится вредных примесей. Однако он очень огнеопасен, смеси его с воздухом и особенно с кислородом чрезвычайно взрывчаты ( гремучий газ ). Эти смеси при низкой температуре находятся в кажущемся (ложном) равновесии, и при местном нагреве или при введенни в них катализатора, например платинированного асбеста, происходит взрыв. [c.314] Топаз — минерал из класса силикатов. Цвет зависит от примесей встречается бесцветный (прозрачный), желтый, голубой, фиолетовый, зеленый и розовый. Применяют Т. в стекловарении, электросталелитейных печах, производстве электрофарфора и других огнеупорных и керамических материалов. Благодаря высокой твердости Т. используют в качестве абразива. Прозрачные, красиво окраиден-ные кристаллы или гальки Т. издавна употребляются как драгоценные камни. Топливные элементы — химические источники тока, в которых энергия горения топлива (водород, спирты, альдегиды и др.) непосредственно превращается в электрическую энергию. Т. э. применяются в космических аппаратах, двигателях внутреннего сгорания, в военном деле. [c.137] Химические источники электрической энергии (ХИЭЭ) или, как их чаще называют, химические источники тока (ХИТ) —устройства, позволяющие получать. электрическую энергию за счет какой-либо химической реакции. В ХИТ переход химической энергии в электрическую осуществляется непосредственно без промежуточного образования тепловой и механической энергии, как это имеет место при использовании химической энергии горения топлива под паровыми котлами тепловых электростанций или в двигателях внутреннего сгорания. [c.315] Бензпирен. Одним из канцерогенных веществ, который поступает в атмосферу при горении углеводородных топлив, является, 3,4-бензпирен — полициклический ароматический углеводород (кристаллическое вещество желтого цвета, т. пл. 179°С, т. кип. 500—510°С, хорошо растворим в органических растворителях и нерастворим в воде). В зависимости от температуры дымовых газов он может менять свое агрегатное состояние, оседая в виде капель жидкости или в виде твердого вещества на поверхности почвы и накапливаясь со временем. В силу этого 3, 4-бенэпирен загрязняет не только атмосферу, но и почву и водоемы. Органами здравоохранения в нашей стране установлены очень жесткие нормы ПДК этого вещества 0,1 мкг/100 м воздуха и 15—16 мкг/100 м продуктов сгорания топлива. Содержание канцерогенных веществ в атмосферном воздухе промышленных предприятий и в крупных городах возрастает в зимнее время года, когда сжигается больше топлива. Для автомобильных бензинов на образование канцерогенов может влиять и содержание в них тетраэтилсвинца. К сожалению, влияние фракционного и химического состава топлива на образование канцерогенов при сжигании топлива в различных двигателях внутреннего сгорания не исследовалось. Недостаточно изучен и меха-нием образования 3,4-бензпирена при сгорании топлива. Однако известно, чto своим возникновением он обязан пиролизу углеводородных топлив. Вероятно, при горении низкомолекулярных газов 3,4-бензпирен образуется в результате реакций синтеза, а при горении тяжелых углеводородных топлив — в результате деструкции высокомолекулярных соединений и синтеза. [c.47] Аналогично ингибиторам и антиоксигенным веществам действуют антидетонаторы. Антидетонаторами называют вещества, противодействующие детонации и замедляющие скорость горения газа. Они препятствуют взаимодействию топлива и кислорода и представляют собой вообще вещества, легко разлагаю1циеся с образованием твердых частиц. Известно, что сжигание топлива в двигателях внутреннего сгорания может сопровождаться детонацией или протекать без детонации. Явление детонации наблюдается при горении газсв в определенных условиях. Для детонации характерна определенная, большая скорость распространения химического процесса по всей газовой фазе. Эта скорость близка к скорости звука [131], достигая ее при критическом давлении, которое определяет характер горения. Указывают, что детонация индуцируется определенными органическими соединениями, которые действуют с различной силой. Установлено, что соединения, содержащие этильный радикал, соединенный с бромом, кислородом и серой, а также более простые соединения, содержащие этильную группу, вызывают относительно слабую детонацию, между тем как алкилнитраты и нитриты [132], если они вводятся в топливовоздушную смесь, вызывают сильную детонацию. Способность вызывать детонацию приписывалась в молекуле атому, который в наибольшей степени изменен связанными с ним радикалами или группами. Вещество, индуцирующее детонацию, должно быть или смешано со всасываемым воздухом, или растворено в топливе. Предполагали, что механизм детонирующей реакции представляет собой видоизмененный механизм цепной реакции [3] в том смысле, что он содержит не отдельный центр, но группу центров, дающих микроцепи . [c.348] Эгертон [74] гфедполагает, что антидетона цис иное действие тетраэтилсвинца при детонации топливо-воздушных смесей в двигателях внутреннего сгорания мсжно объяснить разрушением промежуточных перекисей, получаемых в процессе горения. [c.351] Среди сложных физико-химических превращений, которые претерпевает топливо в двигателях, процессу горения принадлежит определяющая роль. Дальнейшее совершенствование двигателей внутреннего сгорания в значительной мере зависит от возможности управления процессами воспламенения и горения топлив. От скорости и полноты сгорания топлива в основном зависят устойчивость и надежность работы двигателя, а также его мощиостные и экономические показатели. [c.124] Следует отметить важность этого обстоятельства, так как двигатель внутреннего сгорания, в обеих своих разновидностях потребляющий около 70% добываемой нефти в виде моторных топлив, в современном конструктивном решении чрезвычайно чувствителен к их углеводородному составу. Поэтому мероприятия по улучшению воспламенения и основного горения, направленные на уменьшение зависимости рабочего процесса в двигателе от углеводородного состава топлива, как бы увеличивают их ресурсы и снижают их TOiiMO Tb. Кроме тсршофорсироБанйя, мы испытали действие кинетического фактора—увеличение концентрации кислорода в воздушном заряде, а также суммарное влияние обоих факторов. [c.118] Во всех типах двигателей внутреннего сгорания началу горения топлива всегда предшествует его полное или частичное испарение. В поршневых бензиновых двигателях с искровым воспламенением началу горения предшествует практически полное испарениё топлива, В поршневых двигателях с воспламенением от сжатия, а тв1кже в газотурбинных двигателях горение может начаться и тогда, когда только часть топлива перешла в парообразное состояние, образуя разрозненные очаги гомогенной топливно-воздушной смеси, [c.82] Детонацией моторного топлива называют чрезвычайно быстрый, приближающийся к взрыву, процесс горения топлива в двигателе внутреннего сгорания, нарушающий нормальную работу мотора. Скорость горения при детонации намного больше обычной скорости горения данного сорта топлива в этом же двигателе. Детонация в отличие от нормального сгорания вызывается не электрической искрой от запальной свечи двигателя, а лишь высокой температурой, развивающейся от сильного сжатия газовой смеси. При детонации пары горючего сгорают неполностью, выделяются окись углерода и водород, образуются клубы дыма — выхлоп мотор издает характерный звук, падает мощность двигателя. Детонация вызывает преждевременный износ двигателя, а иногда и разрушение. Чем меньше детонационная способность моторного топлива, тем сильнее можно сжимать горючую смесь под поршнем, тем большую мощность может развивать двигатель и тем экономнее расходуется горючее. Чтобы избел[c.216] Горение смеси горючего с воздухом в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, нормально протекающее сравнительно спокойно со скоростью нескольких метров в секунду, приобретает в некоторых случаях характер взрыва, распространяющегося с громадной скоростью (2000—3000 м/сек). Это явление получило название дет,онации оно ощущается при работе мотора появлением особого рода стуков и влечет за собой не только резкое понижение мощности двигателя, но и усиленную его изнашиваемость. Отсюда понятно, что изучение явления детонации и борьбы с нею является одной из важнейших задач технологии топлива двигателей внутреннего сгорания. Актуальность этой задачи особенно определилась за последнее время, когда в конструк-тировании всех двигателей внутреннего сгорания легких типов, т. е. авиационных, автомобильных и тракторных, отчетливо выявилась тенденция перехода к моторам с повышенной степенью сжатия как более экономичным между тем с повышением степени сжатия при данном топливе возрастает склонность его к детонации. [c.112] chem21.info Способ сгорания в двигателе внутреннего сгорания
Использование: изобретение относится к двигателестроению. Сущность: способ горения в двигателе внутреннего сгорания заключается в формировании хорошо перемешанного с воздухом водородсодержащего топлива с образованием топливной смеси с коэффициентом избытка воздуха больше единицы, сжатия этой смеси и воспламенении ее от искрового зажигания в присутствии смонтированного в камере сгорания металлического промотированного катализатора на основе металлов шестой, седьмой или восьмой групп. В этом случае обеспечивается возможность выполнения в камере сгорания синтеза аммиака, что существенно повышает выходную мощность двигателя и улучшает в экологическом плане выхлоп. Изобретение относится и двигателестроению, в частности, касается процессов сгорания в камерах сгорания двигателей внутреннего сгорания в части влияния на химико-термический процесс конверсии водородсодержащего топлива. Известен способ сгорания в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в камеру сгорания углеводородной топливновоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха, равном 1,1-1,15, сжатии ее и воспламенении от искрового зажигания (см. М.М. Ховах и Г.С. Маслов. "Автомобильные двигатели", М. "Машиностроение", 1971 г. стр. 76-79). С точки зрения экологичности работы данного двигателя на таком режиме сгорания содержание окиси углерода в выхлопе (CO) снижается до десятых долей процента, так как образование CO связано в режиме нормальных температур (не выше 2000 K) с наличием недостатка окислителя (обогащенные смеси), существенно повышается процент выхода двуокиси углерода (CO2), а количество несгоревших или частично разложившихся углеводородов (CH) при указанном коэффициенте избытка воздуха обычно не превышает 0,04 по объему. Иначе говоря, в таком режиме сгорания топливновоздушной смеси двигатель внутреннего сгорания работает в достаточно чистом экологическом режиме. Однако, как видно из текста, на стр. 77 (последний абзац) указанной книги "азот воздуха в сгорании не участвует и удаляется из цилиндра двигателя в процессе выпуска отработавших газов". При этом содержание окислов азота в выхлопе на режимах объединенных смесей увеличивается, так как процесс образования окислов азота (NOx) имеет термическую природу. Однако при объединении смеси, а также при дросселировании двигателя резко усиливается неидентичность в протекании процесса сгорания в последовательных циклах. Это проявляется в увеличении колебаний длительностей начальной фазы сгорания, что в свою очередь приводит к четко выраженному уже при коэффициенте избытка воздуха, равном 1,17, более позднему и замедленному сгоранию и в последующих фазах. Резко снижаются максимальные и средние индикаторные давления в отдельных циклах, что приводит к повышенному расходу топлива и снижению мощности двигателя. Этот недостаток можно уменьшить повышением степени однородности смеси и интенсивности ее турбулизации. Если вопрос стабильной работы двигателя можно решить, то при работе двигателя на обедненных смесях не решена задача более полного использования всех компонентов, формирующих топливновоздушную смесь в части получения энергоотдачи от процесса сгорания. Например, не использованы возможности по задействованию азота, содержание которого в воздухе составляет примерно 76 Изобретение направлено на решение технической задачи по дополнению высокотемпературной конверсии водородсодержащего топлива в камере сгорания высокотемпературной конверсией (синтезом) аммиака с выделением тепла. Получаемый при этом технический эффект заключается в повышении экологичности двигателя и его мощности. Указанный технический эффект достигается тем, что в способе сгорания в двигателе внутреннего сгорания, заключающемся в подаче в камеру сгорания водородсодержащей однородной топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха больше единицы, сжатии ее и воспламенении от искрового зажигания, воспламенение смеси осуществляют в присутствии в камере сгорания металлического промотированного катализатора на основе металлов шестой, седьмой или восьмой групп. Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности, достаточной для получения технического эффекта. Так, введение в известный процесс сгорания хорошо перемешанного с воздухом водородсодержащего топлива промотированных металлических катализаторов на основе указанных металлов позволяет осуществить связь азот с водородом с получением аммиака, синтез которого при высоких температурах сгорания, присутствующих в камере сгорания, сопровождается выделением тепла и механической энергии. Данный вывод подтверждается работой "Производство аммиака" под ред. В.П. Семенова, М. 1985 г. "Химия", стр. 13-15, 138. При синтезе аммиака дебаланс энтальпий и эксгерсий как нежелательное явление покрывается за счет вывода соответствующего количества тепла, либо при одновременном выводе тепла и механической энергии. Таким образом, камера сгорания двигателя внутреннего сгорания представляет собой реактор для осуществления двух типовых реакций: окисления водорода и углерода, если он содержится, и синтеза аммиака в неравновесных условиях в присутствии катализатора непосредственно в камере сгорания. В режиме полного сгорания топлива при наличии достаточного кислорода в результате окисления образуется углекислый газ, а при окислении водорода - водяной пар. В случае полного сгорания топлива каждая молекула углерода соединяется с одной молекулой кислорода, в результате получается одна молекула углекислого газа. C + O2 CO2 При сгорании водорода две его молекулы соединяются с одной молекулой кислорода и образуются две молекулы водяного пара 2h3 + O2 2h3O Данный процесс идеальной реакции практически сформировать невозможно в силу того, что используется воздух, содержащий, кроме кислорода, аргон и азот, а углеводородное топливо соответствующие примеси, а процесс формирования смеси протекает приближенно к идеальному, т.е. с нарушением пропорций компонентов. В результате этого при протекании реакции окисления всегда имеют место непрореагировавшие кислород, водород и азот. На этом базируется предлагаемый способ горения. Если в камеру сгорания ввести любым способом (напыление на стенки, вставки в поршень, в блок цилиндров и т.д.) катализатор на основе металлов шестой седьмой или восьмой групп (см. кн. "Производство аммиака", стр. 142-143), создаются условия реакции обратимого типа по синтезу аммиака N2+ 3h3 2Nh4+ Q (тепло) (см. стр. 138 кн. "Производство аммиака"). При избытке кислорода данная реакция в присутствии катализатора развивается в следующем виде 4Nh4 + 3O2 2N2 + 6h3O + O Таким образом, создание условий по синтезу аммиака в камере сгорания позволяет существенно преобразовать на последней стадии сгорания реакцию окисления и получить дополнительный выход энергии и улучшить выхлоп газов, так как в этом случае решается задача связывания молекул азота и частичного погашения процесса окисления азота. Если обратиться к кн. "Производство аммиака", стр. 138, синтез аммиака имеет место при соблюдении двух условий: давления и температуры. Причем увеличение температуры приводит к снижению равновесного содержания и ускорению реакции синтеза аммиака. Кроме того, синтез происходит при соблюдении условия содержания водорода и азоту в соотношении h3/N2 2,5-2,8. Если учесть давление постоянным в момент сжатия и воспламенения смеси при наличии высокой температуры, то создаются вполне определенные условия по реагированию азота и водорода в присутствии металлического катализатора. Каталитическую активность в процессе синтеза аммиака на сравнительно высоком уровне проявляют металлы VI, VII и VIII групп Периодической таблицы Менделеева. Ввиду дешевизны в промышленности нашли применение только железные плавленые промотированные катализаторы. Промышленный железный катализатор синтеза аммиака содержит промоторы двух типов: структурообразующие - AL2O3, MgO, SiO2 и модифицирующие K2O, CaO и др. С увеличением содержания структурных промоторов увеличивается удельная поверхность катализатора и повышается его термостойкость и устойчивость в отношении действия кислотосодержащих ядов. При увеличении количества модифицирующего промотора активность катализатора проходит через максимум. Технология изготовления катализаторов для синтеза аммиака отработана промышленностью и по своим термическим характеристикам соответствует условиям работы в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. Как уже указывалось, азот воздуха, не участвующий ранее в процессе сгорания, формирует организацию окислов азота в выхлопе. В отличие от всех других токсичных компонентов, рассмотренных ранее, образование окислов азота непосредственно с реакциями горения не связано, а имеет термическую природу (см. кн. А. Н. Воинов. "Сгорание в быстроходных поршневых двигателях". М. "Машиностроение", 1977 г. стр. 239, 240). В результате диссоциации молекул O2 и N2 на атомы при высоких температурах, достигаемых в пламени, образование окислов азота в основном может происходить в следующих цепных реакциях:  Определяющей является первая реакция, скорость которой зависит от концентрации атомарного кислорода. Установлено, что при сгорании обедненных смесей концентрации NO стабилизируются на достигнутом уровне. Введение катализатора позволяет связать высвобождающийся в результате цепной реакции азот с водородом с образованием аммиака. Естественно, что прохождение реакции окисления топлива с синтезом аммиака возможно при соблюдении пропорционального соотношения компонентов на оптимальном уровне. В связи с этим возможно дополнить топливновоздушную смесь в момент сгорания отдельно подаваемым либо кислородом, либо водородом, подаваемым из внешней среды (баллоны) в соответствии с требуемым количеством для оптимального протекания реакции. Однако конкретно данный вопрос не рассматривается в части выполнения устройства подачи отдельных компонентов. Объектом изобретения является реализация синтеза аммиака непосредственно в камере сгорания с учетом наличия компонентов в смешанном с избыточным воздухом водородсодержащим топливом. Изобретение позволяет улучшить процесс сгорания в камере развития реакции окисления компонентов топлива в синтезе аммиака и получения добавочного топлива и механической энергии в режиме использования обедненных водородсодержащих топливных смесей. Повышение экологичности выхлопа представляет собой результат усовершенствования процесса сгорания. Данный способ не иллюстрируется конкретным исполнением двигателя внутреннего сгорания, так как последний не требует переделки. Единственным изменением является введение катализаторов в камеру сгорания.Формула изобретения Способ сгорания в двигателе внутреннего сгорания, заключающийся в подаче в камеру сгорания однородной, содержащей водород, топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха больше единицы, сжатии ее и воспламенении от искрового зажигания, отличающийся тем, что воспламенение смеси осуществляют в присутствии в камере сгорания металлического промотированного катализатора на основе металлов шестой, седьмой или восьмой групп.www.findpatent.ru Углерод в двигателях внутреннего сгоранияВ условиях ядерной реакции частичного распада азота воздуха, как указано выше, в цилиндре двигателя образуется мелкодисперсный атомарный углерод С12. Будучи взвешенным в объеме газовой смеси углерод и сам ведет себя как газ, образуя, и это известно из химии, молекулу из двух атомов, соединенных двумя электронами связи. Каждый из двух электронов в виде электрона сопровождения взамен одного структурного электрона находится при электроположительном атоме углерода, компенсируя заряд почти до нуля и обеспечивая химическую инертность. Углерод настолько мелкий, что не забивает ни фильтры, ни каналы двигателя. Углерод частично вылетает в глушитель – выхлопной коллектор, частично оседает на стенках цилиндров, соскребается маслосъемными кольцами и смывается в масло. Металлические детали двигателя имеют заряд, противоположный заряду углерода – поэтому он откладывается на всех трущихся поверхностях двигателя, заглаживая все шероховатости и компенсируя износ вкладышей, шеек вала, гильз цилиндров и даже сальников. Коэффициент трения графита по графиту на два порядка ниже, чем сталь по стали. Благодаря сухой графитовой смазке двигатель может работать без масла продолжительное время. В принципе смазочное масло в двигателе нужно только для переноски графита. На стенках цилиндра атомы углерода, связанные электронами между собой и с металлом стенки, образуют прочную массивную систему мелких сферических тел, имеющих большую прочность и твердость – "алмазную пленку". Эта пленка предотвращает износ материала трущихся частей и одновременно является катализатором ядерной и химической реакций. На поверхности углеродного покрытия стенок цилиндра происходит разрушение и последующие реакции не только молекул азота, кислорода и других составляющих веществ воздуха, но и молекул углеводородного топлива, подаваемого в двигатель, на атомы, осколки и даже нуклоны. Поэтому начало реакций значительно облегчается и идет без больших затрат энергии. Именно поэтому при визуальном наблюдении, (например, с помощью "индикатора качества смеси – ИКС"), в цилиндре видна искра электрического разряда на темном фоне объема цилиндра и этот темный цвет сопровождает все четыре такта термодинамического цикла двигателя: свечения и вспышки обычно сопровождающих воспламенение топливо – воздушной смеси, как это происходит при обычном (не ядерном) режиме работы двигателя, не происходит. Все реакции ускоряются, и без катализатора ядерный процесс (по крайней мере при существующей конструкции двигателей без модернизации), как правило не начинается. Но, начавшись, он сам себя поддерживает, так как катализатор нарабатывается в процессе работы двигателя, и не требуется его пополнение извне. 3. Паровая машина внутреннего сгораниязамкнутого цикла В предыдущем параграфе изложена наиболее вероятная на сегодняшний день версия рабочего цикла ДВС с азотной реакцией. Однако, ввиду неизученности процесса есть одно маленькое уточнение, из которого можно сделать принципиально важные выводы. Итак, в ДВС на такте "сжатия" образуется водяной пар, который, вследствие сжатия же, конденсируется на стенках цилиндра, уменьшая объем газопаровой смеси, и обеспечивая беспрепятственный ход поршня вверх до ВМТ. На такте "расширения" при ходе поршня вниз малое давление в цилиндре еще уменьшается до некоторого разрежения – вакуума, что наряду с действием катализатора и ЭМИ обеспечивает азотную реакцию – распад оставшейся части азота, кислорода с образованием водяного пара. Вот в этом месте и будет уточнение. Дело в том, что визуальное наблюдение за процессом в цилиндре через смотровое стекло (окно) показывает, что искра в цилиндре на электродах свечи зажигания хорошо видна на черном фоне объема смеси в цилиндре. И на всех тактах этот фон сохраняет свой черный цвет. То есть воспламенения и свечения смеси ни в момент электрического разряда, ни в какой другой момент в обычном традиционном понимании не происходит. А происходит "холодная" азотная реакция с образованием Таким образом, главное уточнение заключается в том, что на основном энергетическом такте "расширения" идет распад Рассмотрим рабочий процесс такой паровой машины. В нерабочем состоянии в цилиндр с поршнем залита определенная порция воды, и ничего другого (воздух, топливо…) в цилиндре нет. После прогрева центральной части цилиндра и охлаждения стенок вода как конденсат оседает на стенках в верхней части цилиндра. На такте "сжатия" водяной пар конденсируется на холодных стенках. На такте "расширения" вода со стенок интенсивно испаряется по направлению к оси (центру) цилиндра, производя тем самым внутреннее испарительное охлаждение цилиндра за счет скрытой теплоты парообразования. Вот почему падает температура в цилиндрах автомобилей с азотным циклом. На определенном угле поворота коленвала на такте «расширения» с помощью ЭМИ в присутствии катализатора или без него начинается распад Собственно, других тактов не нужно, то есть паровая машина получается двухтактной, что увеличивает ее литровую мощность вдвое. В связи с наличием внутреннего испарительного охлаждения цилиндров, другого – внешнего, традиционного – охлаждения, видимо, не требуется, так как конденсатором будет служить тот же цилиндр, но на такте "сжатия". Но это уточнится экспериментально. Кроме механической энергии, другим "продуктом" ядерной реакции частичного распада Собственно, в таком цикле какой-либо радиационной опасности не просматривается, так как все элементы реакции снова рекомбинируют (не излучаются), а тепловое известное нам излучение опасности не представляет. Испытавшая дефект массы вода после ее слива восстанавливается в природных условиях за счет магнитного поля Земли, как об этом было сказано выше. Так что какой-либо экологической опасности также не просматривается. Следует отметить особую автономность описанной паровой машины. Она работает как традиционная атомная электростанция (АЭС), ничего не потребляя извне, кроме топлива – воды, и ничего не удаляя за свои пределы, кроме "испорченной" воды, которая восстанавливается в природных условиях, и тепловых фотонов – отработанных электрино, которые также включаются в общий круговорот вещества и энергии в природе, не нарушая сложившегося равновесия в ней. Похоже, Никола Тесла ездил на автомобиле с аналогичным описанному паровым двигателем, использовавшим воду вместо органического топлива (в 1934 году). Отдельно скажем о подаче воды в двигатели подобного рода. Воду можно подавать в двигатель впрыском, в виде пара, постоянным наливом. Воду можно подавать вместе с воздухом, топливом или вместо воздуха и топлива. Двигатели будут работать, если соблюдены все условия осуществления ядерной реакции: наличие плазмы и электронов. Наилучшим способом достижения этих условий является сочетание трех технических операций: 1) внезапный сброс давления; 2) действие импульсным потоком элементарных частиц; 3) катализ /23/. В реальных автомобильных двигателях смешивание топлива с водой в количестве 5,10, 20, 50 % дает примерно одинаковые результаты: снижение расхода топлива в 2 раза (опыты Серебрякова, Ефремова, Пушкина). При этом, например, 5% воды расходуется вместе с 4-мя кг топлива на 100 км пути; для осуществления ядерной реакции требуется изменить угол опережения зажигания со штатного на нестандартный. Вода в ядерной реакции, возможно, не диссоциирует на атомы водорода и кислорода, так как ядерный процесс в двигателях внутреннего сгорания идет легче, без катализатора, при добавлении воды в топливо – воздушную смесь. Тогда взаимодействие электрона – генератора с молекулой воды (в газообразном состоянии) можно объяснить полярностью молекулы, позволяющей электрону ее "раздевать", выхватывать электрино, с одного определенного, положительного, полюса. В пользу отсутствия диссоциации молекулы воды свидетельствует ее структурная прочность, то есть тот факт, что энергия ее диссоциации в 1,6 раза больше, чем у азота, и в 3,8 раза больше, чем у кислорода. То есть разрушение молекулы воды и ядерный процесс с участием ее атомов должен идти труднее, с большей затратой энергии или с катализатором, а он идет – легче, без катализатора. Если вода не разрушается при ФПВР на атомы и не освобождает свои электроны связи, то ей нужен (один на каждую молекулу) электрон – генератор от какого-либо источника. Поскольку в воде (наиболее вероятно) содержатся два электрона у электроположительной и три – у электроотрицательной молекул при их равном количестве, то в процессе их активации могут освобождаться, соответственно, один или два электрона, так как, в принципе, для удержания двух атомов водорода на атоме кислорода достаточно одного электрона. По выходе из зоны реакции молекула воды снова может присоединять свои свободные электроны связи. В этом случае внешних источников электронов не требуется. Если в худшем случае, теряет электрон только половина, электроотрицательных, молекул воды, то на вторую половину нужны электроны – генераторы извне. Источником таких электронов может быть органическое топливо, подаваемое вместе с водой, либо – поток электронов от какого-либо источника, например, электрического прибора и т.д. Кроме того, свободные электроны связи атомов азота и кислорода воздуха тоже могут участвовать в "раздевании" воды, при наличии воздуха в зоне реакции. В лучшем случае, при использовании в качестве ядерного топлива только воды, следует организовывать такой режим, при котором молекулы воды сами себя обеспечивают электронами – генераторами энергии. Это достигается упомянутыми выше способами: внезапным сбросом давления – расширением, разгоном и импульсным потоком элементарных частиц – электромагнитным импульсом от индукционной катушки и т.п. Описанные выше двигатели внутреннего сгорания и, в частности, паровые, не обязательно должны быть поршневыми, так как расширение рабочего тела и создание необходимого для разрушения его молекул пониженного давления (вакуума) может осуществляться в каналах сопел Лаваля или турбинных лопаток. Разрежение в цилиндрах поршневого двигателя или в раздельных камерах сгорания реактивного двигателя может быть создано за счет их эжектирования выхлопными газами предыдущего по такту цилиндра (камеры). При этом вместо того, чтобы выталкивать выхлопной газ, поршень «подсасывается» разрежением – идет вверх под действием разности давлений газа – и, таким образом, совершает дополнительную работу на валу двигателя. Выхлопы от цилиндров по методу Чистова соединяются попарно и объединяются в общий коллектор. Такое линейное объединение цилиндров позволяет повысить КПД двигателя на 30%. Кроме того, при разрежении на такте «выхлопа» может начаться или продолжаться азотная реакция с распадом азота на элементарные частицы и выделением дополнительной энергии. Вполне вероятно, что применение эжекторной выхлопной системы и послужило причиной самого первого запуска азотной реакции с повышением мощности автомобильного двигателя и снижением расхода топлива. В реактивном двигателе роль цилиндров может играть камера сгорания, разделенная на несколько мелких камер, каждая со своим выхлопом, работающих по принципу пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Выхлопы от камер по методу Пушкина объединяются не в линейный, а в круговой коллектор, что дает возможность более полно утилизировать энергию выхлопных газов. Практически достигнут КПД такого двигателя 80…90%, соответственно, снижен расход топлива и увеличена тяга (например, 500 кГс при 30 кг массы двигателя). В реактивном двигателе тоже может быть осуществлена азотная реакция с выделением дополнительной энергии, что еще больше повысит его эффективность. Каков механизм запуска или продолжения азотной реакции в поршневом двигателе при наличии принудительной эжекции выхлопных газов одного цилиндра с помощью энергии выхлопных газов другого, ранее сработавшего цилиндра? На такте выхлопа, сопровождаемого принудительной эжекцией, происходит перерасширение (вакуумирование) рабочего тела, находящегося еще в состоянии плазмы. Одновременно каждый такт действует регулярный электромагнитный импульс от индукционной катушки, а также – катализатор. То есть налицо все факторы, инициирующие азотную реакцию. Продолжаясь после такта расширения или вновь начавшись на такте выхлопа, азотная реакция достигает максимума при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) в конце такта выхлопа, когда вакуум достигает максимального значения. Заканчивается азотная реакция уже в выхлопной системе, вне цилиндра. При этом выпускной клапан, отсекающий цилиндр от выхлопного коллектора, закрыт. Азотная реакция увеличивает энергию выхлопного газа, которая используется для эжекции выхлопов других цилиндров двигателя. Как видно, эжектирование выхлопа рабочего цилиндра за счет утилизации энергии выхлопных газов других цилиндров повышает коэффициент полезного действия, снижает расход топлива и увеличивает эффективность двигателя в целом за счет азотной реакции не только на такте расширения, но и на такте выхлопа. Поэтому следует серьезно отнестись к конструкции и режиму работы выхлопной системы двигателя, так как мощность может дополнительно увеличиться многократно. 4. Азотные циклы котельныхи газотурбинных установок После всего сказанного о паровой машине вряд ли целесообразно рассматривать азотные циклы, как более сложные. И тем не менее азотные циклы и реакции уже имеют место и значение как переходные, адаптированные к той энергетической технике, которая существует в настоящее время. Котельные и газотурбинные установки (КУ и ГТУ) объединяет то обстоятельство, что процессы горения топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов и в камерах сгорания ГТУ протекают почти одинаково и при одинаковых параметрах. Поэтому речь может идти о разработке горелки на азотном (воздушном) топливе. За аналог такой азотной горелки можно принять, например, цилиндр ДВС. В горелке, естественно, будет отсутствовать поршень, но все остальные обеспечивающие системы – инициирующие, каталитические и другие – должны быть в наличии. От них будет зависеть и конструкция горелки. Можно назвать, по крайней мере, две отличающиеся конструкции горелок. Первый тип – пульсирующая, импульсная, горелка, в которой поступившая порция воздуха претерпевает азотную реакцию с выделением энергии и выводится за ее пределы, освобождая место следующей порции воздуха – топлива. Другой тип – постоянная горелка, в которой, как в обычных горелочных устройствах, процесс идет постоянно, не циклично. В таких горелках азотную реакцию можно инициировать, например, тлеющим разрядом в совокупности с постоянным или пульсирующим вакуумом (за счет разгона струи), пульсирующим электромагнитным полем или другими методами. Во всяком случае, потребление тепловой энергии в условиях продолжительных и суровых зим России в 7 раз превосходит потребление электроэнергии. Поэтому важность работы котельных установок существующего типа на "даровом" топливе – воздухе, по крайней мере, в переходной период к новой энерготехнике, не вызывает не только сомнения, но даже требует усиленного внимания и активности к этой проблеме. Принципу действия горелки аналогичен реактивный двигатель, в котором, например, воздушную среду разгоняют в дозвуковом или сверхзвуковом сопле, осуществляют ядерную реакцию по частичному расщеплению воздуха /23/, нагревая тем самым газ, и отводят его в атмосферу, создавая тягу. В настоящее время расход топлива полностью не исключен, но снижен до 2-х раз по сравнению с обычным реактивным двигателем.
Похожие статьи:poznayka.org Углерод в двигателях внутреннего сгорания — МегаЛекцииВ условиях ядерной реакции частичного распада азота воздуха, как указано выше, в цилиндре двигателя образуется мелкодисперсный атомарный углерод С12. Будучи взвешенным в объеме газовой смеси углерод и сам ведет себя как газ, образуя, и это известно из химии, молекулу из двух атомов, соединенных двумя электронами связи. Каждый из двух электронов в виде электрона сопровождения взамен одного структурного электрона находится при электроположительном атоме углерода, компенсируя заряд почти до нуля и обеспечивая химическую инертность. Углерод настолько мелкий, что не забивает ни фильтры, ни каналы двигателя. Углерод частично вылетает в глушитель – выхлопной коллектор, частично оседает на стенках цилиндров, соскребается маслосъемными кольцами и смывается в масло. Металлические детали двигателя имеют заряд, противоположный заряду углерода – поэтому он откладывается на всех трущихся поверхностях двигателя, заглаживая все шероховатости и компенсируя износ вкладышей, шеек вала, гильз цилиндров и даже сальников. Коэффициент трения графита по графиту на два порядка ниже, чем сталь по стали. Благодаря сухой графитовой смазке двигатель может работать без масла продолжительное время. В принципе смазочное масло в двигателе нужно только для переноски графита. На стенках цилиндра атомы углерода, связанные электронами между собой и с металлом стенки, образуют прочную массивную систему мелких сферических тел, имеющих большую прочность и твердость – "алмазную пленку". Эта пленка предотвращает износ материала трущихся частей и одновременно является катализатором ядерной и химической реакций. На поверхности углеродного покрытия стенок цилиндра происходит разрушение и последующие реакции не только молекул азота, кислорода и других составляющих веществ воздуха, но и молекул углеводородного топлива, подаваемого в двигатель, на атомы, осколки и даже нуклоны. Поэтому начало реакций значительно облегчается и идет без больших затрат энергии. Именно поэтому при визуальном наблюдении, (например, с помощью "индикатора качества смеси – ИКС"), в цилиндре видна искра электрического разряда на темном фоне объема цилиндра и этот темный цвет сопровождает все четыре такта термодинамического цикла двигателя: свечения и вспышки обычно сопровождающих воспламенение топливо – воздушной смеси, как это происходит при обычном (не ядерном) режиме работы двигателя, не происходит. Все реакции ускоряются, и без катализатора ядерный процесс (по крайней мере при существующей конструкции двигателей без модернизации), как правило не начинается. Но, начавшись, он сам себя поддерживает, так как катализатор нарабатывается в процессе работы двигателя, и не требуется его пополнение извне. 3. Паровая машина внутреннего сгораниязамкнутого цикла В предыдущем параграфе изложена наиболее вероятная на сегодняшний день версия рабочего цикла ДВС с азотной реакцией. Однако, ввиду неизученности процесса есть одно маленькое уточнение, из которого можно сделать принципиально важные выводы. Итак, в ДВС на такте "сжатия" образуется водяной пар, который, вследствие сжатия же, конденсируется на стенках цилиндра, уменьшая объем газопаровой смеси, и обеспечивая беспрепятственный ход поршня вверх до ВМТ. На такте "расширения" при ходе поршня вниз малое давление в цилиндре еще уменьшается до некоторого разрежения – вакуума, что наряду с действием катализатора и ЭМИ обеспечивает азотную реакцию – распад оставшейся части азота, кислорода с образованием водяного пара. Вот в этом месте и будет уточнение. Дело в том, что визуальное наблюдение за процессом в цилиндре через смотровое стекло (окно) показывает, что искра в цилиндре на электродах свечи зажигания хорошо видна на черном фоне объема смеси в цилиндре. И на всех тактах этот фон сохраняет свой черный цвет. То есть воспламенения и свечения смеси ни в момент электрического разряда, ни в какой другой момент в обычном традиционном понимании не происходит. А происходит "холодная" азотная реакция с образованием . Более того, на такте расширения, когда азота в смеси уже значительно меньше ввиду его распада на предыдущем такте или – вообще нет, а объем цилиндра заполняет (представим так) только . Тогда, по аналогии с азотом и кислородом, при тех же условиях должен произойти распад на атомы кислорода, водорода и электроны связи, которые сразу станут работать как генераторы энергии, производя частичный ФПВР этих атомов, с последующей их рекомбинацией – снова образованием , но уже с дефектом массы. По некоторым данным такой воды с одной заправки хватает на два года работы. А потом ее надо выливать для восстановления в природных условиях. Таким образом, главное уточнение заключается в том, что на основном энергетическом такте "расширения" идет распад с выделением энергии и последующей рекомбинацией атомов снова в молекулу водяного пара. Но если это так (а это не противоречит теории и имеющемуся опыту), то зачем тогда городить огород: подавать в двигатель топливо, воздух; организовывать их взаимодействие с образованием воды и отвод выхлопных газов, если на самом основном такте все начинается и кончается водой? Видимо в огороде нет необходимости. А двигатель превращается в паровую машину, причем внутреннего сгорания, да еще замкнутого цикла, так как находящуюся внутри него воду не нужно ни подавать, ни отводить за пределы двигателя продолжительное время. Рассмотрим рабочий процесс такой паровой машины. В нерабочем состоянии в цилиндр с поршнем залита определенная порция воды, и ничего другого (воздух, топливо…) в цилиндре нет. После прогрева центральной части цилиндра и охлаждения стенок вода как конденсат оседает на стенках в верхней части цилиндра. На такте "сжатия" водяной пар конденсируется на холодных стенках. На такте "расширения" вода со стенок интенсивно испаряется по направлению к оси (центру) цилиндра, производя тем самым внутреннее испарительное охлаждение цилиндра за счет скрытой теплоты парообразования. Вот почему падает температура в цилиндрах автомобилей с азотным циклом. На определенном угле поворота коленвала на такте «расширения» с помощью ЭМИ в присутствии катализатора или без него начинается распад на атомы и электроны, происходит частичный ФПВР с выделением энергии извлеченных из атомов мелких частиц – электрино. Эта энергия из кинетической переходит сначала в тепловую за счет контактного (соударения) и неконтактного (электродинамического) взаимодействия электрино с атомами плазмы внутри цилиндра. Получивший энергию газ (пар) производит работу по перемещению поршня вниз с передачей этой энергии на вал двигателя уже в виде механической. Собственно, других тактов не нужно, то есть паровая машина получается двухтактной, что увеличивает ее литровую мощность вдвое. В связи с наличием внутреннего испарительного охлаждения цилиндров, другого – внешнего, традиционного – охлаждения, видимо, не требуется, так как конденсатором будет служить тот же цилиндр, но на такте "сжатия". Но это уточнится экспериментально. Кроме механической энергии, другим "продуктом" ядерной реакции частичного распада на элементарные частицы являются тепловые фотоны, в которые превращаются электрино, отдавшие часть своей энергии. Имея положительный электрический заряд, они будут осаждаться на металлических стенках цилиндра, имеющих отрицательный заряд, и препятствовать оттоку фотонов за пределы цилиндра в виде теплового излучения. Поэтому необходимо обеспечить заземления корпуса и цилиндров двигателя. Тогда накопленный потенциал (повышенная концентрация) положительно заряженных частиц уйдет вместе с ними в "землю". Собственно, в таком цикле какой-либо радиационной опасности не просматривается, так как все элементы реакции снова рекомбинируют (не излучаются), а тепловое известное нам излучение опасности не представляет. Испытавшая дефект массы вода после ее слива восстанавливается в природных условиях за счет магнитного поля Земли, как об этом было сказано выше. Так что какой-либо экологической опасности также не просматривается. Следует отметить особую автономность описанной паровой машины. Она работает как традиционная атомная электростанция (АЭС), ничего не потребляя извне, кроме топлива – воды, и ничего не удаляя за свои пределы, кроме "испорченной" воды, которая восстанавливается в природных условиях, и тепловых фотонов – отработанных электрино, которые также включаются в общий круговорот вещества и энергии в природе, не нарушая сложившегося равновесия в ней. Похоже, Никола Тесла ездил на автомобиле с аналогичным описанному паровым двигателем, использовавшим воду вместо органического топлива (в 1934 году). Отдельно скажем о подаче воды в двигатели подобного рода. Воду можно подавать в двигатель впрыском, в виде пара, постоянным наливом. Воду можно подавать вместе с воздухом, топливом или вместо воздуха и топлива. Двигатели будут работать, если соблюдены все условия осуществления ядерной реакции: наличие плазмы и электронов. Наилучшим способом достижения этих условий является сочетание трех технических операций: 1) внезапный сброс давления; 2) действие импульсным потоком элементарных частиц; 3) катализ /23/. В реальных автомобильных двигателях смешивание топлива с водой в количестве 5,10, 20, 50 % дает примерно одинаковые результаты: снижение расхода топлива в 2 раза (опыты Серебрякова, Ефремова, Пушкина). При этом, например, 5% воды расходуется вместе с 4-мя кг топлива на 100 км пути; для осуществления ядерной реакции требуется изменить угол опережения зажигания со штатного на нестандартный. Вода в ядерной реакции, возможно, не диссоциирует на атомы водорода и кислорода, так как ядерный процесс в двигателях внутреннего сгорания идет легче, без катализатора, при добавлении воды в топливо – воздушную смесь. Тогда взаимодействие электрона – генератора с молекулой воды (в газообразном состоянии) можно объяснить полярностью молекулы, позволяющей электрону ее "раздевать", выхватывать электрино, с одного определенного, положительного, полюса. В пользу отсутствия диссоциации молекулы воды свидетельствует ее структурная прочность, то есть тот факт, что энергия ее диссоциации в 1,6 раза больше, чем у азота, и в 3,8 раза больше, чем у кислорода. То есть разрушение молекулы воды и ядерный процесс с участием ее атомов должен идти труднее, с большей затратой энергии или с катализатором, а он идет – легче, без катализатора. Если вода не разрушается при ФПВР на атомы и не освобождает свои электроны связи, то ей нужен (один на каждую молекулу) электрон – генератор от какого-либо источника. Поскольку в воде (наиболее вероятно) содержатся два электрона у электроположительной и три – у электроотрицательной молекул при их равном количестве, то в процессе их активации могут освобождаться, соответственно, один или два электрона, так как, в принципе, для удержания двух атомов водорода на атоме кислорода достаточно одного электрона. По выходе из зоны реакции молекула воды снова может присоединять свои свободные электроны связи. В этом случае внешних источников электронов не требуется. Если в худшем случае, теряет электрон только половина, электроотрицательных, молекул воды, то на вторую половину нужны электроны – генераторы извне. Источником таких электронов может быть органическое топливо, подаваемое вместе с водой, либо – поток электронов от какого-либо источника, например, электрического прибора и т.д. Кроме того, свободные электроны связи атомов азота и кислорода воздуха тоже могут участвовать в "раздевании" воды, при наличии воздуха в зоне реакции. В лучшем случае, при использовании в качестве ядерного топлива только воды, следует организовывать такой режим, при котором молекулы воды сами себя обеспечивают электронами – генераторами энергии. Это достигается упомянутыми выше способами: внезапным сбросом давления – расширением, разгоном и импульсным потоком элементарных частиц – электромагнитным импульсом от индукционной катушки и т.п. Описанные выше двигатели внутреннего сгорания и, в частности, паровые, не обязательно должны быть поршневыми, так как расширение рабочего тела и создание необходимого для разрушения его молекул пониженного давления (вакуума) может осуществляться в каналах сопел Лаваля или турбинных лопаток. Разрежение в цилиндрах поршневого двигателя или в раздельных камерах сгорания реактивного двигателя может быть создано за счет их эжектирования выхлопными газами предыдущего по такту цилиндра (камеры). При этом вместо того, чтобы выталкивать выхлопной газ, поршень «подсасывается» разрежением – идет вверх под действием разности давлений газа – и, таким образом, совершает дополнительную работу на валу двигателя. Выхлопы от цилиндров по методу Чистова соединяются попарно и объединяются в общий коллектор. Такое линейное объединение цилиндров позволяет повысить КПД двигателя на 30%. Кроме того, при разрежении на такте «выхлопа» может начаться или продолжаться азотная реакция с распадом азота на элементарные частицы и выделением дополнительной энергии. Вполне вероятно, что применение эжекторной выхлопной системы и послужило причиной самого первого запуска азотной реакции с повышением мощности автомобильного двигателя и снижением расхода топлива. В реактивном двигателе роль цилиндров может играть камера сгорания, разделенная на несколько мелких камер, каждая со своим выхлопом, работающих по принципу пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Выхлопы от камер по методу Пушкина объединяются не в линейный, а в круговой коллектор, что дает возможность более полно утилизировать энергию выхлопных газов. Практически достигнут КПД такого двигателя 80…90%, соответственно, снижен расход топлива и увеличена тяга (например, 500 кГс при 30 кг массы двигателя). В реактивном двигателе тоже может быть осуществлена азотная реакция с выделением дополнительной энергии, что еще больше повысит его эффективность. Каков механизм запуска или продолжения азотной реакции в поршневом двигателе при наличии принудительной эжекции выхлопных газов одного цилиндра с помощью энергии выхлопных газов другого, ранее сработавшего цилиндра? На такте выхлопа, сопровождаемого принудительной эжекцией, происходит перерасширение (вакуумирование) рабочего тела, находящегося еще в состоянии плазмы. Одновременно каждый такт действует регулярный электромагнитный импульс от индукционной катушки, а также – катализатор. То есть налицо все факторы, инициирующие азотную реакцию. Продолжаясь после такта расширения или вновь начавшись на такте выхлопа, азотная реакция достигает максимума при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) в конце такта выхлопа, когда вакуум достигает максимального значения. Заканчивается азотная реакция уже в выхлопной системе, вне цилиндра. При этом выпускной клапан, отсекающий цилиндр от выхлопного коллектора, закрыт. Азотная реакция увеличивает энергию выхлопного газа, которая используется для эжекции выхлопов других цилиндров двигателя. Как видно, эжектирование выхлопа рабочего цилиндра за счет утилизации энергии выхлопных газов других цилиндров повышает коэффициент полезного действия, снижает расход топлива и увеличивает эффективность двигателя в целом за счет азотной реакции не только на такте расширения, но и на такте выхлопа. Поэтому следует серьезно отнестись к конструкции и режиму работы выхлопной системы двигателя, так как мощность может дополнительно увеличиться многократно. 4. Азотные циклы котельныхи газотурбинных установок После всего сказанного о паровой машине вряд ли целесообразно рассматривать азотные циклы, как более сложные. И тем не менее азотные циклы и реакции уже имеют место и значение как переходные, адаптированные к той энергетической технике, которая существует в настоящее время. Котельные и газотурбинные установки (КУ и ГТУ) объединяет то обстоятельство, что процессы горения топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов и в камерах сгорания ГТУ протекают почти одинаково и при одинаковых параметрах. Поэтому речь может идти о разработке горелки на азотном (воздушном) топливе. За аналог такой азотной горелки можно принять, например, цилиндр ДВС. В горелке, естественно, будет отсутствовать поршень, но все остальные обеспечивающие системы – инициирующие, каталитические и другие – должны быть в наличии. От них будет зависеть и конструкция горелки. Можно назвать, по крайней мере, две отличающиеся конструкции горелок. Первый тип – пульсирующая, импульсная, горелка, в которой поступившая порция воздуха претерпевает азотную реакцию с выделением энергии и выводится за ее пределы, освобождая место следующей порции воздуха – топлива. Другой тип – постоянная горелка, в которой, как в обычных горелочных устройствах, процесс идет постоянно, не циклично. В таких горелках азотную реакцию можно инициировать, например, тлеющим разрядом в совокупности с постоянным или пульсирующим вакуумом (за счет разгона струи), пульсирующим электромагнитным полем или другими методами. Во всяком случае, потребление тепловой энергии в условиях продолжительных и суровых зим России в 7 раз превосходит потребление электроэнергии. Поэтому важность работы котельных установок существующего типа на "даровом" топливе – воздухе, по крайней мере, в переходной период к новой энерготехнике, не вызывает не только сомнения, но даже требует усиленного внимания и активности к этой проблеме. Принципу действия горелки аналогичен реактивный двигатель, в котором, например, воздушную среду разгоняют в дозвуковом или сверхзвуковом сопле, осуществляют ядерную реакцию по частичному расщеплению воздуха /23/, нагревая тем самым газ, и отводят его в атмосферу, создавая тягу. В настоящее время расход топлива полностью не исключен, но снижен до 2-х раз по сравнению с обычным реактивным двигателем. megalektsii.ru Работа привычного двигателя внутреннего сгорания основана на реакции сгорания топлива вДля ответа, прежде всего, нужно подобрать такие реакции, которые в результате будут давать газообразные вещества, увеличивающие объем системы. Рассмотрим варианты протекания реакций в предложенных атмосферах. Азотно-метановая атмосфераАзот инертен, поэтому в такой атмосфере реакционной способностью обладает лишь метан. Рассмотрим возможные реакции метана: 1. СН4 + Br2 = Ch4Br + HBr, результат не функционален, так как объем не изменился, и взаимодействие происходит при наличии освещения, что не приемлемо. Рассмотрим вариант горения: 2. Ch5 + 2O2 = CO2 + 2h3O, объем системы увеличивается, а устройство двигателя следует модифицировать таким образом, чтобы из одной камеры подавался метан, а из другой - кислород, при этом подача реагентов должна быть строго дозирована, чтобы избежать получения взрывоопасной смеси. 3. Ch5 + CO2→ 2CO + 2h3, при углекислотной конверсии метана осуществляется получение синтез газа, а объем двукратно возрастает. 4. 2Ch5 → HC≡CH + 3h3 (t = 1500oC), крекинг метана приводит к требуемому увеличению объема, однако требует высоких температур. Атмосфера хлора и аргонаВ атмосфере хлора и аргона возможно использование хлоратов, их пытаются применять в качестве твердого ракетного топлива.
Использование хлора в качестве топлива не осуществимо в его чистом виде, требуются дополнительные затраты для его приведения в хлорат для последующего разложения, что не имеет смысла, тем более возникает дополнительный вопрос с очисткой двигателя от нелетучих продуктов. Рассмотренные варианты использования двигателя в наших условиях не эффективны, энергозатратны и не оправдывают возможность применения. shkolnikru.com Физико-химические процессы сгорания топлива в цилиндре двигателяПроцесс сгорания топлива — это процесс окисления молекул топлива. Степень полноты окисления определяет собой совершенство процесса сгорания и экономичность двигателя внутреннего сгорания. Процесс сгорания топлива в цилиндре двигателя является определяющим в достижении мощности и экономичности двигателем. Процессы наполнения и сжатия создают те условия, при которых последующий процесс сгорания топлива должен протекать наиболее эффективно. Результаты могочисленных исследований позволяют осветить физико-химические явления, сопровождающие процесс сгорания. Установлено, что процесс сгорания смеси, подожженной в одной точке, распространяется по всей массе смеси от места запала в виде тонкой пленки пламени (фронта пламени). Фронт пламени отделяет сгоревшую часть смеси от несгоревшей (свежей) части. Впереди фронта пламени несгоревшая смесь, а позади продукты сгорания смеси. При горении гомогенной, хорошо перемешанной с воздухом смеси процесс идет наиболее интенсивно, так как во фронте пламени развивается высокая температура, при которой скорость реакции достигает значительной величины. Если смесь неравномерно перемешана с воздухом, то скорость сгорания будет меньше. В этом случае она лимитируется скоростью диффузии молекул горючего и кислорода друг к другу. Толщина фронта пламени порядка 0,1 мм, однако в таком тонком слое успевают протекать процессы реакции сгорания и процессы диффузии. Выделяемое тепло реакций сгорания расходуется на подогрев до высокой температуры свежей смеси, находящейся перед фронтом пламени. Движение газа, возникающее в результате процесса горения или искусственно вызванное, изменяет форму фронта пламени, увеличивает его поверхность, но не изменяет свойств любого элемента площади фронта. На единице поверхности фронта пламени данной смеси будет всегда ежесекундно сгорать одно и то же количество горючего. Общее же количество горючего, сгорающего в единицу времени, будет пропорционально площади фронта пламени. Таким образом, турбулизация смеси будет способствовать повышению сгорания количества горючего в единицу времени. Количество граммов смеси, сгорающей в одну секунду на единице площади фронта пламени, называется массовой скоростью сгорания. Если обозначим массовую скорость сгорания ?т, а площадь фронта пламени Fф, то количество граммов смеси, которое будет сгорать в одну секунду на элементе площади фронта пламени dFф, будет равно ?тdFф. Для этого необходимо, чтобы данное количество смеси ежесекундно подводилось к элементу площади фронта пламени dFф или сам фронт пламени перемещался по направлению к несгоревшей свежей смеси. Линейная скорость перемещения данного элемента площади фронта пламени относительно несгоревшего газа (смеси) по направлению нормали к поверхности рассматриваемого элемента фронта пламени равна ?0 = ?т/?0 где ?0 —плотность исходного холодного газа (смеси) и называется нормальной скоростью распространения пламени. Наблюдения процессов сгорания в трубах показывают, что пока нет изменений в гидродинамических условиях, форма фронта пламени сохраняется, а следовательно, количество сгорающего газа и скорость перемещения фронта пламени остаются постоянными. При этом устойчивой формой фронта пламени является не плоская, а искривленная сферическая форма. Наблюдаемая скорость распространения пламени в трубе равна
где d — диаметр трубы. Отсюда следует, что наблюдаемая скорость распространения пламени будет во столько раз больше нормальной, во сколько раз площадь фронта больше сечения трубы. Опыты в трубах убедительно показывают, что изменения наблюдаемой скорости распространения пламени происходят по причине колебания газового столба или по причине увеличения поверхности фронта пламени вследствие изменения гидродинамических условий. Если во фронте пламени идет реакция со скоростью ?, то выделенное тепло в результате этой реакции в единице объема смеси будет равно ?Q', где Q' — теплота реакции одной молекулы горючего. Без учета потерь можно написать:
где qк — количество тепла, передаваемое смеси конвекцией; qт — количество тепла, передаваемое смеси теплопроводностью. Иными словами, все тепло, выделяемое реакцией, идет на подогрев исходной холодной смеси.
Если будем откладывать по оси ординат (рис. 61) температуру смеси в слое горения и температуру подогрева, а по оси абсцисс — расстояние от слоя х, в котором достигается температура воспламенения Т', то изменение температуры в смеси будет следующее. Холодный газ (смесь) имеет начальную температуру Т0. В зоне подогрева движущаяся смесь в направлении положительных значений х подогревается до температуры Т' (зона I). По достижении температуры Т' смесь начинает реагировать, температура ее повышается (зона II). На каком-то расстоянии от начала координат вся смесь прореагировала и ее температура достигает максимальной величины (зона III), которая при отсутствии тепловых потерь далее будет постоянной. Процесс сгорания горячей смеси в цилиндре двигателя обусловливается двумя явлениями: химическими процессами окисления и движением фронта пламени по пространству сгорания, зависящим от газодинамических факторов. Следовательно, для исследования и расчета процессов сгорания необходимо в общем случае применение как положений химической динамики, так и положений газодинамики. Исследования показали, что реальные химические реакции представляют собой сложные процессы, слагающиеся из ряда элементарных стадий процесса. Советские ученые (академик Н. Н. Семенов и его школа) впервые и наиболее глубоко исследовали кинетику сложных химических реакций и создали новую цепную теорию химических процессов. Цепным химическим процессом является такой процесс, при котором конечный продукт процесса (реакции) получается за счет взаимодействия исходного реагента с промежуточным продуктом. В общем случае скорость реакции определяется
Для процессов цепочно-теплового взрыва, к которым можно отнести и процессы сгорания, уравнение кинетики процесса имеет вид
Принимая реакцию окисления топлива (что наиболее вероятно) бимолекулярной можно скорость реакции выразить
На процесс сгорания топлива в цилиндре двигателя влияет целый ряд дополнительных факторов, учесть которые можно только опытным путем. Исследование процесса сгорания в двигателях обычно сводится к определению суммарного течения процесса сгорания, обусловливающего скорость тепловыделения. Рассмотрение процесса сгорания по результирующим скоростям сгорания значительно упрощает анализ процесса преобразования химической энергии топлива в теплоту. vdvizhke.ru Углерод в двигателях внутреннего сгорания — МегаобучалкаВ условиях ядерной реакции частичного распада азота воздуха, как указано выше, в цилиндре двигателя образуется мелкодисперсный атомарный углерод С12. Будучи взвешенным в объеме газовой смеси углерод и сам ведет себя как газ, образуя, и это известно из химии, молекулу из двух атомов, соединенных двумя электронами связи. Каждый из двух электронов в виде электрона сопровождения взамен одного структурного электрона находится при электроположительном атоме углерода, компенсируя заряд почти до нуля и обеспечивая химическую инертность. Углерод настолько мелкий, что не забивает ни фильтры, ни каналы двигателя. Углерод частично вылетает в глушитель – выхлопной коллектор, частично оседает на стенках цилиндров, соскребается маслосъемными кольцами и смывается в масло. Металлические детали двигателя имеют заряд, противоположный заряду углерода – поэтому он откладывается на всех трущихся поверхностях двигателя, заглаживая все шероховатости и компенсируя износ вкладышей, шеек вала, гильз цилиндров и даже сальников. Коэффициент трения графита по графиту на два порядка ниже, чем сталь по стали. Благодаря сухой графитовой смазке двигатель может работать без масла продолжительное время. В принципе смазочное масло в двигателе нужно только для переноски графита. На стенках цилиндра атомы углерода, связанные электронами между собой и с металлом стенки, образуют прочную массивную систему мелких сферических тел, имеющих большую прочность и твердость – "алмазную пленку". Эта пленка предотвращает износ материала трущихся частей и одновременно является катализатором ядерной и химической реакций. На поверхности углеродного покрытия стенок цилиндра происходит разрушение и последующие реакции не только молекул азота, кислорода и других составляющих веществ воздуха, но и молекул углеводородного топлива, подаваемого в двигатель, на атомы, осколки и даже нуклоны. Поэтому начало реакций значительно облегчается и идет без больших затрат энергии. Именно поэтому при визуальном наблюдении, (например, с помощью "индикатора качества смеси – ИКС"), в цилиндре видна искра электрического разряда на темном фоне объема цилиндра и этот темный цвет сопровождает все четыре такта термодинамического цикла двигателя: свечения и вспышки обычно сопровождающих воспламенение топливо – воздушной смеси, как это происходит при обычном (не ядерном) режиме работы двигателя, не происходит. Все реакции ускоряются, и без катализатора ядерный процесс (по крайней мере при существующей конструкции двигателей без модернизации), как правило не начинается. Но, начавшись, он сам себя поддерживает, так как катализатор нарабатывается в процессе работы двигателя, и не требуется его пополнение извне. 3. Паровая машина внутреннего сгораниязамкнутого цикла В предыдущем параграфе изложена наиболее вероятная на сегодняшний день версия рабочего цикла ДВС с азотной реакцией. Однако, ввиду неизученности процесса есть одно маленькое уточнение, из которого можно сделать принципиально важные выводы. Итак, в ДВС на такте "сжатия" образуется водяной пар, который, вследствие сжатия же, конденсируется на стенках цилиндра, уменьшая объем газопаровой смеси, и обеспечивая беспрепятственный ход поршня вверх до ВМТ. На такте "расширения" при ходе поршня вниз малое давление в цилиндре еще уменьшается до некоторого разрежения – вакуума, что наряду с действием катализатора и ЭМИ обеспечивает азотную реакцию – распад оставшейся части азота, кислорода с образованием водяного пара. Вот в этом месте и будет уточнение. Дело в том, что визуальное наблюдение за процессом в цилиндре через смотровое стекло (окно) показывает, что искра в цилиндре на электродах свечи зажигания хорошо видна на черном фоне объема смеси в цилиндре. И на всех тактах этот фон сохраняет свой черный цвет. То есть воспламенения и свечения смеси ни в момент электрического разряда, ни в какой другой момент в обычном традиционном понимании не происходит. А происходит "холодная" азотная реакция с образованием . Более того, на такте расширения, когда азота в смеси уже значительно меньше ввиду его распада на предыдущем такте или – вообще нет, а объем цилиндра заполняет (представим так) только . Тогда, по аналогии с азотом и кислородом, при тех же условиях должен произойти распад на атомы кислорода, водорода и электроны связи, которые сразу станут работать как генераторы энергии, производя частичный ФПВР этих атомов, с последующей их рекомбинацией – снова образованием , но уже с дефектом массы. По некоторым данным такой воды с одной заправки хватает на два года работы. А потом ее надо выливать для восстановления в природных условиях. Таким образом, главное уточнение заключается в том, что на основном энергетическом такте "расширения" идет распад с выделением энергии и последующей рекомбинацией атомов снова в молекулу водяного пара. Но если это так (а это не противоречит теории и имеющемуся опыту), то зачем тогда городить огород: подавать в двигатель топливо, воздух; организовывать их взаимодействие с образованием воды и отвод выхлопных газов, если на самом основном такте все начинается и кончается водой? Видимо в огороде нет необходимости. А двигатель превращается в паровую машину, причем внутреннего сгорания, да еще замкнутого цикла, так как находящуюся внутри него воду не нужно ни подавать, ни отводить за пределы двигателя продолжительное время. Рассмотрим рабочий процесс такой паровой машины. В нерабочем состоянии в цилиндр с поршнем залита определенная порция воды, и ничего другого (воздух, топливо…) в цилиндре нет. После прогрева центральной части цилиндра и охлаждения стенок вода как конденсат оседает на стенках в верхней части цилиндра. На такте "сжатия" водяной пар конденсируется на холодных стенках. На такте "расширения" вода со стенок интенсивно испаряется по направлению к оси (центру) цилиндра, производя тем самым внутреннее испарительное охлаждение цилиндра за счет скрытой теплоты парообразования. Вот почему падает температура в цилиндрах автомобилей с азотным циклом. На определенном угле поворота коленвала на такте «расширения» с помощью ЭМИ в присутствии катализатора или без него начинается распад на атомы и электроны, происходит частичный ФПВР с выделением энергии извлеченных из атомов мелких частиц – электрино. Эта энергия из кинетической переходит сначала в тепловую за счет контактного (соударения) и неконтактного (электродинамического) взаимодействия электрино с атомами плазмы внутри цилиндра. Получивший энергию газ (пар) производит работу по перемещению поршня вниз с передачей этой энергии на вал двигателя уже в виде механической. Собственно, других тактов не нужно, то есть паровая машина получается двухтактной, что увеличивает ее литровую мощность вдвое. В связи с наличием внутреннего испарительного охлаждения цилиндров, другого – внешнего, традиционного – охлаждения, видимо, не требуется, так как конденсатором будет служить тот же цилиндр, но на такте "сжатия". Но это уточнится экспериментально. Кроме механической энергии, другим "продуктом" ядерной реакции частичного распада на элементарные частицы являются тепловые фотоны, в которые превращаются электрино, отдавшие часть своей энергии. Имея положительный электрический заряд, они будут осаждаться на металлических стенках цилиндра, имеющих отрицательный заряд, и препятствовать оттоку фотонов за пределы цилиндра в виде теплового излучения. Поэтому необходимо обеспечить заземления корпуса и цилиндров двигателя. Тогда накопленный потенциал (повышенная концентрация) положительно заряженных частиц уйдет вместе с ними в "землю". Собственно, в таком цикле какой-либо радиационной опасности не просматривается, так как все элементы реакции снова рекомбинируют (не излучаются), а тепловое известное нам излучение опасности не представляет. Испытавшая дефект массы вода после ее слива восстанавливается в природных условиях за счет магнитного поля Земли, как об этом было сказано выше. Так что какой-либо экологической опасности также не просматривается. Следует отметить особую автономность описанной паровой машины. Она работает как традиционная атомная электростанция (АЭС), ничего не потребляя извне, кроме топлива – воды, и ничего не удаляя за свои пределы, кроме "испорченной" воды, которая восстанавливается в природных условиях, и тепловых фотонов – отработанных электрино, которые также включаются в общий круговорот вещества и энергии в природе, не нарушая сложившегося равновесия в ней. Похоже, Никола Тесла ездил на автомобиле с аналогичным описанному паровым двигателем, использовавшим воду вместо органического топлива (в 1934 году). Отдельно скажем о подаче воды в двигатели подобного рода. Воду можно подавать в двигатель впрыском, в виде пара, постоянным наливом. Воду можно подавать вместе с воздухом, топливом или вместо воздуха и топлива. Двигатели будут работать, если соблюдены все условия осуществления ядерной реакции: наличие плазмы и электронов. Наилучшим способом достижения этих условий является сочетание трех технических операций: 1) внезапный сброс давления; 2) действие импульсным потоком элементарных частиц; 3) катализ /23/. В реальных автомобильных двигателях смешивание топлива с водой в количестве 5,10, 20, 50 % дает примерно одинаковые результаты: снижение расхода топлива в 2 раза (опыты Серебрякова, Ефремова, Пушкина). При этом, например, 5% воды расходуется вместе с 4-мя кг топлива на 100 км пути; для осуществления ядерной реакции требуется изменить угол опережения зажигания со штатного на нестандартный. Вода в ядерной реакции, возможно, не диссоциирует на атомы водорода и кислорода, так как ядерный процесс в двигателях внутреннего сгорания идет легче, без катализатора, при добавлении воды в топливо – воздушную смесь. Тогда взаимодействие электрона – генератора с молекулой воды (в газообразном состоянии) можно объяснить полярностью молекулы, позволяющей электрону ее "раздевать", выхватывать электрино, с одного определенного, положительного, полюса. В пользу отсутствия диссоциации молекулы воды свидетельствует ее структурная прочность, то есть тот факт, что энергия ее диссоциации в 1,6 раза больше, чем у азота, и в 3,8 раза больше, чем у кислорода. То есть разрушение молекулы воды и ядерный процесс с участием ее атомов должен идти труднее, с большей затратой энергии или с катализатором, а он идет – легче, без катализатора. Если вода не разрушается при ФПВР на атомы и не освобождает свои электроны связи, то ей нужен (один на каждую молекулу) электрон – генератор от какого-либо источника. Поскольку в воде (наиболее вероятно) содержатся два электрона у электроположительной и три – у электроотрицательной молекул при их равном количестве, то в процессе их активации могут освобождаться, соответственно, один или два электрона, так как, в принципе, для удержания двух атомов водорода на атоме кислорода достаточно одного электрона. По выходе из зоны реакции молекула воды снова может присоединять свои свободные электроны связи. В этом случае внешних источников электронов не требуется. Если в худшем случае, теряет электрон только половина, электроотрицательных, молекул воды, то на вторую половину нужны электроны – генераторы извне. Источником таких электронов может быть органическое топливо, подаваемое вместе с водой, либо – поток электронов от какого-либо источника, например, электрического прибора и т.д. Кроме того, свободные электроны связи атомов азота и кислорода воздуха тоже могут участвовать в "раздевании" воды, при наличии воздуха в зоне реакции. В лучшем случае, при использовании в качестве ядерного топлива только воды, следует организовывать такой режим, при котором молекулы воды сами себя обеспечивают электронами – генераторами энергии. Это достигается упомянутыми выше способами: внезапным сбросом давления – расширением, разгоном и импульсным потоком элементарных частиц – электромагнитным импульсом от индукционной катушки и т.п. Описанные выше двигатели внутреннего сгорания и, в частности, паровые, не обязательно должны быть поршневыми, так как расширение рабочего тела и создание необходимого для разрушения его молекул пониженного давления (вакуума) может осуществляться в каналах сопел Лаваля или турбинных лопаток. Разрежение в цилиндрах поршневого двигателя или в раздельных камерах сгорания реактивного двигателя может быть создано за счет их эжектирования выхлопными газами предыдущего по такту цилиндра (камеры). При этом вместо того, чтобы выталкивать выхлопной газ, поршень «подсасывается» разрежением – идет вверх под действием разности давлений газа – и, таким образом, совершает дополнительную работу на валу двигателя. Выхлопы от цилиндров по методу Чистова соединяются попарно и объединяются в общий коллектор. Такое линейное объединение цилиндров позволяет повысить КПД двигателя на 30%. Кроме того, при разрежении на такте «выхлопа» может начаться или продолжаться азотная реакция с распадом азота на элементарные частицы и выделением дополнительной энергии. Вполне вероятно, что применение эжекторной выхлопной системы и послужило причиной самого первого запуска азотной реакции с повышением мощности автомобильного двигателя и снижением расхода топлива. В реактивном двигателе роль цилиндров может играть камера сгорания, разделенная на несколько мелких камер, каждая со своим выхлопом, работающих по принципу пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Выхлопы от камер по методу Пушкина объединяются не в линейный, а в круговой коллектор, что дает возможность более полно утилизировать энергию выхлопных газов. Практически достигнут КПД такого двигателя 80…90%, соответственно, снижен расход топлива и увеличена тяга (например, 500 кГс при 30 кг массы двигателя). В реактивном двигателе тоже может быть осуществлена азотная реакция с выделением дополнительной энергии, что еще больше повысит его эффективность. Каков механизм запуска или продолжения азотной реакции в поршневом двигателе при наличии принудительной эжекции выхлопных газов одного цилиндра с помощью энергии выхлопных газов другого, ранее сработавшего цилиндра? На такте выхлопа, сопровождаемого принудительной эжекцией, происходит перерасширение (вакуумирование) рабочего тела, находящегося еще в состоянии плазмы. Одновременно каждый такт действует регулярный электромагнитный импульс от индукционной катушки, а также – катализатор. То есть налицо все факторы, инициирующие азотную реакцию. Продолжаясь после такта расширения или вновь начавшись на такте выхлопа, азотная реакция достигает максимума при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) в конце такта выхлопа, когда вакуум достигает максимального значения. Заканчивается азотная реакция уже в выхлопной системе, вне цилиндра. При этом выпускной клапан, отсекающий цилиндр от выхлопного коллектора, закрыт. Азотная реакция увеличивает энергию выхлопного газа, которая используется для эжекции выхлопов других цилиндров двигателя. Как видно, эжектирование выхлопа рабочего цилиндра за счет утилизации энергии выхлопных газов других цилиндров повышает коэффициент полезного действия, снижает расход топлива и увеличивает эффективность двигателя в целом за счет азотной реакции не только на такте расширения, но и на такте выхлопа. Поэтому следует серьезно отнестись к конструкции и режиму работы выхлопной системы двигателя, так как мощность может дополнительно увеличиться многократно. 4. Азотные циклы котельныхи газотурбинных установок После всего сказанного о паровой машине вряд ли целесообразно рассматривать азотные циклы, как более сложные. И тем не менее азотные циклы и реакции уже имеют место и значение как переходные, адаптированные к той энергетической технике, которая существует в настоящее время. Котельные и газотурбинные установки (КУ и ГТУ) объединяет то обстоятельство, что процессы горения топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов и в камерах сгорания ГТУ протекают почти одинаково и при одинаковых параметрах. Поэтому речь может идти о разработке горелки на азотном (воздушном) топливе. За аналог такой азотной горелки можно принять, например, цилиндр ДВС. В горелке, естественно, будет отсутствовать поршень, но все остальные обеспечивающие системы – инициирующие, каталитические и другие – должны быть в наличии. От них будет зависеть и конструкция горелки. Можно назвать, по крайней мере, две отличающиеся конструкции горелок. Первый тип – пульсирующая, импульсная, горелка, в которой поступившая порция воздуха претерпевает азотную реакцию с выделением энергии и выводится за ее пределы, освобождая место следующей порции воздуха – топлива. Другой тип – постоянная горелка, в которой, как в обычных горелочных устройствах, процесс идет постоянно, не циклично. В таких горелках азотную реакцию можно инициировать, например, тлеющим разрядом в совокупности с постоянным или пульсирующим вакуумом (за счет разгона струи), пульсирующим электромагнитным полем или другими методами. Во всяком случае, потребление тепловой энергии в условиях продолжительных и суровых зим России в 7 раз превосходит потребление электроэнергии. Поэтому важность работы котельных установок существующего типа на "даровом" топливе – воздухе, по крайней мере, в переходной период к новой энерготехнике, не вызывает не только сомнения, но даже требует усиленного внимания и активности к этой проблеме. Принципу действия горелки аналогичен реактивный двигатель, в котором, например, воздушную среду разгоняют в дозвуковом или сверхзвуковом сопле, осуществляют ядерную реакцию по частичному расщеплению воздуха /23/, нагревая тем самым газ, и отводят его в атмосферу, создавая тягу. В настоящее время расход топлива полностью не исключен, но снижен до 2-х раз по сравнению с обычным реактивным двигателем. megaobuchalka.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
. Более того, на такте расширения, когда азота в смеси уже значительно меньше ввиду его распада на предыдущем такте или – вообще нет, а объем цилиндра заполняет (представим так) только 
