Новая электроогневая технология

Введенные в электроогневую технологию операции по регулируемой активизации окислителей топлива обеспечивают дополнительное улучшение процесса горения, особенно при сжигании тяжелых топлив и водо- топливных эмульсий, что проверено нами экспериментально. Особенно эффективным является совместное воздействие на процесс горения путем обработки пламени сжигаемой активизированной топливной смеси с помощью переменного электрического поля.Благодаря введению операции регулирования всех параметров горения (расхода топлива, окислителя, степени их активизации и интенсивности горения), по информации о токсичности выходных отходящих газов удается достичь эффективного горения практически всех известных топлив и отходов. Наши опыты также доказывают эффективность сочетания операций обработки самого пламени, отходящих газов и воздуха (окислителя) переменным электрическим полем. Сущность такой дополнительной очистки отходящих газов состоит в дроблении частиц сажи и дымности электрическими силами переменного поля, а также в доокислении некоторых токсичных окислов в среде озонированного окислителя. Энергозатраты на активизацию горения пламени сильными электрическими полями малы и не превышают 1-3 процентов от тепловой энергии факела пламени. Достоинством данного изобретения является универсальность его применения при сжигании любых горючих веществ, что обусловлено расширением диапазона регулирования параметров электрического поля (напряженности и частоты), особенно в режиме их взаимосвязанного регулирования.

Сущность каталитического  воздействия переменного электрического поля на процесс горения пламени  состоит в эффективном разрыве  дипольных радикалов топлива  активизированным (дипольным) окислителем, а также в лучшем перемешивании  слоев горящего пламени с окислителем, благодаря устранению двойного электрического слоя на границе факела пламени. Таким  образом, данное техническое решение  благодаря своим существенным отличиям от аналогов позволяет достичь новых  положительных эффектов. Становится возможным расширение сферы применения известного электроогневого способа на процессы сжигания любых горючих веществ. Кроме того, существенно повышается управляемость процесса горения пламени.

Отметим также, что в опытах по сжиганию органических топлив в  сильных электрических полях  регулирование температуры факела пламени и его светимости достигалось  при неизменном расходе топлива  и окислителя, путем изменения  параметров электрополевого катализатора горения (напряженности и частоты) продольного электрического (электромагнитного) поля. Вращение и стабилизацию факела пламени получали с помощью поперечного вращающегося электрического поля, изменение высоты факела пламени осуществляли с использованием продольного электрического поля.

Проведенное нами исследование убедительно доказывает, что именно электрическое поле, прямо воздействующее на пламя, и эмиссия потока электронов (идеальный тип окислителя) в пламя  могут наиболее эффективно интенсифицировать  процесс горения и сделать  его экологически чистым и безвредным для человека и для окружающей среды!

Кроме того, экспериментально доказано, что энергозатраты, требуемые на создание и регулирование этого электрического поля и потока электронов, необходимых для интенсификации и экологизации горения, весьма малы по сравнению с энергией горения и составляют доли процента от энергии пламени. Таким образом, как ни парадоксально, наши опыты убедительно доказывают, что лучшие «окислители» и катализаторы горения — это не избыточный воздух и кислород, а электрон и электрическое поле!

РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПЛАМЕНИ И ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Как показали наши эксперименты, электрическое поле может служить  не только эффективным катализатором  горения, но и регулятором его  интенсивности, кроме того оно может  управлять даже вектором теплопроводности. Опытами доказано, что можно регулировать параметры этого поля, а также  управлять температурой пламени  и градиентом теплопроводности пламени. Интересные результаты экспериментов  получились при измерении полной теплоты сгорания одного и того же количества топлива при обычном  способе сжигания топлива и с  использованием электрических катализаторов  горения, даже при дефиците окислителя. В последнем случае энергия горения  топлив возрастает почти в 1,5 раза, что  объясняется более полным выделением химической энергии топлива в  электромагнитное излучение. При обычных  же способах сжигания, химическая энергия  органического топлива использовалась не полностью и оставалась в виде скрытой суммарной химической энергии  межмолекулярных связей многочисленных токсичных отходящих газов, выбрасываемых  тепловыми установками в атмосферу. На основании проведенных экспериментов  можно предположить, что, по-видимому, удельные теплоемкости веществ при данном способе их сжигания на 20-50 % выше, чем при обычном способе. В этой новой физике горения и состоит суть новых электроогневых технологий.  

На способы управления и интенсификации процессов горения  веществ в электрическом поле уже получены патенты на изобретения  РФ [3-12]. 

Некоторые особенности распыления, воспламенения и горения органического  топлива в электрических полях  

Мы обсудили еще далеко не все потенциальные возможности  и преимущества новой электроогневой технологии для различных сфер техники. Расскажем об этом подробнее.

Одной из характерных особенностей новой электроогневой технологии являются эффекты озонирования окислителя, электростатического распыления и электростатического впрыска электрически заряженных частиц топлива и окислителя с образованием в камере сгорания тончайшего топливовоздушного «тумана» на молекулярном уровне. Естественно, такое тонкое распыление топлива способствует его более легкому испарению, воспламенению и сгоранию, особенно в среде озониранного окислителя. Физически механизм электростатического дробления топлива объясняется силовым Кулоновским взаимодействием отталкивания электрически одноименно заряженных капель (частиц) топлива друг от друга с их прогрессирующим дроблением и соответственным уменьшением массы и электрического заряда. Как показали эксперименты, степень дробления топливных капель (частиц) зависит от первоначального электрического потенциала зарядки топлива и первоначальных размеров капель (частиц) инжектируемого топлива, зависящих в свою очередь от конфигурации и размеров топливной форсунки, и давления в топливопроводе тепловой машины.

Одновременно, введенное  в зону распыления или (и) горения, например, в камеру сгорания двигателя, катализирующее электрическое поле, образованное двуполярными высоковольтными потенциалами, с помощью Кулоновских сил ускоряет электрически заряженные частицы топлива и окислителя к противоположному электрическому потенциалу, подведенному, например, к поршню двигателя. Таким образом, электрическое поле выполняет функцию электростатического насоса, что позволяет наряду с практически идеальным распылением топлива и перемешиванием его с окислителем, снизить давление в топливопроводе, упростить и усовершенствовать системы впрыска и воспламенения топливной смеси в тепловых машинах и установках, например, в двигателях внутреннего сгорания, в котельных установках. Их внедрение приведет к дополнительному улучшению энергетических и экологических показателей огневых технологий. По нашим сведениям, такие высокоэффективные электростатические топливные форсунки пока в технике неизвестны и в тепловых машинах (инжекторных ДВС) до сих пор не применялись. 

Можно ли сжечь воду? Вода в качестве топлива! 

Еще более поразительные  результаты опытов получились при разбавлении (эмульгировании) жидкого органического  топлива, например, дизельного на 40-80 % обычной водой. Выделяемая в процессе горения такой смеси, суммарная  энергия в виде тепла и света  практически не изменилась, что объясняется, по-видимому, высвобождением энергии  химических связей не только топлива, но и воды. В процессе экспериментов  по сжиганию этой эмульсии вначале  посредством капиллярного электроосмоса и электростатического распыления ее превращали в тончайший водяной туман на молекулярном уровне. Далее в сильных электрических полях дипольные молекулы воды, наэлектризованные полем, расщеплялись на водород и кислород с последующим эффективным сгоранием водорода в среде озонированного кислорода. Отметим, что при таком механизме «испарения» воды и последующего расщепления молекул воды на водород и кислород, энергию затрачивает электрическое поле, а теплота сгорания органического топлива лишь ускоряет (катализирует) этот процесс.

Редактор: Необходимо отметить, что электрическое поле не может  затрачивать энергию. Если нет токов  проводимости, то источник поля не уменьшает  разность потенциалов. Отсюда вывод  о принципиальной возможности получения  неограниченно высокой эффективности  подобных энергосистем. Далее автор  пишет об этом, как о «непонятном  явлении».

Но, самым удивительным и  пока до конца непонятным является то, что превращение воды в «туман»  и разрывание молекул воды на водород  и кислород электрическое поле производит для нас практически бесплатно  при минимуме потребляемой энергии. Электрическая мощность высоковольтного  преобразователя напряжения, необходимая  для создания сильного электрического поля, составляет всего от нескольких ватт до десятков ватт. Как показали опыты, электропотребление высоковольтного  источника практически не изменяется при правильном шунтировании электрическим  полем факела пламени (через воздушный  промежуток). Потребление тока практически  не возрастало также и в зависимости  от режима распыления топлива и его  горения (размеров пламени, интенсивности  горения…).

Единственное условие  эффективной работы постоянного  электрического поля в качестве электростатического  насоса-распылителя топлива и  катализатора горения топливной  смеси — это его напряженность в зоне распыления топлива и в зоне горения пламени, а также достаточная электронная эмиссия в поток топливной смеси. В этом режиме работу по созданию электростатического давления, а также работу по электростатическому дроблению частиц и молекул топлива и воды совершают могучие кулоновские силы, которые отталкивают одноименно заряженные капли воды. Тепловое движение горящих и дробящихся в пламени радикалов топлива лишь препятствует их химическому соединению в зоне горения вновь в молекулы воды, и способствует протеканию именно физической цепной реакции горения водорода в пламени.

Таким образом, дополнительная световая и тепловая энергия, которая  выделяется в пламени в результате сгорания водорода, полученного из молекул воды, в озонированном  кислороде, в пламени не снижает  суммарную энергию горения смеси  топлива с водой, а повышает ее.

Таким образом, использование  электрических и электромагнитных полей в качестве сильнейших катализаторов  горения органических топлив и любых  открывает огромные перспективы  совершенствования огневых технологий, а также позволяет не только создать  экологически чистые тепловые машины и установки, но и повысить их эффективность  на 20-50% за счет более полного преобразования химической энергии горючих веществ  в тепловую и световую энергии.

Пути радикального совершенствования  тепловых машин или

о новом механизме превращения  тепловой энергии в механическую и кинетическую энергию

Для ясного осознания причин крайне низкого КПД современных  тепловых машин, который во многом и  привел, цивилизацию к экологической  катастрофе, нужно разобраться с  их общим принципом работы и причиной неэффективного использования в  них тепловой энергии, получаемой от сжигания топлива.

Механизм превращения  тепловой энергии, выделяемой от сжигания топлива, одинаков для всех известных  тепловых машин. Данный механизм состоит  в создании и преобразовании избыточного  давления нагретого рабочего тела (газа, пара и т.д.) в специальных камерах  этих машин в кинетическую энергию  движения рабочего органа тепловой машины (поршня двигателя внутреннего сгорания, турбины авиационного двигателя, реактивной струи, истекающей из сопла ракетного  двигателя и т.д.).

Известно также, что чем  выше температура нагретого рабочего тела, например, газа, тем выше первоначальное давление в рабочей камере тепловой машины. Почему же КПД тепловых машин  столь низок? Любой грамотный специалист, работающий в области теплофизики, термодинамики, тепловых машин, четко ответит, что эффективность (КПД) преобразования тепловой энергии в механическую определяется вторым началом термодинамики и наиболее наглядно иллюстрируется тепловым циклом Карно. Согласно этих постулатов, КПД идеального теплового двигателя не зависит от рабочего вещества и конструкции двигателя, а определяется только температурами рабочего тела в начале и конце цикла, или, другими словами, температурами нагревателя и холодильника тепловой машины. Реальный же КПД тепловых машин ограничивается тепловой стойкостью материалов и несовершенством конструкций двигателей. Однако известные термодинамические процессы и законы теплового движения частиц и молекул существенно изменяются в сильных электрических полях и открывают новые перспективы для совершенствования тепловых машин.

Решение проблемы в общем  виде можно кратко сформулировать следующим  образом: для повышения КПД тепловых машин необходим новый механизм перераспределения тепловой энергии  в энергию направленного давления сжатого рабочего тела (газа, пара и  т.д.) на рабочий орган тепловой машины, при минимальном давлении на боковые  стенки рабочей камеры. Можно ли это осуществить практически? Техническое  решение, на первый взгляд, неосуществимо, но оно существует. Для перераспределения и упорядочения теплового движения (давления) молекул нагретого газа внутри замкнутого объема, а, следовательно, и его температуры в определенном направлении, необходимо ввести в камеру сгорания тепловой машины постоянное электрическое поле и ориентировать электрическими Кулоновскими силами тепловые движения электрически заряженных и дипольных молекул расширяющихся рабочих тел (газа, пара) вдоль силовых линий данного электрического поля. Нечто похожее происходит в широко применяемых, например, в жидкокристаллических ячейках электронных часов, ячейках Керра (электрооптический эффект) при периодическом наложении на них электрического поля. При этом происходит разворот дипольных молекул вдоль вектора поля, а также изменение световой проводимости этих веществ.