Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления. Озонирование бензина


Озонатор воздуха для ДВС "Гроза"

Как это работает

Электронный прибор предназначен для качественного улучшения характеристик воздушно — топливной смеси в камере сгорания бензиновых или дизельных двигателей внутреннего сгорания, путем активации кислорода воздуха полем высокого напряжения БЕЗ возникновения искрового разряда на электроде активаторе.

Активация кислорода воздуха происходит за счет подвижной электронной связи в молекуле кислорода, под действием электрического поля высокого напряжения. При этом образуются одноатомные или многоатомные электрически заряженные частицы — Ионы. Являясь химически активными и свободными частицами, ионы вступают в реакции с атомами, молекулами значительно легче, чем не активированная молекула кислорода. Так же при Ионизации образуются Свободные радикалы, частицы (как правило, неустойчивые), содержащие один или несколько неспаренных электронов. Наличие неспаренного электрона способно значительно усилить  реакционную способность В данный момент с атомами и молекулами топлива.

Источником заряженных частиц ионов и свободных радикалов является рабочий электрод-активатор, который устанавливается в потоке очищенного воздуха, поступающего из фильтра  очистки в камеру сгорания ДВС. Воздух приобретает свойства наэлектризованности, статичности. Становится возможным увеличение объёма  области разряда  свечей в  камере сгорания  двигателя и воздушно-топливная смесь поджигается за меньшее время и в большем объёме, тем самым, улучшая общий процесс работы двигателя.  Высокая реакционно окислительная способность заряженных частиц ионов кислорода более эффективна для горения любого углеродного топлива.

Все это позволяет снизить процесс накапливания, а в дальнейшем залипания твердых частичек углеродистых соединений в самом двигателе, на свечах и топливных форсунках, а также в катализаторе и на лямбда зондах, что в значительной мере продлит их эксплуатационный ресурс. Даже самый легкий коричневатый нагар может провоцировать аномальное горение топлива. Причем в различные погодные условия скорость горения топливной смеси имеет широкий диапазон. Многие автовладельцы замечали, что ночью или после грозы машина идет с легкостью и при утапливании педали газа в пол вы можете даже не наблюдать детонации двигатель работает тихо и ровно хорошая динамика разгона словно подменили двигатель. Тогда как днем в туман или перед грозой к железному коню словно прицепляют плуг. Машина отказывается ехать, появляется сильное торможение двигателем, детонация, двигатель ревет,динамики нет.

И все же, каким образом происходит взаимодействие прибора и автомобиля, как происходит адаптация самого двигателя и как это влияет на расход топлива?

Начнем наверное, с того, что использование систем экологической безопасности, так называемых катализаторов и постоянный контроль всей системы выхлопных газов  с помощью датчиков кислорода (?- зонды), все это неотъемлемая часть очень строгих и так необходимых экологических требований практически во всем Мире (Евро-3, Евро-4).

Контроль этих параметров заложен в программу бортового компьютера, который через данные, полученные от ?- зондов, оценивает работу двигателя автомобиля и корректирует ее при его эксплуатации. Все эти процессы напрямую связаны с расходом топлива автомобиля и его динамическими характеристиками в различных режимах.

Давно известно, что для равномерной и экономичной работы двигателя автомобиля необходимо, чтобы все системы автомобиля были исправны и правильно настроены, а также необходимо; качественное топливо, своевременная замена воздушного и топливного фильтра, и что еще немаловажно, катализатор автомобиля находился в рабочем состоянии. Так выглядит стандартная схема рабочего процесса современного двигателя.

Использование технологии, ионизации — активации кислорода в потоке воздуха, поступающего в камеру сгорания, позволяет качественно улучшить характеристики образовавшейся воздушно — топливной смеси и самого процесса сгорания топлива в камере сгорания (происходит более полное и качественное сгорание топлива). При этом происходит значительное снижение выброса различных углеродистых соединений (СО, HC).

Качественное изменение отработанных газов фиксируются бортовым компьютером по полученным данным от лямбда зондов, который, в свою очередь начинает перестраивать циклы подачи топлива через форсунки путем изменения в сторону экономии долговременной коррекции топлива, корректирует угол опережения зажигания. Таким образом, происходит адаптация автомобиля и начинается процесс экономии расхода топлива.

Для не прогретого двигателя работа прибора очень актуальна еще тем, что именно при работе холодного двигателя происходит максимальное обогащение воздушно — топливной смеси, что приводит к максимальному выбросу и залипанию углеродистых соединений (СО, HC).

При применении прибора происходят довольно ощутимые изменения в соотношении угла положения дроссельной заслонки и оборотов работающего двигателя. Для набора тех же оборотов, теперь достаточен меньший угол положения (газовой педали) дроссельной заслонки. Теперь можно меньше давить на педаль, чтобы двигатель набрал необходимые обороты. А ведь чем сильнее давишь на педаль газа, тем больше расход топлива и это аксиома. Отсюда получается, для разгона и поддержания заданной скорости, мы меньше давим на педаль газа, получая при этом дополнительный запас мощности, который бывает так необходим для уверенного обгона.

Конечно, это не волшебная палочка, которая сделает из автомобиля самолет, но все снятые показатели в процессе испытаний и эксплуатации прибора реальны и дают ощутимый результат. Известно, что КПД бензинового ДВС. примерно 30% дизельного 40%. С нашим прибором этот коэффициент значительно увеличивается.

Целесообразнее установка прибора  на более новые автомобили, так как двигатель пока менее подвержен залипанию  твердых частичек углеродистых соединений (нагар). Также электронная система датчики, сенсоры работоспособны и корректны.

Многие  задают вопрос: «Не выйдет ли из строя бортовой компьютер?»Роль бортового компьютера — регулировать угол опережения зажигания, кратковременная коррекция по топливу, долговременная коррекция по топливу, состав воздушно  топливной смеси, управление работой топливных форсунок от датчиков: температуры  воздуха, температуры двигателя, количество поступающего воздуха, обороты двигателя, положение дроссельной заслонки, также от датчиков кислорода (лямбда зондов), которые осуществляют контроль состава выхлопных газов. Эти  параметры заложены в программу бортового компьютера. При применении устройства  меняется свойство воздуха, это  позволяет качественно улучшить характеристики образовавшейся воздушно  топливной смеси и самого процесса горения топлива, меняется состав выхлопных газов. Происходит значительное снижение выброса различных углеродистых соединений, это фиксируют лямбда зонды и дают  команду компьютеру  на коррекцию в сторону экономии. Устройство меняет свойство воздуха, а не воздействует напрямую на компьютер. Наконец кем сказано, что на образование воздушно топливной смеси должен подаваться простой атмосферный воздух.

rashodanet.ru

способ обработки дизельного топлива - патент РФ 2063600

Использование: химия, а именно методы повышения качества топлива. Сущность изобретения: через дизельное топливо пропускают озон в количестве не менее 8 грамм на кубический метр топлива при экспозиции не менее 10 минут. Пропускание озона осуществляют посредством барботирования топлива. При этом увеличивается октановое число топлива, в несколько раз снижается количество сернистых соединений и практически до нуля уменьшается количество вредных газов в выхлопе двигателя. 1 ил. 1 Изобретение относится к химии, а именно к методам повышения качества топлива. Известен способ обработки топлива, в том числе и дизельного, который включает пропускание через него кислородосодержащего газа (1). Процесс происходит при больших временных экспозициях до нескольких часов, а также в присутствии дорогостоящих катализаторов. Повышение октанового числа топлива обусловливается при этом выделением солей серы и свинца из него и переходом ряда составляющих топлива в более легкие фракции. Но в известном способе существенная экспозиция, большие затраты на катализатор и низкая эффективность обработки не позволяет достаточно широко использовать эти примеры на практике. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности способа, уменьшение времени обработки топлива и снижение затрат при осуществлении способа. Указанная цель достигается тем, что в качестве кислородосодержащего газа используют озон, полученный при факельном разряде, которым барботируют топливо, причем используют не менее 8 граммов озона на кубометр топлива при равномерной его подаче и экспозиции не менее 10 минут. В основу способа положен интенсивный процесс барботажа озоновоздушной смесью заданной концентрации потока двухмолекулярных ионов озона обрабатываемого топлива в режиме предкритического псевдоожижения при определенной временной экспозиции. Барботажный процесс обеспечивает необходимую скорость восстановительно-окислительной реакции с переходом легких составляющих топлива в спирты, а заданная турбулентность осуществляет автоматическую сепарацию суспензией с отделением свободной влаги. Процесс можно вести и непосредственно в баке транспортного средства, но его придется выполнять из сплавов или материалов, стойких к озону. Способ может быть реализован посредством устройства. На чертеже представлена схема устройства. Устройство имеет корпус 1, например бак для моторного топлива, отличающийся от стандартного видоизмененным днищем, содержащим несколько фильтров 2, 3 для сбора образующегося осадка в виде негорючих солей серы и углерода. Материалом фильтров 2 3 служит различная по "прозрачности" мелкая сетка из нержавеющей стали, образуя 2-3 отдельных кармана-отстойника, имеющие отдельные краны для удаления из рабочего объема образующегося осадка. Днище 4 бака имеет наклон для накопления и смыва имеет наклон для накопления и смыва твердого осадка. В баке установлен протяженный барботер 5 или система барботеров, полость которого подключена к выходу генератора озона факельного типа, который позволяет получать двухмолекулярный озон O-32. Наиболее простой конструкцией барботера 5 служит цилиндрический истекатель с регулируемым коэффициентом прозрачности (размерами выходящих пузырьков озоновоздушной смеси) при постоянной пористости используемых труб (из нитрида титана или поликерамики). Данный барботер работает в режиме неоднородного псевдоожижения (докритический режим истечения) со скоростью, достаточной для получения нужной турбулентности потоков в обрабатываемой жидкости даже при наличии в баке всего 30% топлива от нормы. Заливка топлива осуществляется через горловину 6 с сетчатым фильтром 7. По трубопроводу 8 поток озона подается в бак 1 и барботеру 5. Герметичность канала подачи обеспечивается уплотнителями 8. Слив образуемого осадка из бака 1 производится через патрубки 10 и 11, имеющие запорные устройства. Подача топлива к карбюратору или форсунке производится через патрубок 12, который связан с насосом топливной системы. Неиспользованное топливо при использовании турбоподдува или дополнительной камеры сжатия с помощью патрубка 13 возвращается в бак-накопитель. Возникающий из подаваемого озоновоздушного потока "не задействованный" озон и избыток воздуха собирается в приемнике 14 и проходит через каталитический фильтр 15 обратного клапана 16. Способ реализуется следующим образом. После заполнения бака топливом и полной герметизации входа включается генератор озона (не показан) и озоновоздушная смесь через барботер 5 подается в обрабатываемое топливо. Под действием истекающего из барботера 5 потока в топливо возникают турбулентные течения, обеспечивающие увеличение времени прибывания пузырьков с ионами озона в рабочем объеме топлива, интенсивное перемешивание обрабатываемого топлива, что способствует лучшему растворению озона (повышение коэффициента его использования с 40 до 80%). В результате в баке происходит: 1. Реакция окисления с отщеплением от радикала водорода с образованием активной OH-группы, осуществляющей перевод легких бензинов в спирты и петролейный эфир, природного бензина и циклоалканов в ароматические углеводороды и тяжелые спирты, керосина в легкие бензины, газойля в полициклические соединения и в нелетучие жидкие масляные продукты. 2. Реакция восстановления с гидрированием алканов и образованием п-гексанов, что способствует получению спиртов различного строения. 3. Интенсивное пеновыделение за счет перехода к слабым кислотам путем вытеснения активной группой OH-сернистых соединений. 4. Реакция с получением этанов и п-бутанов из-за наличия в моторном топливе металлов. Наличие даже следов тетраэтилсвинца при интенсивном озонировании наряду с отщеплением атомов водорода способствует образованию свободных радикалов этанового ряда. При этом чем устойчивее свободный радикал, тем легче он при наличии свинца образуется в окислительной реакции. 5. Перегруппировка масел под действием свободных ионов озона, кислорода группы OH- и H+, свободных радикалов, вторбутилхлоридов и сульфатов. Под действием O23- за счет отщепления Ch3 и OH образуется метиленовая группа, являющаяся основой построения алканов. Наличие интенсивного перемешивания приводит к прямому взаимодействию метилена с бензинами. Для интенсивного горения в ДВС основной реакцией служит воссоединение алканов с озоном, которая приводит к выделению тепла с образованием двуокиси углерода, серы и воды: с вариацией Tи и P происходит свободно-радикальная цепная реакция. Но для ее начала до настоящего времени обеспечивали высокую температуру T>75oC и высокое давление P > 0,3 МПа. Только при этом протекаемая реакция экзотермична, но при этом не должно быть детонации. В предложенной технологии с использованием бака-накопителя с барботажем O23- в режиме неоднородного псевдоожижения потока двухмолекулярных ионов озона изменение структуры углеводородов в моторном топливе обеспечивает перевод бензиновых фракций в изооктан уже при нормальной температуре. Поскольку моторное топливо, включая и дизельное, весьма неоднородно по химическому составу, то процесс озонного барботирования сводится как к возникновению алкенов, так и к автоматической сепарации или расслоению топлива. При этом в "мертвую зону" барботажа "оседают" легкие бензины и алкены, выше природный бензин с керосином, а через фильтр проходит осадок в виде кислотных соединений. При этом необходимо учитывать, что процесс барботажа происходит с интенсивным пенообразованием с резким повышением рабочего объема. При этом пена содержит в основном сернистые соединения, которые желательно удалять из бака. В осадок же попадают соли серы, азота, свинца и углерода, которые и создают при обычной технологии сжигания окислы двуокиси агрессивных элементов выхлопа. Получаемый при этом осадок так же является неоднородным по плотности и составу. Сернистые с кислотной основой соединения в виде "студня" концентрируются у днища бака, азотистые соединения размещаются в верхней части фильтра и имеют свободную влагу. Проведенные эксперименты показатели, что интенсивное озонирование дизельного топлива создает три устойчивых зоны, не считая пены: легкие бензины >55% спирты и алкены >35% осадок со свободной водой Обработанное дизельное топливо (отдельно легкие бензины и спирты), т.е. 35% и 55% соответственно) использовались в ДВС с турбоподдувом, где обеспечивали КПД более 68% а их выхлопные газы не содержали диоксидов, а количество серы уменьшилось почти в 10 раз. Следует отметить, что эксперимент показал возможность достаточно эффективно вести обработку топлива при минимальной экспозиции 10 минут и при подаче не менее 8 граммов озона на кубометр топлива. При меньших экспозициях топливо не достигает необходимого уровня очистки даже при подаче увеличенной дозы озона, а при данной экспозиции только указанное количество зона позволяет в указанных параметрах получить топливо. Следует отметить, что двухмолекулярный озон особенно эффективно создается при факельном разряде и его концентрация достигает 95 и более процентов в подаваемой газовой смеси, что практически позволяет считать подаваемую смесь озоном. Использование данного способа позволяет получить высококачественное топливо на основе дизельного за короткий промежуток времени как непосредственно в баке транспортного средства, так и в стационарных условиях, на нефтеперегонных заводах и т.д. используя очень доступные технические средства.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ обработки дизельного топлива, включающий пропускание через него кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют полученный при факельном разряде озон, которым барботируют топливо, причем используют не менее 9 г озона на кубический метр топлива с равномерной его подачей с экспозицией не менее 10 мин.

www.freepatent.ru

Удаление нефтепродуктов озоном

Описание проблемы

 

Известные научные исследования удаления нефтепродуктов из воды указывают на то, что эффект окисления озоном загрязняющих веществ на основе нефти связано с температурой воды, рН, дозировкой озоном и временем реакции.

 

 

Эффективность удаления нефтепродуктов достигает 83% при условии, что отношение количества озона к нефтяной основе загрязняющих веществ составляет 1: 1 и время реакции составляет 10 мин.

 

Таким образом, озон оказывается прекрасным решением для удаления загрязняющих веществ на основе нефти и его использование в обработка нефтяных стоков оказывается эффективным.

 

Нефть, как загрязнитель

Нефть стала одним из основных загрязнителей в морях, реках и озерах из-за чрезмерного сброса нефти.

 

Сточные воды, часто образовывались из-за утечек нефти, которые могли быть вызваны авариями, нарушениями законодательства в сфере экологии.

 

Исследование окислительного воздействие озона на нефтяные продукты.

 

1. Эксперимент

 

1.1 Реагенты и оборудование

 

(1) Реактивы

 

Четыреххлористый углерод, безводный сульфат натрия, чистый перманганат калия, оксалат натрия.

(2) Оборудование

JDS-105U инфракрасный спектрофотометрический анализатор масла.

Газовая хроматография/Масс-спектрометрия (ГХ/МС) анализатор от компании AgilentTechnologies, США.

 

1.2 Последовательность

 

На рисунке 1 представлена блок-схема процесса эксперимента.

 

Озон получают путем пропускания кислорода или кислородсодержащего газа через генератор озона.

 

Выход и концентрация озона посредством регулирования электрического тока генератор озона и ввод кислорода. Озон поступает в реактор снизу, вступает в реакцию с нефтяным загрязняющим веществом, которое поступает в верхнюю часть реактора.

 

Генератор озона (1600 мм × 85 мм), изготовлен из кварцевого стекла.

 

2. Результат и обсуждение

2.1 Влияние окисления озоном на удаление нефтепродуктов из воды

 

Окисления озоном включает в себя непосредственную реакцию и непрямую реакцию.

Скорость реакции связана с концентрацией загрязняющих веществ, озона и · ОН.

Таким образом, существует много факторов, которые оказывают влияние на окисление озона. В данной статье обсуждается значимость дозировки озона, времени реакции, температуры реакции и рН на окисление нефтяных загрязняющих веществ.

 

2.1.1 Дозировка озона

 

Дозировка озона - количество озона создаваемое генератором озона и поступающего в реактор окисления, что также включает в себя потребленный озон, остаточный озон в воде и газе.

 

Дозировка озона является важным параметром при озонировании воды и непосредственно влияет на эффективность обработки и затрат на эксплуатацию.

 

Низкая дозировка влияет на низкую эффективность окисления, в то время как слишком высокая в образовании промежуточных продуктов, которые оказывают неблагоприятное воздействие на последующую очистку, что приводит к увеличению инвестиций и эксплуатационных затрат.

 

Таблица 1 показывает зависимость остаточного озон в воде и остаточного озона в газе от дозировки озона.

 

Когда дозировка озона ниже, чем содержание нефтепродуктов, остаточный озон имеет низкие значения, а коэффициент эффективности использования озона возрастает.

Однако, когда дозировка озона выше, чем содержание нефтепродуктов, показатель остаточного озона является высоким, а коэффициент использования озона низким.

Рисунок 2 демонстрирует влияние дозировки озона на окисление нефти при времени реакция 10 минут.

 

Результаты показывают, что удаление нефти и повышения эффективности окисления возрастает при повышении дозировки озона.

 

Эффективность удаления нефти более 80%, когда дозировка озона равна содержанию нефтепродуктов, а также увеличению эффективности удаления нефтяных продуктов при дальнейшем повышении дозы озона.

 

Однако реакция между озоном и нефтью достигает равновесия, когда отношение дозировки озона к содержанию нефтепродуктов составляет 1: 1, а эффективность удаления нефтепродуктов не может быть значительно увеличена с дальнейшим увеличением дозировки озона.

 

2.1.2 Время реакции

Рисунок 3 демонстрирует влияние времени реакции на окисление нефти при условии, что отношение озона и нефтепродуктов составляет 1: 1.

2.1.3 Температура реакции

Постоянная скорость реакции озона с органическими веществами в воде увеличивается с повышением температуры.

 

Рисунок 4 показывает влияние температуры реакции на окисление нефти при пропорциях озона и нефтепродуктов 1:1 и времени реакции 10 минут.

 

С повышением температуры воды, способность окисления озоном увеличивается, скорость удаления нефти, в свою очередь возрастает.

 

Тем не менее, растворимость озона в воде уменьшается с повышением температуры реакции, что приводит к снижению коэффициента использования.

 

2.1.4 рН Скорость реакции озона с органическими веществами в воде связана с формой органики. То есть, скорость реакции озона с диссоциированной органикой происходит быстрее, чем с ассоциированной органикой в тех же условиях.

 

Рисунок 5 показывает влияние рН на окисление. Эффективность окисления озоном возрастает с повышением рН. Это происходит потому, что доля диссоциированных органических соединений увеличивается.

 

Тем не менее, мутность и цветность исследуемого нефтяного загрязнителя вод заметно увеличивается при увеличении рН выше 7, что оказывает негативное влияние на исследования экспериментальных результатов.

 

На самом деле, озон непосредственно реагирует с нефтью при низком рН; в то время как, · ОН, сильный окислитель в результате реакции ОН- с озоном при высоком рН, он инициирует цепную реакцию окисления озона.

 

2.2 Удаление загрязнителей на основе нефти с помощью озона

Озон имеет отличный эффект удаления нефтепродуктов из воды в условиях 23*С, рН 7,2, 4,0 мг / л озона и времени реакции 10 мин (при тестовой концентрации загрязнителя).

Рисунок 6 показывает, что содержание нефтепродуктов снижается с 4,0 мг / л до 0,7 мг / л, а средняя эффективность удаления равна 82,50% после обработки озоном.

 

Нефть в основном состоит из алкана, ароматических углеводородов, циклоалкана и т.д.

 

Высокомолекулярные органические вещества могут быть превращены в низкомолекулярных органических веществ путем окисления озоном, а их части непосредственно разлагаются на CO2 и h3O.

 

2.3 ГХ / МС анализ

2.3.1 Сырая вода

На рисунке 7 показан ГХ / МС хроматограмма сырой воды содержащей 4,0 мг / л нефти. В общей сложности присутствуют 72 пика. Общая площадь пика составляет 1,14 × 108.

 

Результаты анализа ГХ / МС показывают, что 61 органика была обнаружена в сырой воде, в том числе 24 алкана, 10 сложных эфиров, 6 олефинов, 5 кислот, 3 спирта, 2 простых эфира, 2 амина и 9 других соединений.

 

Большинство из них имеют молекулярные массы 100 ~ 300.

 

Алканы составляют 39.34% от общего количества органических веществ, а также их пиковая площадь составляет 64,76% от общей площади пика, что указывает на то, что нефть представляет собой смесь алканов.

 

2.3.2 Окисленная озоном вода

На рисунке 8 показан ГХ / МС хроматограмма озона в воде при условиях от 23*С, рН 7,2, 4,0 мг/л озона и реакции 10 мин.

Во всех 53 пиках с общей площадью 7.30 × 107, которая ниже 35,96% по сравнению с сырой водой.

В воде после окисления озоном, мы обнаружили 37 элемента органики в том числе 6 алканов, 5 сложных эфиров, 2-олефина, 7 кислот, 3 спирта, 2 альдегида, 1 простой эфир, 5 аминов и 6 других соединений, что меньше на 39,34% по сравнению с сырой водой.

 

48 элемента органики удаляется из сырой воды в результате окисления озона.

 

13 элементов органики, которые не удалены.

 

Удаленная органика в основном включают алканы, олефины, сложные эфиры, простые эфиры и т.д. Возросшая органика в основном включают в себя кислоты, амины и альдегиды.

 

Это указывает на то, что большинство органических веществ в нефти, могут быть окислены в низкомолекулярных промежуточные продукты и около 35% органических веществ непосредственно разлагаются на CO2 и h3O.

Температуру колонки при ГХ/ МС анализе обычно между 45 ~ 300*С, при таких условиях трудно отделить органические вещества друг от друга, а летучие органические вещества легко испаряются.

 

 

Таким образом, существует определенный диапазон обнаруживаемых веществ с помощью анализа ГХ / МС: органика со слишком высокой молекулярной массой или слишком низкой молекулярной массой не может быть эффективно обнаружена.

 

3. Заключение

Озон оказался настолько мощным, что окисление может изменить состав и структуру нефти и окислять высокие молекулярные органические вещества в низкомолекулярных органических соединения и даже разложить некоторые органические вещества непосредственно в СО2 и Н2О.

 

Как результат, не подверженные биологическому разложению органические вещества в сырой воде превращаются в биологически разлагаемые органические вещества.

 

Иначе говоря, загрязняющие вещества могут быть эффективно удалены из воды с помощью озона.

Озонирование можно использовать по отдельности или в сочетании с биодеградацией, мембранной технологией.

 

 

Таблица 1. Соотношение между дозой озона и остаточным озоном

Концентрация озона

(мг / л)

Остаточный озон в воде

(мг / л)

Остаточный озон в газе

(мг / л)

1,21 0,01 0,50
2,80 0,01 0,62
4,09 0,02 0,87
9,46 1,22 2,56
12.40 2.50 3.10

* Содержание нефти составляет 4,5 мг/л; Скорость потока воды 1 л/мин; Скорость потока остаточного газа 2 л/мин.

 

Рисунок 1. Схема последовательности операций процесса эксперимента

 

Рисунок 2. Влияние дозировки озона на окисление нефти

 

Рисунок 3. Влияние времени реакции на окисление нефти

Рисунок 4. Влияние температуры реакции на окисление нефти

 

Рисунок 5. Влияние рН на окисление нефти

 

Рисунок 6. Эффекта удаления загрязняющих веществ на основе нефти

 

Рисунок 7. ГХ / МС хроматограмма сырой воды

Рисунок 8. ГХ / МС хроматограмма окисляемого озоном воды

 

 

Варианты решений

 

Для очистки и доочистки воды рассмотрите возможность внедрения озонаторов для воды, универсальные озонаторы, а также наши специальные решения под заказ для крупных проектов.

 

Опираясь на опыт работы, мы можем предложить установку озонирования под ваши нужды.

Получить консультацию по озонаторам, вы можете путем заполнения опросного листа или связавшись с нами.

 

Ссылки

 

Перейти в интернет-магазин Эконау, раздел:

Перейти на страницу сайта:

Источники

Chen, Guohua. (2002). Treatment of Oil-Polluted Water. Beijing: Chemical Industry Press, p. 5-27.

Jiangning Wu, Huu Doan & Simant Upreti. (2007). Decolorization of aqueous textile reactive dye by ozone. Chemical

Engineering Journal, 11(5), 1-5.

Jin Anotai, Rosawan Wuttiponga & Chettiyappan Visvanathan. (2007). Oxidation and detoxification of

pentachlorophenol in aqueous phase by ozonation. Journal of Environmental Management, 85, 345-349.

Lin C K, Liu J C, Chen M C & Tsai T Y. (2001). Enhanced biodegradation of petrochemical wastewater using ozonation

and BAC advanced treatment system. Water Research, 35(3), 699-704.

Nemes A, Fabian I & Gordon G. (2000). Experimental aspects of mechanistic studies on aqueous ozone decomposition

in alkaline solution. Ozone Science and Engineering, 22(3), 287-304.

Rischbieter E, Stein H & Schumpe A. (2000). Ozone solubilities in water and aqueous salt solutions. Journal of

Chemical Engineering Data, 45, 338-340.

www.ekonow.ru

Генератор получения озона для двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: машиностроение, преимущественно устройства -для обработки воздуха,-поступающего в камеру сгорания ДВС, электрическими средствами. Цель изобретения - повышение производительности и упрощение конструкции генератора получения озона для двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: генератор содержит корпус 1 с входным 2-й выходным 3 патрубками, коронирующие электроды 4 с токопроводящими выступами 8 в виде пластин с заостренными концами и некоронирующие электроды 5. Электроды 4 и 5 подключены к источнику 7 постоянного тока высокого напряжения и к источнику 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью, Электроды 4 и 5 размещены е виде матрицы с рядами вертикальных 10 и горизонтальных 11 шин. Напротив каждого из заостренных концов электрода 4 распложена выемка в виде полуцилиндра электрода 5. Шина 11 соединена торцами с корпусом Т. На шине 10 закреплены выступы 8. Источник 9 подключен к электродам 4 и 5 с возможностью регулирования частоты следования электрических импульсов для изменения степени озонирования воздуха. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 M 27/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4792641/06 (22) 19.02.90 (46} 07.07.93. Бюл. f4 25 (71} Организация арендаторов Харьковского научно-исследовательского института технологии машиностроения (72) Н.П. Моисеев, Б.А. Подольский, Е.Г. Заславский, В.Н. Соболь. и.B.H. Зайончковский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1373852, кл. F 02 M 35/022, 1986.

Авторское свидетельство СССР . М 1341366, кл F 02 M 27/04, 1985. (54) ГЕНЕРАТОР ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА ДЛЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Использование: машиностроение, преимущественно устройства -для обработки воздуха;поступающего в камеру сгорания

ДВС, электрическими средствами. Цель изобретения — повышение производительности и упрощение конструкции генератора

„„. Ж„„1825887 А1 получения озона для двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения; генератор содержит корпус 1 с входным 2.и выходным 3 патрубками, коронирующие электроды 4 с токопроводящими выступами

8 в виде пластин с заостренными концами и некоронирующив электроды 5, Электроды

4 и 5 подключены к источнику 7 постоянного тока высокого напряжения и к источнику 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью. Электроды 4 и 5 размещены в виде матрицы с рядами вертикальных 10 и горизонтальных 11 шин, Напротив каждого из заостренных концов электрода 4 распложена выемка в виде полуцилиндра электрода 5,Шина 11 соединена торцами с корпусом t. На шине 10 закреплены выступы 8. Источник 9 подключен к электродам 4 и 5 с возможностью регулирования частоты следования электрических импульсов для изменения степени озонирования воздуха. 2 ил.

8

1825887

Изобретение относится к машиностроению. преимущественно к двигателестроению„a частности K устройствам для получения озона, при помощи которого обрабатывается воздух и топливо, поступающие в камеру внутреннего сгорания двигателя.

Цель изобретения — повышение производительности и упрощение конструкции, На фиг,1 представлен общий вид генератора; на фиг.2 — сечение по А-А на фиг.1.

Генератор получения озона содержит. корпус 1 с соосно расположенными относительно него входным патрубком 2, через который нагнетается во внутреннюю полость атмосферный воздух, и выходным патрубком 3 для подвода иониэированной газовой среды в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показано).

В полости корпуса 1 размещены коронирующие 4 и некоронирующие 5 электроды, которые подключены через ввод 6 соответственно к отрицательному и положительному полюсам источника 7 пастояннога така высокого напряжения, и токопроводящие выступы 8 коронирующих электродов 4, Генератор снабжен источникам 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью, подключенным к коронирующим 4 и некаронирующим 5 электродам с вЪзможностью регулирования частоты следования электрических импульсов для изменения степени азониравания воздуха, Электроды 4, 5 размещены в виде матрицы с рядами вертикальных 10 и горизонтальных 11 шин. При этом шины ряда коронирующих электродов 4 параллельны между собой и перпендикулярны шинам ряда некоронирующих электродов 5. Выступы

8 коронирующих электродов 4 закреплены на их шинах и выполнены в виде пластин с заостренными концами, напротив каждого из последних расположена выемка 12 в виде палуцили ндра нека ран ирующего электрода

5, причем шина 11 каждого из электродов 5 соединена своими торцами с корпусом 1.

Генератор получения озона работает следующим образом, Атмосферный воздух при помощи наддува двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не показано), подлежащий обработке, принудительно и непрерывно со скоростью 4,5 мзfc подается во входной патрубок 2 генератора азана, При зтам ряд вертикальных 10 и горизонтальных 11 шин коронирующих 4 и некоронирующих 5 электродов находятся пад потенциалами высокого напряжения, вырабатываемого источником 7 постоянного тока и источникам 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью. При этом коронирующие электроды 4 подключены к отрицательному полюсу источника постоянного тока высокого напряжения, а некоронирующие 5 — к положительному полюсу этого же источника и соединены с корпусом 1. Одновременна на электроды действует источник

9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью, При этом создается

10 высокая напряженность электрического поля сформой,,равной форме пластин коронирующих электродов 4, при помощи которой возникает коронный разряд па всему поперечному сечению межэлектродного пространства с повышенной ударной ионизацией. В межэлектраднам пространстве, в сечении коронирующих электродов 4 и до поверхности некаранирующих электродов 5, происходит диссоциация молекул кислорода на отрицательные ионы кислорода, но так как энергия диссоциации молекулы озона в два раза выше, чем у кислорода, диссоциации молекул азота не происходит.

Затем производится синтез молекул атомарного кислорода с нераспавшимися его молекулами (О + 02 = Оз + 25 ккал) с образованием озона, чта обеспечивается ионизирующей реакцией, образованной источником 7 постоянного тока высокого напряжения, В образовании озона, под действием ионизирующей реакции, важную роль играют возбужденные молекулы кислорода 0g +

+ 0z - Оз+ О, которые образуются источникам 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью, что позволяет существенно увеличить производительность получения озона и концентрацию его в газовом потоке на протяжении длительнога вре40 мени.

При этом ионизированная газовая среда поступает в выходной патрубок 3. а затем

B цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Наличие постоянного напряжения между коронирующими электродами 4 и некоронирующими электродами 5 приводит к тому, что положительные ионы осаждаются на них, а отрицательные ускоряются и направляются в выходной патрубок 3, а затем— в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, Осажденные ионы на электродах отрицательна влияют на производительность получения озона и при смене полярности напряжения, осуществляемой источником 9 переменного высокого напряжения с переменной скважностью, позволяют устранить указанный недостаток и увеличить производительность получения азана. Путем изменения паузы или частоты следования обеспечивается увеличение получения оза1825887 на в зависимости от количества подаваемого топлива, определяемого режимом работы двигателя внутреннего сгорания.

Составитель А.Славянский

Темред M.Moðãåíòàë Корректор В,Петраш

Редактор E,Ñàâèíà

Заказ 2310 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

t13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. /)кгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Генератор получения озона для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с воздушным входным и выходным патрубками и -с помещенными в полости корпуса коронирующими и некоронирующими электродами, подключенными соответственно к отрицательному и положительному полюсам источника постоянного тока высокого напряжения, и токопроводящие выступы коронирующих электродов, от л и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения производительности и упрощения конструкции, он снабжен источником переменного высокого напряжения с переменной скважностью, подключенным к коронирующим и некоронирующим электродам с возможностью регулирования час5 тоты следования электрических импульсов для изменения степени озонирования воздуха, алек роды размещены B виде матрицы с рядами шин, при этом шины ряда коронирующих электродов параллельны между со10 бой и перпендикулярны шинам ряда некоронирующих электродов, выступы коронирующих электродов закреплены на их шинах и выполнены в виде пластин с заостренными концами, напротив каждого из по15 следних расположена выемка в виде полуцилиндра некоронирующего электрода, а шина каждого из последних соединена своими торцами с корпусом.

   

www.findpatent.ru

Способ сжигания топлива и устройство для его осуществления

Изобретение может быть использовано для сжигания топлива, преимущественно жидкого. Способ сжигания топлива заключается в распыливании топлива потоком неозонированного газообразного агента, озонировании и спутной подаче неозонированного агента, смешения и воспламенения смеси, при этом подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного в его вихревую полость, образующуюся при расширении потока. Подачу потока неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле

q2=C2q1/C1, где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3; С2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3; q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч. Устройство для сжигания топлива содержит короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, топливное сопло, кольцевую расширительную камеру и свечи. В расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла в области максимального скоростного напора выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие, сообщенное газоходом с источником озона. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания топлива в озоно-воздушной смеси. 2 н. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам и устройствам сжигания топлива, преимущественно жидкого, и может использоваться в теплотехнике, например в теплогенераторах для сельского хозяйства.

Известен способ сжигания топлива, согласно которому воздух озонируют, смешивают с топливом, воздействуют на смесь высоковольтным электрическим полем, воспламеняют и сжигают. При воздействии озоно-воздушной смеси на топливо возрастают температура и скорость горения, что в итоге приводит к снижению расхода топлива и повышению эффективности его сжигания и технологических процессов, в которых используется данный способ.

Известно устройство для его осуществления, содержащее вентилятор, электроозонатор, горелку и высоковольтный трансформатор [1]. Известный способ предполагает предварительное озонирование воздуха перед распылом и сжиганием топлива, что нецелесообразно осуществлять в промышленных устройствах из-за негативного влияния озона на топливную арматуру, например на фотодатчик пламени.

Известен способ сжигания топлива, заключающийся в его распыливании потоком неозонированного воздуха, озонировании другого потока воздуха, смешении потоков и воспламенении смеси, причем подачу озонированного потока на смешение осуществляют спутно потоку неозонированного воздуха с внешней стороны потока. Подготовку озоно-воздушной смеси осуществляют в проточных каналах горелки посредством размещения в них электродов коронного разряда, подключенных к источникам высокого напряжения. Известный способ сжигания топлива по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип [2]. Однако он не позволяет генерировать сколько-нибудь существенное количество озона, а спутная подача озоно-воздушной смеси с внешней стороны потока с распыленным топливом ограничивает поступление озона в реагирующий объем смеси, что снижает эффективность способа.

Известно устройство для сжигания топлива, содержащее короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, топливное сопло, кольцевую расширительную камеру, завихритель и свечи. Это устройство по технической сущности наиболее близко к заявленному и принято за прототип [3]. Это устройство было испытано на озоно-воздушной смеси. Предварительно подготовленную озоно-воздушную смесь нагнетали вентиляторной установкой в подвижное конфузорно-диффузорное сопло, распыляли топливо, подаваемое через топливное сопло, и воспламеняли. При испытаниях установлены утечки озона из неплотностей канала транспортирования и негативное влияние на прокладки топливной арматуры.

Задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности сжигания топлива в озоно-воздушной среде.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе сжигания топлива, заключающемся в распыливании топлива потоком неозонированного газообразного агента, озонировании и спутной подаче неозонированного агента, смешения и воспламенении смеси, согласно изобретению, подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного в его вихревую полость, образующуюся при расширении потока, кроме того, подачу неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле

q2=C2q1/C1,

где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3;

C2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3;

q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч.

Поставленные задачи достигаются также тем, что в устройстве для сжигания топлива, содержащем короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, кольцевую расширительную камеру и свечи, согласно изобретению, в расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла в области максимального скоростного напора выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, сообщаемое газоходом с источником озона.

Сравнительный анализ признаков прототипа с заявленным показывает, что новым в способе является то, что подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного агента в его вихревую полость, кроме того, подачу потока неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле q2=С2q1/C1.

Новым в устройстве является то, что в расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие в области максимально скоростного напора, сообщенное газоходом с источником озона.

Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".

Данный способ может быть осуществлен только при указанном конструктивном исполнении, что обеспечивает "единство" изобретения.

Изобретение является "промышленно применимым", так как может использоваться в сельском хозяйстве. Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно повышение эффективности и безопасности сжигания топлива.

Изобретение поясняется чертежом.

Оно содержит короб 1, подвижное конфузорно-диффузорное сопло 2, топливное сопло 3, кольцевую расширительную камеру 4, электрозапальные свечи 5, вентилятор 6, патрубок 7, источник 8 озона (озонатор) с автономным вентилятором, заслонку 9 вентилятора 6, измерительное устройство 10, камеру 11 газификации.

Способ осуществляют следующим образом.

Потоком неозонированного воздуха распыляют жидкое топливо, озонируют другой поток воздуха, который подают нормально к неозонированному потоку в его вихревую полость, смесь воспламеняют, причем подача озонированного газообразного агента относительно суммарной подачи прямо пропорциональна отношению концентраций озона в этих потоках.

Устройство работает следующим образом.

Топливо подводят к конфузорно-диффузорному соплу 2 через топливное сопло 3, на выходе из указанного сопла 2 его распыляют воздухом, подаваемым в короб 1 вентилятором 6, при этом топливо перемешивается с озонированным воздухом второго потока. Второй поток воздуха прокачивают через озонатор 8, озоно-воздушную смесь подают в патрубок 7, закрепленный на кольцевой расширительной камере 4, и далее через сквозное отверстие в конфузорно-диффузорного сопла 2 в зону смешения топлива с неозонированным воздухом. Далее горючая смесь поступает в кольцевую расширительную камеру 4, где ее кинетическая энергия частично преобразуется в энергию давления, а скорость снижается, что соответствует стабилизации воспламенения, производимого при помощи свечей 5. В камере 11 газификации происходит окончательное перемешивание горючей смеси с воздухом и ее подогрев до необходимой температуры, которую устанавливают изменением положения заслонки 9 на всасывающем патрубке вентилятора 6. Расход озонированного воздуха замеряют измерительным устройством 10, расход топлива регулируют вентилем 12. Озонатор 8 содержит переключатель режимов работы, в зависимости от настройки можно осуществлять непрерывный, циклический режим подачи озона, а также менять его производительность по озону, расход неозонированного потока замеряют на входе вентилятора 6.

Спутная подача озоно-воздушного потока смеси распыленного топлива с потоком неозонированного воздуха имеет тот недостаток, что замедляется диффузия озона в ядро потока смеси и снижается эффективность сжигания топлива. На выходе потока из диффузорной части сопла 2 наблюдается отрыв потока от стенок сопла с образованием замкнутых и открытых вихревых полостей, которые распространяются вниз по течению струи. Спутный поток озонированного воздуха большей частью обтекает эти полости, в то время как поток озонированного воздуха, поступающего нормально к потоку, распространяется в эти полости и при эжектировании распределяется по всему сечению диффузора сопла 2 и кольцевой расширительной камеры 4.

Более полное смешение озона с распыленным топливом снижает практически до нуля химический недожог даже такого сравнительно низкореакционного жидкого топлива как печное бытовое, при этом возрастает его реакционность, повышается температура уходящих топливных газов и как следствие повышается термический кпд устройства.

Кроме того, в результате повышения реакционности упрощается воспламенение смеси, даже в холодную погоду можно обойтись без подогрева топлива, что повышает безопасность работы. Как показали наши исследования (см. таблицу), экономичная концентрация озона в суммарном потоке составляет 32...48 мг/м3, что близко совпадает с литературными данными, например [1]. При подаче воздуха на сжигание двумя потоками концентрация озона в одном из них должна быть во столько раз выше заданной концентрации, во сколько раз подача этого потока ниже оптимальной концентрации. Концентрацию озона в потоке на выходе озонатора целесообразно поддерживать в пределах 160... 400 мг/м3 в зависимости от производительности устройства по топливу, что обеспечит устойчивое смешение потоков в конфузорно-диффузорном сопле 2 и кольцевой расширительной камере.

При использовании озонатора мощностью 16 г озона в час и подаче 100 м3/ч озоно-воздушной смеси, принимая оптимальную концентрацию озона - 50 мг/м3 и записывая отношение концентраций озона и подач в виде

C1/C2=q1/q2 и q2=C2q1/C1,

где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3, C1≈50 мг/м3;

С2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3, С2=16·103/100=160 мг/м3;

q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч.

В итоге определим подачу неозонированного потока

q2=160×100/50=320 м3/ч.

Пример. Были проведены производственные испытания топочного устройства ТАУМ-0,3 и лабораторные исследования по сжиганию жидкого (дизельного) топлива в озоно-воздушной среде и в неозонированной среде. Установлено существенное влияние озона на процессы сжигания топлива (см. таблицу).

ПоказателиПроизводственные испытанияЛабораторные испытания
Без озонированияОзонирование по способу прототипаБез озонированияОзонирование позаявленному способу
1234567
Расход топлива, кг/ч251625,3161,21,2
Коэффициент избытка воздуха1,361,41,361,371,31,15
1234567
Состав уходящих газов СО, РРМ12231140--
O2, %5,65,05,65,7--
CO2, %11,411,111,411,3--
Температура уходящих газов, °С228229237270226252
Расход подогретого воздуха, м3/ч11500560
Степень подогрева воздуха, °С789381957581
Количество воздуха на горение, м3/ч3802503852501815,5
Концентрация озона в воздухе, мг/м2--2132-48

Сжигание жидкого топлива по способу прототипа и заявленному способствует увеличению скорости сгорания, а также интенсификации процессов горения, что приводит к увеличению тепловыделения, подтвержденного повышением температуры уходящих газов и большей степенью подогрева теплоносителя. По способу прототипа по сравнению с подачей неонизированного воздуха степень интенсификации процесса составляет 7...8%, а по заявленному 10...12%, также на близкую величину возрастает кпд топки, что подтверждает эффективность способа. При этом отсутствует утечки из топливной арматуры озоно-воздушной смеси и обеспечивается полная безопасность сжигания топлива в озоно-воздушной среде.

Источники информации

1. Толстоухова Т.Н. Совершенствование процесса тепловой обработки кормов в аппаратах периодического действия за счет использования озонированного воздуха, автор дис. на соискание ученой степени к.т.н., Зерноград, 2001, с.11 (прототип).

2. Патент РФ №2200903, кл. F 23 D 5/00, БИ №8, 2003 (прототип).

3. Описание к авт.св. СССР №567017, кл. F 23 D 11/40 (прототип).

1. Способ сжигания топлива, заключающийся в распыливании топлива потоком неозонированного газообразного агента, озонировании и спутной подаче неозонированного агента, смешении и воспламенении смеси, отличающийся тем, что подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного в его вихревую полость, образующуюся при расширении потока.

2. Способ согласно п.1, отличающийся тем, что подачу потока неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле

q2=C2q1/C1,

где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3;

С2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3;

q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч.

3. Устройство для сжигания топлива, содержащее короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, топливное сопло, кольцевую расширительную камеру и свечи, отличающееся тем, что в расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла в области максимального скоростного напора выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие, сообщенное газоходом с источником озона.

www.findpatent.ru


Смотрите также