Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий
Полезная модель относится к области приготовления многокомпонентных многофазных водосодержащих топливных эмульсий (ВТЭ) и может быть использовано для производства альтернативных видов топлива с улучшенными экологическими характеристиками для применения в теплоэнергетических установках и двигателях внутреннего сгорания. Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, состоит в обеспечении оптимизации условий проведения процесса электромагнитной обработки ВТЭ различного состава и увеличения качества и срока хранения ВТЭ за счет повышения степени дисперсности и равномерности распределения капель воды без дополнительных энергетических затрат. Техническим результатом, обеспечиваемым за счет применения предлагаемой установки, является повышение степени дисперсности и гомогенности ВТЭ, различающихся компонентным составом и соотношением компонентов, при одновременном уменьшении энергетических затрат на магнитную обработку. Технический результат достигается тем, что установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий содержит проточную камеру для топлива, состоящую из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, внутри нее постоянными шарообразными магнитами разного диаметра, расходную емкость, соединенную трубопроводом через фильтр и гидронасос с проточной камерой, внешний электромагнит, источник постоянного напряжения, и блок управления электромагнитом, подключенный к электромагниту и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульса, усилитель и электронный ключ, подключенный к источнику постоянного напряжения.
Полезная модель относится к области приготовления многокомпонентных многофазных водосодержащих топливных эмульсий (ВТЭ) и может быть использовано для производства альтернативных видов топлива с улучшенными экологическими характеристиками для применения в теплоэнергетических установках и двигателях внутреннего сгорания.
Кинетика процесса горения жидких водосодержащих топлив в значительной степени определяется степенью дисперсности и однородностью распределения капель воды.
Из предшествующего уровня техники известна система для приготовления ВТЭ (пат. РФ 
2033851, МПК B01F 3/28, опубл. 30.04.1995), содержащая магистрали двух компонентов и магистраль эмульсии с насосом и гидродинамическим диспергатором, образующую замкнутый контур рециркуляции, связанный с магистралью первого компонента через диспергатор. Магистраль второго компонента снабжена насосом и гидродинамическим диспергатором. В системе используется гидродинамические диспергаторы, работа которых сопровождается значительными тепловыми потерями вследствие внутреннего трения в потоке жидкости.
Известно, что высокой степени дисперсности и гомогенности ВТЭ можно добиться путем воздействия электромагнитных полей. В результате такого воздействия полнота окисления до конечных продуктов (CO2 и H2O), а также коэффициент преобразования химической энергии топлива в работу и теплоту и увеличиваются. При этом повышается энергетическая и экологическая эффективность работы котлоагрегатов и двигателей внутреннего сгорания.
По технической сути, наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для магнитной обработки жидкости (а.с. 1388573, кл. F02M 27/04, опубл. 15.04.1988), содержащее внутреннюю проточную камеру для топлива с расположенными в ней шарообразными постоянными магнитами, размещенными неплотно, которые смещаются и поворачиваются под воздействием поля, создаваемого внешней обмоткой, на которую подается переменное электрическое поле.
Принципиальным недостатком известного устройства является отсутствие возможности оптимизировать режимы процесса магнитной обработки топлив, имеющих различный состав. При этом дополнительные энергетические затраты на получение ВТЭ требуемой дисперсности и гомогенности в случаях, когда компонентный состав отличается от того, на который спроектировано устройство магнитной обработки, могут быть значительными.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, состоит в обеспечении оптимизации условий проведения процесса электромагнитной обработки ВТЭ различного состава и увеличения качества и срока хранения ВТЭ за счет повышения степени дисперсности и равномерности распределения капель воды без дополнительных энергетических затрат.
Техническим результатом, обеспечиваемым за счет применения предлагаемой установки, является повышение степени дисперсности и гомогенности ВТЭ, различающихся компонентным составом и соотношением компонентов, при одновременном уменьшении энергетических затрат на магнитную обработку. Для этого, в зависимости параметров исходной водно-топливной эмульсии, подбирают частоту, скважность и амплитуды импульсов внешнего электромагнитного поля добиваясь механического резонанса постоянных шарообразных магнитов определенного диаметра и, соответственно, изменения локального распределения внутренних магнитных полей, обеспечивающих эффективность обработки ВТЭ конкретного состава.
Технический результат достигается тем, что установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий содержит проточную камеру для топлива, состоящую из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, внутри нее постоянными шарообразными магнитами разного диаметра, расходную емкость, соединенную трубопроводом через фильтр и гидронасос с проточной камерой, внешний электромагнит, источник постоянного напряжения, и блок управления электромагнитом, подключенный к электромагниту и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульса, усилитель и электронный ключ, подключенный к источнику постоянного напряжения.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки электромагнитной обработки ВТЭ.
Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий, содержит расходную емкость 1, соединенную трубопроводом 2 через фильтр 3 и гидронасос 4 с проточной камерой для топлива 5, состоящей из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса 6 с входным 7 и выходным 8 патрубками, внешний электромагнит 9, источник постоянного напряжения 11, и блок управления внешним электромагнитом 10, подключенный к электромагниту 9 и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор 12, формирователь импульса 13, усилитель 14 и электронный ключ 15, подключенный к источнику постоянного напряжения 11, внутри проточной камеры для топлива 5 расположены постоянные шарообразные магниты 16 разного диаметра.
Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий работает следующим образом.
Водно-топливную эмульсию (например смесь, приготовленную из дизельного топлива с добавлением 15% объема деионизованной воды) подают гидронасосом 4 из расходной емкости 1 по трубопроводу 2 через фильтр 3 в проточную камеру 5 через ее входной патрубок 7. Цилиндрический корпус 6 проточной камеры, выполненный из магнитопроницаемого материала, например, титана, нержавеющей стали, медного или алюминиевого сплава и др. неплотно заполнен постоянными шарообразными магнитами 16 разного диаметра, составляющего величину порядка 5-10% от внутреннего диаметра цилиндрической части корпуса 6. Проходя через проточную камеру 5, поток ВТЭ подвергается как механическому воздействию в результате изменения пути его прохождения из-за перемещения магнитов, вызванного периодическим изменением направления магнитного поля, создаваемого внешним электромагнитом 9, так и воздействию импульсного электромагнитного поля. Требуемый для эффективной гомогенизации ВТЭ режим электромагнитной обработки выбирают путем регулирования частоты задающего генератора 12. Также имеется возможность регулирования скважности импульсов напряжения, подаваемых через электронный ключ 15 от источника постоянного напряжения 11 с помощью программируемого формирователя импульсов 13, Усилитель 14 преобразует низкоточный сигнал, поступающий с формирователя импульсов 13, в сигнал достаточной для управления электронным ключом 15 амплитуды тока.
Путем подбора частоты, скважности и амплитуды импульсов внешнего электромагнитного поля добиваются механического резонанса вращения постоянных шарообразных магнитов 16 определенного диаметра и изменение локального распределения внутренних магнитных полей, обеспечивающих эффективность обработки ВТЭ определенного состава.
Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий, включающая проточную камеру для топлива с расположенными внутри нее постоянными шарообразными магнитами, отличающаяся тем, что постоянные шарообразные магниты имеют разный диаметр, при этом проточная камера состоит из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками; установка содержит расходную емкость, соединенную трубопроводом через фильтр и гидронасос с проточной камерой, внешний электромагнит, источник постоянного напряжения и блок управления электромагнитом, подключенный к электромагниту и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульса, усилитель и электронный ключ, подключенный к источнику постоянного напряжения.
