16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/29/2661063.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 02 (29) апрель 2017 года

Как на восходе авиации: почти паровые машины

Как на восходе авиации: почти паровые машины

В авиации для увеличения подъемной силы самолету добавляют второе крыло. Точно так же в энергетике и на транспорте с целью улучшения сгорания углеводородного топлива используют второй компонент – присадку.

Примечательно, что в роли последней выгодно применять воду и водяной пар!

На заре развития летательных аппаратов тяжелее воздуха выдающийся русский ученый Николай Егорович Жуковский, чей 170‑летний юбилей отмечался в России в начале этого года, сказал, что человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума. Если перефразировать это пророческое выражение отца русской авиации применительно к стационарной и транспортной тепловой энергетике, то можно отметить, что человек достигнет успехов в использовании углеводородного топлива, опираясь не на объемы его природных запасов, а на познание физики его горения. Это должно будет дать ключ к реализации принципа «вода и немного топлива» почти паровой машины или паровой машины внутреннего сгорания. Он заключается в использовании при работе поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) воды либо водяного пара и малого количества углеводородного топлива.



Полезная вода

С давних времен вода и огонь известны человеку как совершенно противоположные стихии. Люди заливают водой огонь, когда хотят потушить его. Горящие торфяники и леса как последствия палящих солнечных тепловых потоков природа устраняет обширными проливными дождевыми потоками воды. Все эти явления в макромире кажутся для нас вполне очевидными. Однако взаимные отношения между процессом горения и водой в микромире не так очевидны и даже удивительны (Ю. П. Рассадкин. Вода обыкновенная и необыкновенная. – М., 2008).

Обычно присутствие воды в углеводородном топливе принято считать явлением неблагоприятным, приводящим к снижению теплоты сгорания топлива. При попадании воды в топливо ДВС начинает работать неустойчиво и в конечном итоге может заглохнуть. Поэтому, как известно, допустимое содержание воды в углеводородном топливе регламентируется соответствующими нормативными документами в области качества топливной продукции. Однако экспериментально и теоретически доказано, что процесс горения углеводородов без воды не происходит. Важно только суметь обратить негативное явление в позитивное (В. М. Иванов, Л. В. Сергеев. Применение топливо-водяных эмульсий в двигателях внутреннего сгорания// Новые методы сжигания топлив и вопросы теории горения: сборник статей / Академия наук СССР, Институт горючих ископаемых; отв. ред. Б. В. Канторович. – М., 1965. – С. 162‑165).

Мнение о плохой работе ДВС на обводненном углеводородном топливе не является вполне справедливым. Все зависит от того, в каком виде вода присутствует в топливе. Если в последнем она содержится в виде отдельных скоплений, т. е. в неорганизованном виде, либо неравномерно подается вместе с рабочей смесью в камеру сгорания ДВС, то в данных случаях это действительно негативно отражается на работе двигателя.

Для достижения положительного эффекта от впрыска воды в ДВС необходимо, чтобы она была равномерно распределена по всей массе рабочей топливной смеси. Еще в Советском Союзе, рассматривая значение воды в процессах сгорания углеводородного топлива, протекающих в цилиндрах ДВС, академик Евгений Алексеевич Чудаков показал, что вода не только участвует в процессах теплообмена, отбирая часть тепловой энергии от сгорания топлива на свое испарение и перегрев паров, но и непосредственно в процессах горения рабочей смеси. Свои взгляды на роль воды в процессе сгорания углеводородного топлива в цилиндрах ДВС он подтвердил экспериментально в автомобильной лаборатории Академии наук СССР в 1950 и 1951 гг.

В энергетике горения углеводородных топлив обнаружено немало совершенно поразительных явлений. К примеру, процесс сгорания угольной пыли улучшается, если ее смочить водой. Водотопливные эмульсии (ВТЭ) с содержанием воды до 50 % и даже больше обеспечивают при своем сгорании уменьшение расхода топлива энергетической установкой, что успешно используется при сжигании мазута в промышленных котельных установках (В. М. Иванов. Топливные эмульсии. – М., 1962). Нормальное функционирование ДВС без потерь мощности обеспечивается при работе на ВТЭ с содержанием воды вплоть до 70 %! Известна и так называемая «водная плазма», которую предлагал энтузиаст Ю. И. Краснов в качестве альтернативы традиционным углеводородным топливам, на основе обычной воды в объеме от 90 до 99,5 % и горючего вещества – от 0,5 до 10 %. Так или иначе, при подаче топлива и определенным образом воды в ДВС повышаются их экономичность, мощность, ресурс и экологические показатели работы.

Приведенные выше факты, особенно касающиеся ДВС, действительно поражают воображение. С начала 2000‑х гг. в мировом судовом дизелестроении активно пошел процесс перевода ДВС на использование высокодисперсных ВТЭ для повышения топливной экономичности и экологичности рабочего процесса судовых дизельных двигателей. Правда, необходимо отметить, что применение ВТЭ в судовых энергетических установках началось гораздо раньше (О. Н. Лебедев, В. А. Сомов, В. Д. Сисин. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях. – Л., 1988). Однако мировая автомобильная промышленность на профессиональном уровне изготовителей пока остается верной классике – использованию для работы автомобильных ДВС бензина и дизельного топлива.

Кстати, уже в 1930‑х гг. чисто паровые автомобили достигли такого уровня совершенства, что внешним видом фактически не отличались от своих конкурентов с ДВС. Однако первые при работе превосходили вторые, в частности, по чистоте выхлопа. Вот и сегодня, если дополнить, к примеру, бензиновый автомобиль компактным паровым котлом и баком с водой, трудно будет догадаться, что автомобиль работает фактически на воде, потребляя лишь немного топлива. Правда, конверсия автомобиля с ДВС в паровой – дело довольно хлопотное. Нужно изготовить паровую поршневую машину, паровой котел с топкой для твердого топлива либо горелкой для жидкого или газообразного топлива и многое другое. Но вот снизить расход углеводородного топлива и повысить экологические показатели работы ДВС вполне реально без всего этого уже сегодня.



Технологии

Классическая идея реализации процесса генерации водяного пара с последующей его подачей в ДВС представляется, на первый взгляд, следующим образом. На борту транспортного средства устанавливается компактный паровой котел-утилизатор, функционирующий на отработавших газах ДВС. Вода подается в этот котел из отдельного бака, который тоже монтируется на транспортном средстве. При работе дизельного двигателя водяной пар в некоторой пропорции и в определенные промежутки времени впрыскивается вместе с воздухом в цилиндры. Если же говорить о бензиновом ДВС, то можно предположить, что пар необходимо подавать вместе с воздухом в карбюратор, где и будет готовиться вся рабочая смесь, состоящая из бензина, воздуха и водяного пара. Однако практическое воплощение этих радужных замыслов может выглядеть несколько иначе.

Введение дисперсии воды в углеводородное топливо либо водяного пара во впускной воздушный тракт дизельного двигателя; использование портативных гомогенизаторов, встраиваемых в топливную систему бензиновых ДВС; знаменитая топливная ячейка изобретателя Стенли Мейера (Stanley Meyer) из США… Этот перечень удивительных способов и устройств для использования воды как составного компонента топлив, на которых могут успешно работать ДВС, является в настоящее время весьма обширным (как минимум – сотни три патентов по всему миру). Например, хорошо известны по патенту США US 5,794,601 устройства подачи отработавших газов, пропускаемых через воду, во впускной тракт авиационных, автомобильных и машинно-тракторных ДВС, которые предложил американец Пол Пантон (Paul Pantone). Применение так называемых «бульбуляторов», или реакторов Пантона, гарантированно снижает расход углеводородного топлива в пределах от 15 до 20 % и концентрацию вредных веществ в отработавших газах.

Не стоит забывать, что в Советском Союзе многие энтузиасты и изобретатели тоже успешно примиряли воду с углеводородным топливом для процесса совместного сгорания в цилиндрах ДВС. К примеру, можно отметить следующие авторские свидетельства СССР: SU 993989, SU 1271993, SU 1574882. Весьма интересные технические решения отражены, например, и в ряде патентов РФ на изобретения: RU 2002092, RU 2143581, RU 2352805. Причем стоит заметить, что данную тематику развивают не только отдельные энтузиасты, но и специалисты в научно-исследовательских учреждениях. Проблемами впуска воды, водяного пара и сгорания топлива в ДВС занимаются, скажем, доктор технических наук Анатолий Васильевич Дунаев и его коллеги во Всероссийском научно-исследовательском технологическом институте ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГОСНИТИ). Положительные результаты по подаче водяного пара во впускной тракт дизельного двигателя на тракторе – лишь малая часть заслуг ученых и инженеров из ГОСНИТИ, лишний раз подтверждающих необходимость изучения тайн союза воды и огня на микроуровне для улучшения экологических и экономических показателей работы сельскохозяйственной техники и автомобилей.



Перспективы

Еще в прошлом веке германский изобретатель Виктор Шаубергер (В. Шау­бергер. Энергия воды / Пер. с англ. М. Новиковой. – М., 2007) отмечал, что заключительная победа над проблемами воды будет достигнута русскими, которые ближе к природе. Не вызывает сомнений и тот факт, что экологически и экономически весьма выгодно внедрять рассмотренные выше технологии на транспорте с ДВС. Кроме этого, в стационарной энергетике возможно существенно снизить расходы на приобретение дорогого привозного топлива для дизельных электрических станций. Они все еще используются в качестве основных источников электрической энергии в негазифицированных регионах страны. Технологии впрыска воды и водяного пара в ДВС ощутимо повысят и экологические показатели работы таких энергетических установок. Все это приблизит человечество к его устойчивому развитию с окружающей природой.


Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 02 (29) апрель 2017 года:

  • Биоэнергетика: трудности роста
    Биоэнергетика: трудности роста

    Альтернативная энергетика активно развивается во всем мире, по крайней мере, в «цивилизованной» его части. Эти процессы не обошли стороной и нашу страну, правда, пока в довольно скромных масштабах.

  • Как на восходе авиации: почти паровые машины
    Как на восходе авиации: почти паровые машины

    В авиации для увеличения подъемной силы самолету добавляют второе крыло. Точно так же в энергетике и на транспорте с целью улучшения сгорания углеводородного топлива используют второй компонент – присадку.

  • Коммунальщики в погонах отказываются от аутсорсинга
    Коммунальщики в погонах отказываются от аутсорсинга

    Обширное коммунальное хозяйство Минобороны дождалось новых преобразований. Ключевым звеном «реформы ЖКХ по Шойгу» становится отказ от введенной в 2008 г. системы аутсорсинга, внедренной экс-министром обороны Анатолием Сердюковым.

  • Сэкономить «голубое топливо» внутри страны
    Сэкономить «голубое топливо» внутри страны

    Слово «экономить» в русском языке означает «расходовать бережно, тратить разумно, сберегать, получать выгоду». Очевидно, что расходовать бережно, тратить разумно, сберегать следует и «голубое топливо», как в России называют природный газ.

  • «Миньоны» с модулями неразрушающего контроля или Роботы на службе теплосетей
    «Миньоны» с модулями  неразрушающего контроля или Роботы на службе теплосетей

    Теплосетевой комплекс Санкт-Петербурга будет диагностироваться с помощью разработок Центра инновационных научно-производственных энергетических технологий (ЦИНПЭТ).

    << | < 1
  • 1
  • > | >>