Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию

Изобретение предназначено для создания горючих смесей, состоящих из жидкого топлива и газового компонента, в частности для использования в двигателях внутреннего сгорания, что обеспечивает увеличение числа компонентов топлива, повышение энергоемкости, расширение диапазона регулирования количественного состава компонентов за счет внедрения газовой среды в основной поток жидкого топлива. Указанный технический результат достигается созданием способа подготовки топлива к сжиганию путем предварительного подогрева газового компонента и последующего насыщения им жидкого топлива путем внедрения газовой среды в основной поток жидкого топлива. 1 ил.

 

Изобретение относится к топливно-энергетическому комплексу, конкретнее к способам сжигания горючих смесей в потоке и устройствам для создания многокомпонентных смесей топлива, например, для двигателя внутреннего сгорания.

Известен способ подготовки топлива к сжиганию путем добавления этиловой жидкости в жидкое топливо [1].

К недостатку известного способа следует отнести его низкую экономичность вследствие дополнительных затрат на этиловую жидкость, которая превышает по стоимости газовые топлива.

Известен способ подготовки топлива к сжиганию (прототип), заключающийся в том, что в топливо для начала процесса горения подается запальная доза дизельного топлива [1]. Однако пуск газодизельного двигателя и его работа на холостом ходу происходит только на дизельном топливе. На остальных режимах повышение мощности двигателя достигается за счет увеличения подачи газового топлива в связи с тем, что воспламенение происходит только от дизельного топлива.

Известные способы подготовки жидкого топлива к сжиганию обладают ограничениями по видам и составу горючих смесей и технологическими возможностями и характеризуются узкими пределами тепловой мощности.

Технический результат изобретения - повышение качества подготавливаемого жидкого топлива, а именно увеличение числа компонентов топлива, повышение энергоемкости, расширение диапазона регулирования количественного состава компонентов за счет внедрения газовой среды в основной поток жидкого топлива.

Известна проблема образования смолистых отложений на элементах регулирования и подачи жидкого углеводородного топлива. Смолистые отложения образуются из-за окисления углеводородного топлива растворенным в нем кислородом воздуха. Одним из способов повышения устойчивости топливных систем к образованию смолистых отложений является вытеснение кислорода нейтральным газом, например азотом. Такой способ обладает недостатком из-за существенного расхода нейтрального газа, который является расходным материалом и не является рабочим телом. Растворенный в топливе кислород целесообразно заместить природным газом.

Как известно, при увеличении количества углеводородов в единице объема повышается энергоемкость. При этом дополнительно из-за повышенного содержания растворенного в жидком топливе газового топлива возрастает октановое число. Это обусловлено тем, что межмолекулярное пространство жидкости заполняется молекулами газа, причем объем жидкости практически не увеличивается. Это связано с тем, что углеводородный газ в относительно больших количествах растворяется в углеводородной жидкости. Например, подсолевые месторождения северной части Каспийского моря характеризуются высоким содержанием в нефти растворенного газа - порядка 60% [2].

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подготовки жидкого топлива к сжиганию в основной поток жидкого топлива внедряют газовую среду, например метан, причем газовый компонент может подаваться предварительно подогретым, что увеличит теплоту сгорания. Количество растворенного газового компонента может варьировать путем изменения скорости подачи струи.

На чертеже показана система, реализующая предлагаемый способ подготовки жидкого топлива к сжиганию.

В простейшем виде система подготовки топлива представляет собой канал 1, по которому протекает жидкое топливо. В канал помещена перфорированная трубка 2 (с просверленными в ней отверстиями). Далее по потоку в топливном канале помещен также перфорированный конус 4.

Способ реализуется следующим образом.

В топливный канал 1 поступает жидкое топливо. Газовая фракция топлива поступает через перфорированную трубку 2 под давлением, превышающим давление жидкого топлива, и поступает в зону смешения через отверстие 3. В зоне смешения, проходя через отверстия перфорированного конуса 4, газовая фракция растворяется в жидком топливе путем диффузии и турбулентного смешения. На выходе из системы образуется жидкое топливо насыщенное газовым топливом и готовое к сжиганию. С помощью системы регулирования двигателя можно получать жидкое топливо, насыщенное растворенным газовым топливом, готовое к сжиганию с широким спектром характеристик.

Были проведены опыты на тепловом двигателе. При использовании вышеуказанного способа подготовки топлива к сжиганию допустимая степень сжатия без наступления детонации увеличилась с ∈=11 до ∈=13; теплотворная способность единицы объема увеличилась на 20...25%.

Таким образом, внедрение газового топлива в поток жидкого топлива и возможность оперативного управления потоками газового топлива с помощью регуляторов позволяет существенно расширить диапазон тепловых мощностей сжигаемых горючих смесей, повысить их энергоемкость, повысить устойчивость элементов топливной системы к процессам смолообразования и, следовательно, получить экономический эффект. Экономический эффект формируется по нескольким направлениям:

- стоимость газового топлива меньше, чем жидкого;

- увеличение эффективного КПД из-за повышения степени сжатия в цилиндре двигателя внутреннего сгорания без наступления детонации;

- повышение устойчивости элементов топливной системы к процессам смолообразования и повышение межремонтного ресурса двигателей.

Источники информации

1. Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Харин А.А., Шевченко И.В., Верхоломов В.К., Суриков Е.В. Топлива для воздушно-реактивных двигателей. - М.: МАТИ - Российский государственно-технологический университет им. К.Э.Циолковского, 2001, 443 с.

2. Алмаев О.Р., Иваничкин Д.П. Казахстан: Сотрудничество в нефтяной отрасли. Трубопроводный транспорт нефти. №3, С. 25-29, 2006.

Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию путем подвода к жидкому топливу дополнительного потока предварительно подогретой топливной газовой фракции, количество и состав которой варьируют при помощи изменения давления и температуры в системе подачи топлива.