Топливная композиция



Топливная композиция
Топливная композиция
Топливная композиция

 


Владельцы патента RU 2531146:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) (RU)

Изобретение относится к топливной композиции, которая содержит углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу, при этом качестве углеродсодержащих присадок композиция включает наночастицы в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм, или наночастицы в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта. Количественное соотношение входящих в композицию компонентов составляет: углеводородное топливо - 100 г; углеродные нанотрубки или графен - 0,5 г, остальное дисперсная фаза. Композиция позволяет уменьшить время (длину) задержки воспламенения топлива и повысить устойчивость горения пламени. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к топливным композициям на основе углеводородного топлива, которая может быть использована в авиамоторостроении и энергетике при проектировании широкодиапазонных воздушно-реактивных двигателей и компактных размеров двигательных установок в авиации, транспорте, а также при разработке энергетических установок.

Известна топливная композиция на основе топочного мазута с добавлением углеводородсодержащего компонента, в качестве которого композиция содержит продукты пиролиза углеводородов со среднеобъемной температурой кипения 260-290°C, коксуемостью 8-12% при следующем соотношении компонентов, масс.%: продукты пиролиза углеводородов со среднеобъемной температурой кипения 260-290°C, коксуемостью 8-12% - 5-60; топочный мазут - до 100 [1].

Эта топливная композиция предназначена исключительно для использования в качестве котельного топлива и ее не представляется возможным применить в качестве топлива для современных реактивных двигателей и других энергетических установок из-за большого времени (длины) задержки воспламенения и низкой устойчивости горения пламени.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является топливная композиция, содержащая в качестве основы углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу [2].

Недостатком данной топливной композиции является то, что, несмотря на квизиобъемный поджиг, осуществляемый электрическим разрядом, время (длина) задержки воспламенения велико из-за отсутствия эффекта «горячих очагов» и объемного поджига, способствующих значительному уменьшению этой характеристики топлива.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки топливной композиции на основе углеводородного топлива с таким его составом, который позволил бы резко уменьшить время (длину) задержки воспламенения и повысить устойчивость горения пламени. Указанный технический положительный результат был достигнут за счет новой совокупности существенных признаков предлагаемой топливной композиции, изложенной в нижеприведенной формуле изобретения: «топливная композиция, содержащая в качестве основы углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащих присадок композиция включает наночастицы в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм, или наночастицы в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта, а дисперсная фаза состоит из пузырьков газа, при следующем соотношении компонентов, входящих в топливную композицию:

Углеводородное топливо 100 г
Углеродные нанотрубки 0,5 г
Графен 0,5 г
Дисперсная фаза Остальное

в качестве углеводородного топлива применен авиационный керосин; в качестве дисперсной фазы использованы пузырьки воздуха; компонентами композиции, возникающими при высоковольтном электрическом разряде являются ионы, или электроны, или радикалы.

Заявляемая топливная композиция содержит в качестве основы углеводородное топливо, например авиационный керосин, дополнительные углеродные присадки, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, например ионы, или электроны, или радикалы, и дисперсную фазу в виде пузырьков газа, например пузырьков воздуха. В качестве углеродсодержащего компонента в композицию добавлены присадки наночастиц углерода. Эти присадки наночастиц углерода представлены в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм. Кроме того, наночастицы углерода выполнялись в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта. В предложенной топливной композиции выбирались следующие соотношения входящих в нее компонентов: авиационный керосин - 100 г; углеродные нанотрубки - 0,5 г; графен - 0,5 г, остальное дисперсная фаза в виде пузырьков воздуха.

Такой состав топливной композиции позволяет значительно уменьшить время (длину) задержки воспламенения топлива и повысить устойчивость горения пламени. Последнее обусловлено тем, что квизиобъемный поджиг топлива в данном варианте осуществляется электрическим разрядом высокого напряжения (амплитуда 60 кВ, частота 400 Гц), при котором электроны (ионы, радикалы) производятся в большом объеме, и благодаря их интенсивной подвижности они оседают на наночастицах. Вследствие малого размера наночастиц возникают локальные электрические поля высокой напряженности, зажигаются коронные разряды вокруг наночастиц и реализуются многочисленные локальные пробои. Все это приводит к тому, что поджиг распыленного топлива производится в огромном объеме, а это согласно критерию «Франк-Каменецкого» обеспечивает гарантированный поджиг топлива и стабилизацию пламени даже при больших, в том числе сверхзвуковых, скоростях топливно-воздушной смеси.

Поджиг топливной композиции (композитного топлива) осуществляется специальным устройством посредством высоковольтного электрического дугового разряда, при этом, так как топливо с наночастицами не может храниться длительное время, смесеобразование предполагается выполнять прямо на борту летательного аппарата или непосредственно в энергетическом устройстве.

На трех следующих фотографиях представлены варианты поджига топливной композиции: фото №1 - топливная композиция только на кросине; фото №2 - топливная композиция на керосине плюс присадки в виде углеродных нанотрубок; фото №3 - топливная композиция на керосине плюс присадки в виде графена.

В ИПРИМ РАН разработаны способ изготовления заявленного состава композитного топлива, устройство для его сжигания, а также успешно проходят испытания этих технических решений и исследования процессов поджига и стабилизации горения различных вариантов композитных топлив электрическим дуговым разрядом.

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту РФ №2108369 «Топливная композиция», C10L 1/04, заявлено 08.07.1996, опубликовано 10.04.1998.

2. «Экспериментальное исследование процессов по джига и стабилизации горения жидких углеводородных топлив электрическим дуговым разрядом» // Прикладная физика 2011 //, №4, стр.36-41.

3. Описание изобретения к патенту РФ №2241024 «Композиция для получения углеводородного топлива, C10L 1/32, заявлено 09.12.2002, опубликовано 27.11.2004.

4. Описание изобретения к патенту РФ №2411287 «Топливная композиция и способ ее получения (Два варианта)», C10L 1/32, заявлено 05.02.2010, опубликовано 10.02.2011.

5. Описание изобретения к патенту РФ №2365618 «Водно-топливная эмульсия», C10L 1/32, заявлено 26.01.2007, опубликовано 27.08.2009.

6. Описание изобретения к патенту РФ №2278892 «Композиция водно-топливной эмульсии», C10L 1/32, заявлено 19.04.2005, опубликовано 27.06.2006.

7. Патент США №5372613 «Fuel compositions)), 44-301 (C10L 1/32), опубликован 13.12.1994 г.

8. Патент США №4477258 «Diesel fuel compositions and process for their production)), C10L 1/32, опубликован 16.10.1984 г.

9. Описание изобретения к патенту РФ №2122567 «Топливная композиция», C10L 1/04, заявлено 27.04.1995, опубликовано 27.11.1998.

1. Топливная композиция, содержащая в качестве основы углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащих присадок композиция включает наночастицы в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм, или наночастицы в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта, а дисперсная фаза состоит из пузырьков газа, при следующем соотношении компонентов, входящих в топливную композицию:

Углеводородное топливо 100 г
Углеродные нанотрубки или графен 0,5 г
Дисперсная фаза Остальное

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве углеводородного топлива применен авиационный керосин.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсной фазы использованы пузырьки воздуха.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что компонентами композиции, возникающими при высоковольтном электрическом разряде, являются ионы, или электроны, или радикалы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания топлива, преимущественно жидкого, в топках котлов, печей, и может быть использовано для сжигания мазута и любых других жидких топлив в разных топливосжигающих устройствах.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на газовых котельных. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на газовых котельных. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива. .

Изобретение относится к системам подачи жидкого топлива для подготовки его к сжиганию в котлах, печах, двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к устройствам подготовки и подачи топлива. .

Изобретение относится к топливосжигающим устройствам. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в различных устройствах по сжиганию топлива. .

Изобретение относится к энергетике и позволяет интенсифицировать процесс газификации жидкого топлива. .

Изобретения могут быть использованы в сельском хозяйстве и в деревообрабатывающей промышленности. Способ термической переработки органосодержащего сырья включает загрузку сырья и его горизонтальное перемещение поршнем (2) по длине трубы через камеры конвективной сушки (3), пиролиза (4), конденсации (5).

Изобретение относится к противоизносной присадке для малосернистого дизельного топлива на основе карбоновых кислот, при этом она дополнительно содержит полиэтиленполиамин, а в качестве карбоновых кислот используются технические алкил(С16-С18)салициловые кислоты при массовом соотношении полиэтиленполиамин: технические алкил(С16-С18)салициловые кислоты, равном 0,007-0,035:1,0.

Изобретение относится к применению продукта реакции (i) соединения, содержащего фрагмент -NR1R2, где R1 представляет собой группу, содержащую от 4 до 44 атомов углерода, а R2 представляет собой атом водорода или группу R1 , и (ii) карбоновой кислоты, содержащей от 1 до 4 карбоксильных групп, или ангидрида такой кислоты, или хлорида такой кислоты в качестве добавки для улучшения фильтруемости Вх топлива при температурах выше температуры помутнения Вх топлива.
Изобретение относится к композиции жидкого топлива, включающее жидкое топливо и присадку в количестве 0,005-0,03 мас.%, при этом присадка к жидкому топливу содержит соль металла органической кислоты с числом углеродных атомов C15-C18 в количестве 10-90 мас.%, в которой металл является металлом, расположенным в электрохимическом ряду активности правее водорода, ароматический амин 1-5 мас.%, полимер сукцинимида 3-10 мас.% и глицерин 1-75 мас.%.

Изобретение относится к способу удаления отложений из дизельного двигателя, включающий сжигание в двигателе топливной композиции, содержащей добавку для очистки двигателя и добавку, представляющую собой четвертичную соль аммония, где добавка для очистки двигателя явялется продуктом реакции Манниха, протекающей между: (а) альдегидом; (b) аммиаком, гидразином или амином; и (с) фенолом, который может быть замещенным; и при этом средняя молекулярная масса единственного или каждого заместителя фенольного компонента (с) составляет менее 400, и где добавка, представляющая собой четвертичную соль аммония получена по реакции азотсодержащего вещества, включающего по меньшей мере одну третичную аминогруппу, и кватернизующего агента.
Изобретение относится к многофункциональной добавке к углеводородсодержащему топливу, включающей смесь из одного или нескольких простых смешанных эфиров с одним или несколькими оксигенатами, при этом в качестве простых смешанных эфиров используют N-метил-пара-анизидин и/или N-метил-пара-фенетидин, в качестве оксигенатов используют диметилкарбонат и/или диэтилкарбонат, и/или метилацетат, и/или этилацетат, и/или метилаль.

Изобретение относится к ракетным топливам для жидкостных, твердотопливных и гибридных ракетных двигателей, а также для экстремальных поршневых и турбореактивных двигателей.

Изобретение относится к способу получения оксигенатов, повышающих эксплуатационные свойства топлив для двигателей внутреннего сгорания, в котором взаимодействие глицерина с ацетоном происходит на кислотном катализаторе, причем процесс происходит на гетерогенном катализаторе в одну стадию в проточном реакторе при регулировке подачи реагентов в соотношении глицерин: ацетон (1):(5-20) и поддержании в реакторе температуры от 35°С до 55°С, объемной скорости 0.5-1.5 ч-1 и атмосферного давления с получением золькеталя как основного продукта, и возвращении непрореагировавшего ацетона в реактор.
Изобретение относится к комплексной бактерицидной добавке, содержащей четвертичные аммониевые соли, полигексаметиленгуанидин и растворитель, при этом в качестве растворителя она содержит водный раствор этилового спирта и глицерина.

Изобретение предназначено для приготовления топливных смесей. Установка содержит источники нефтепродукта и воды, парогенератор, насосы, паропроводы, трубопроводы, подогреватели воды и нефтепродукта, роторный аппарат, накопительную емкость, контуры обработки нефтепродукта, систему подготовки дозируемых компонентов, систему парораспределения, систему дренажной пропарки и очистки оборудования.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к финишной обработке деталей. Осуществляют вращение детали и воздействие на ее поверхность устройством для ультразвуковой финишной обработки с деформирующим элементом.
Наверх