Унитарное топливо


 


Владельцы патента RU 2533832:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) (RU)

Изобретение описывает унитарное топливо, состоящее из жидкого окислителя и горючих веществ, заключенных в гранулы с оболочкой из твердого полимерного материала. Гранулы горючего содержат полимерные материалы в смеси с гидридами металлов или углеродом в различных модификациях. Технический результат заключается в повышении безопасности при использовании, увеличении плотности и энергетических характеристик топлива, а также в повышении технологичности получения топлива. Унитарное топливо предназначено для ракетных двигателей и может также использоваться для горелок, применяемых в различных технологических процессах, связанных с добычей вязких и загрязненной песком нефти, с проходкой скальных пород, с образованием в них отверстий, шурфов и т.д. 1 табл., 3 пр.

 

Настоящее изобретение относится к унитарному высокоэнергетическому топливу, предназначенному для ракетных двигателей, а также может использоваться для горелок, применяемых в различных технологических процессах, связанных с добычей вязких и загрязненной песком нефти, с проходкой скальных пород, с образованием в них отверстий, шурфов и т.д.

Известно унитарное топливо (патент США №3523839 от 1970 г.), состоящее из твердого окислителя, заключенного в капсулы из легкого металла, с атомным весом не выше 27 и плотного, устойчивого к растворителям полимера. Капсулы служат горючим в этом топливе и одновременно предотвращают взаимодействие топлива с окислителем. В качестве твердого окислителя предполагается перхлорат аммония, перхлорат лития или перхлорат нитрония. Рассмотренный прототип унитарного топлива предназначен для использования в твердотопливных двигателях и требует повышенных мер предосторожности при хранении. Недостатками данного унитарного топлива являются невысокая скорость истечения струи, сложности с его хранением и необходимость термостатирования перед использованием.

Наиболее близким к заявленному унитарному топливу является топливо (патент RU 2128684, C10L 1/00, C10L 3/00, C10L 7/00, опубл. 15.10.1996 г.), состоящее из жидкого кислорода с газообразным, жидким или гелеобразным горючим, заключенным в капсулы из твердого полимерного материала. В топливе, рассмотренном в качестве аналога, жидкий окислитель и капсулы с горючим хранятся отдельно и соединяются вместе в баковой системе перед его применением. Это упрощает хранение топлива и делает его безопасным при хранении. Использование жидких окислителей в унитарном топливе позволяет применить его в горелках и в двигателях, существенно поднять скорость истечения струи. Недостатками данного унитарного топлива является использование в капсулах горючего химических элементов (водорода и др.) в газообразном состоянии при высоких давлениях, а также в жидком и гелеобразном виде. Упомянутое унитарное топливо из-за повышенной опасности при его применении препятствует получению заявленного результата.

Технический результат заключается в повышении безопасности при использовании, увеличении плотности и энергетических характеристик топлива, а также повышении технологичности получения топлива.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в унитарном топливе, состоящем из жидкого окислителя и горючих веществ, заключенных в гранулы с оболочкой из твердого полимерного материала, согласно изобретению гранулы горючего содержат полимерные материалы в смеси с гидридами металлов или углеродом в различных модификациях.

Использование твердых гранул горючего повышает безопасность при работе, кроме того, отсутствие жидкой или газообразной фазы в грануле повышает технологичность получения топлива. Применение энергоемких составляющих в гранулах горючего, таких как гидрид алюминия, снижает объем емкости хранения топлива (и соответственно массы на 20÷25%) за счет увеличения плотности унитарного топлива и увеличивает энергетические характеристики.

Примеры реализации изобретения

1. Унитарное топливо, состоящее из водного раствора аммиачной селитры (окислитель) с гранулами из смеси полиэтилена или полипропилена с графитом в качестве горючего, предназначено для использования в горелках для разогрева высоковязкой нефти и битумных песков. Горелки, размещенные в скважинах месторождений высоковязкой нефти и природных битумов, разогревают нефть до состояния текучести и позволяют осуществлять ее добычу. Данное унитарное топливо существенно повышает безопасность и эффективность парогазового способа добычи высоковязкой нефти.

2. Унитарное топливо, состоящее из водного раствора аммиачной селитры и гранул из полиэтилена с гидридом алюминия. Обладая высокой энергией и скоростью истечения продуктов сгорания с частицами окиси алюминия, это топливо может использоваться в высокотемпературных горелках для обработки металлов, бетонов и скальных пород.

3. Унитарное топливо находится в одном баке и состоит из жидкого кислорода (Т=55…91 K) и размещенных в нем равномерно по всему объему гранул из смеси полиэтилена и гидрида алюминия. Плотность жидкого кислорода 1140 кг/м3. Диаметр гранул от 10 до 500 микрон. Весовая доля гидрида алюминия в грануле, состоящей из гидрида алюминия и полиэтилена, составляет порядка 30%. Плотность гранул равна плотности жидкого кислорода 1,14 т/м3. В унитарном топливе гранулы находятся во взвешенном состоянии. Массовое отношение кислорода к горючему в данном унитарном топливе доходит до 0,8. Использование этого унитарного топлива позволяет получать скорость истечения в пустоту до 4570 м/с. Многопараметрические массовые термодинамические расчеты эффективности унитарного топлива производились с использованием известного программного обеспечения «Astra», разработанного в МГТУ им. Н.Э.Баумана. Результаты, приведены в следующей таблице :

Результаты термодинамических расчетов
Массовый состав Массовое отношение окислителя O2 к горючему
0,795 0,818 1,000 1,222 1,5
O2 0,443 0,45 0,5 0,55 0,6
AlH3 0,428 0,423 0,385 0,346 0,308
(CH2)n 0,129 0,127 0,115 0,104 0,092
Параметры, по которым происходит сравнение
Скорость истечения, м/с 4427 4570 4252 4201 4043
Температура горения T, K 3875 3935 4252 4447 4547

Из таблицы видно, что в зависимости от соотношения компонентов в грануле и соотношения между кислородом и горючим (гранулами) возможно получить скорость истечения продуктов сгорания 4570 м/с. Применение в гранулах гидрида алюминия позволяет получить скорость истечения на уровне топлива кислород-водород, но при плотности не 360 кг/м3, а 1140 кг/м3, что дает возможность более чем в три раза уменьшить объем топливных баков.

Использование предлагаемого унитарного топлива с более высокой плотностью позволяет существенно сократить объемы емкостей для хранения и транспортировки топлива, а также перейти к однобаковой системе хранения топлива.

Важно, что топлива с гидридом алюминия, струи которого обладают высокой температурой, скоростью и сильным абразивным действием, могут найти применение во многих технологических процессах, связанных с проходкой скальных пород, с образованием в них отверстий, шурфов и т.д.

Унитарное топливо, состоящее из жидкого окислителя и горючих веществ, заключенных в гранулы с оболочкой из твердого полимерного материала, отличающееся тем, что гранулы горючего содержат полимерные материалы в смеси с гидридами металлов или углеродом в различных модификациях.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники. .
Изобретение относится к нетрадиционным источникам энергии, используемым с целью получения тепловой энергии для бытовых и промышленных нужд. .
Изобретение относится к способу получения цетаноповышающих присадок к дизельному топливу, включающему нитрование вторичных спиртов, где в качестве спиртов используют фракцию вторичных спиртов C6-C9, полученных методом жидкофазного окисления фракции н-алканов C6-C9 водным раствором пероксида водорода в среде метанола на гетерогенном катализаторе ДП-2, и последующему гидрированию реакционной массы на жестком ячеистом катализаторе P1/A2O3, нитрование проводят 5-10- кратным мольным избытком азотной кислоты концентрации 50-80% в присутствии 1-5% масс.

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.

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 бессвинцовой топливной композиции, которая содержит: (а) в качестве основной своей части смесь углеводородов в пределах кипения бензина и (b) небольшое количество смеси добавок, содержащей (i) одно или более соединений п-алкокси-N-алкилароматического амина, имеющего формулу I, в которой, R13 обозначает водород, и R12 обозначает метильную, этильную, пропильную или бутильную группу, и (ii)один или более дициклопентадиенов; при этом компоненты (b)(i) и (b)(ii) присутствуют в смеси добавок в соотношениях в пределах от примерно 1:19 до примерно 4:3. Также предложен способ повышения октанового числа бензина, который включает в себя добавление к основной части бензиновой смеси небольших количеств раскрытой выше смеси добавок. Описывается способ уменьшения отложений во впускном клапане двигателя внутреннего сгорания, который включает в себя сжигание в указанном двигателе раскрытой выше топливной композиции. Применение указанной смеси добавок в бессвинцовой топливной композиции позволяет повысить моторное октановое число топлива, а также сократить отложения во впускном клапане в двигателе внутреннего сгорания путем сжигания заявленной бессвинцовой топливной композиции. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл, 5 пр. Формула I

Изобретение описывает присадку для снижения вязкости тяжелых фракций нефти - гудронов, которая представляет собой карбоксилат натрия - отход производства растительных масел, добавляемую к тяжелым фракциям нефти - гудронам, в количестве 20-50 мас%. Техническим результатом является снижение вязкости тяжелых фракций нефти - гудронов при добавлении к ним карбоксилата натрия и повышение стабильности получаемой смеси. 3 табл., 10 пр.
Изобретение относится к способу получения синтетического топлива, который заключается в том, что в теплоизолированный топливный бак загружают брикеты твердого полиэтилена, нагревают их в баке до температуры более 85°С и подают в бак углеводородное топливо (церезин, керосин, дизтопливо), чем обеспечивают интенсивное растворение полиэтилена до жидкой фазы, после чего прогревают раствор до температуры 110-130°С и в виде жидкого топлива подают в горелки котельной, поршневой или турбинной энергетической установки внутреннего сгорания. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность применения отходов полиэтилена в качестве топлива и упрощение технологического процесса его получения.
Изобретение относится к способу применения моторного топлива, полностью состоящего из твердых парафинов и нефтешламов, в котором твердое или вязкое топливо загружают в термоизолированный топливный бак, нагревают до температуры 70-85°С и через фильтр топливным насосом низкого давления подают к насосу высокого давления, а затем на топливные форсунки цилиндров или турбину мотора, причем фильтр, топливные насосы и трубопроводы топливной системы мотора выполнены теплоизолированными, что позволяет сохранять в них температуру топлива не ниже 70ºС. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение возможности применения парафина и нефтешламов в качестве моторного топлива и снижение технологической сложности его получения.

Изобретение относится к технологиям приготовления эмульсий и суспензий на основе многокомпонентных смесей разнородных по своей природе веществ, в частности минерального и растительного происхождения, для использования в качестве топлив смесевого типа, а также в других областях, где требуются гомогенные композиции различных материалов текучей консистенции. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе обработку производят в циркулирующем потоке путем гидродинамического и ультразвукового кавитационного воздействия в циклически повторяющейся последовательности, состоящей из двух фаз, при этом в фазе гидродинамического воздействия производят механическую деструкцию жидких и(или) твердых частиц компонентов до размеров, не превышающих величину прядка 1 мм, а в фазе ультразвукового воздействия осуществляют ультрадисперсную деструкцию жидких и(или) твердых частиц компонентов, произведенных в ходе первой фазы деструкции, при этом частоту акустического ультразвукового поля fT изменяют в зависимости от температуры обрабатываемой многокомпонентной среды в соответствии с выражением: fT=fN/(1+αΔT), где fN - резонансная частота ультразвукового излучателя при нормальной температуре TN=25°C, ΔT - разность между фактическими значениями температуры и TN, α - коэффициент теплового расширения материала, из которого изготовлен ультразвуковой излучатель, а циклическую двухфазную последовательность обработки многокомпонентной среды продолжают до тех пор, пока в ней остается более 5% взвешенных твердых или/и жидких частиц размером более 25 мкм. В изобретении описывается также установка для осуществления указанного способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к низкотемпературным добавкам для средних дистиллятов, которые характеризуются улучшенной легкостью в обращении при низких температурах, к способу улучшения характеристик низкотемпературной текучести жидких топлив и к жидкому топливу. Низкотемпературная добавка содержит следующие компоненты: (А) от 0,1 до 50 мас.%, по меньшей мере, одного сложного полиэфира формулы (А1), в которой один из радикалов R1-R4 представляет собой линейный С16-С40-алкильный или -алкенильный радикал, а остальные радикалы R1-R4 независимо друг от друга представляют собой водород или алкильный радикал, содержащий от 1 до 3 атомов С, R5 представляет собой С-С связь или алкиленовый радикал, содержащий от 1 до 6 атомов С, R16 представляет собой гидрокарбильную группу, содержащую от 2 до 10 атомов углерода, n представляет собой целое число в диапазоне от 1 до 100, m представляет собой целое число в диапазоне от 3 до 250, р составляет 0 или 1, и q составляет 0 или 1, В) от 1,5 до 73,5 мас.%, по меньшей мере, одного сополимера этилена и, по меньшей мере, одного этилен-ненасыщенного сложного эфира, при этом упомянутый сополимер характеризуется вязкостью расплава согласно измерению при 140°С, не большей чем 5000 мПа·сек, и С) по меньшей мере, один органический растворитель. Способ улучшения характеристик низкотемпературной текучести жидких топлив заключается в том, что вышеуказанную добавку добавляют к среднему дистилляту. Жидкое топливо содержит средний дистиллят и, по меньшей мере, одну низкотемпературную добавку. Изобретение позволяет получить высокоактивную добавку с низкой температурой потери текучести, которая повышает характеристики низкотемпературной текучести средних дистиллятов при минимальных концентрациях. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 табл., 26 пр.

Настоящее изобретение касается композиции для улучшения свойств текучести в топливных композициях. Композиция для улучшения свойств текучести в топливных композициях содержит полиалкил(мет)акрилатный полимер, содержащий фрагменты мономеров формулы (II) , где R представляет собой атом водорода или метил, R2 представляет собой линейный алкильный остаток, содержащий 7-15 атомов углерода и имеющий среднечисловую молекулярную массу Мn от 1000 до 10000 г/моль и полидисперсность Mw/Mn от 1 до 8, и этилен-винилацетатный сополимер, представляющий собой привитой сополимер, содержащий этилен-винилацетатный сополимер в качестве основания, и алкил(мет)акрилат, содержащий 1-30 атомов углерода в алкильном остатке, в качестве привитого слоя. Заявлено также применение композиции в топливных композициях. Технический результат - композиция характеризуется очень низкой температурой блокады холодного фильтра. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.
Наверх