Способ нейтрализации отработавших газов и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (it 977843 (61) Дополннтельное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 01. 7$ (21) 2714603/2g" 06 с присоединением заявки М— (23) П риорнтет—

Опубликовано 30. 11.82. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30. 11.82 (51)N. К.в.

)ааударотеснный комитет

СССР

F 01 Й 3/08 по деиаи изобретений и открытий (53) УДК 621.43. .-068.4(088.8) (72) Авторы изобретения

A. M. Красносельский и В. A. Звонов

Ворошиловградский машиностроительный институТ (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы и устройства для

5 нейтрализации отработавших газов при помощи электрических воздействий.

Данный способ заключается в том, что нейтрализация отработавщих газов производится в зоне коронного разряда (! 1. Известны также способы нейтрализации отработавших газов путем их ионизации. Известно также устройство для осуществления способа, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, участок Вентури, выполненный внутри корпуса, и электроды, размещенные на этом участке. Отработавшие газы в . смеси со вторичным воздухом пропуск ют через камеру с электродом, дающим коронный разряд, образующийся озон вступает в химические реакции с токсичными компонентами (2).

Недостатками указанных способов и устройств для их реализации являются значительные затраты электроэнергии на разряд и недостаточная эффективность нейтрализации.

Цель изобретения - повышение эффективности нейтрализации.

Указанная цель достигается тем, что в способе нейтрализации поток отработавших газов ионизируют в зоне разрежения и затем турбулизируют, причем разрежение образуют: путем эжектирования.

B устройстве осуществление способа на участке Вентури установлен по меньшей мере один полый турбулизатор с образованной внутри него зоной разрежения и в последней размещен по меньшей мере один электрод.

Напряжение зажигания самостоятельного электрического разряда в газе

3 977 прямо пропорционально давлению газа.

Поэтому в разреженной атмосфере зажигание короны осуществляется при более низком напряжении, а следовательно, и с меньшими энергетическими затратами. Данный вид разряда одновременно является разновидностью тлеюще-, го разряда и, следовательно, обладает всеми его качествами.

Применение тлеющего разряда поэво- N ляет при невысоких температурах, существующих в отработавших газах, достичь значительной диссоциации моле- . кул, т. е, получить сверхравновесные для данных температур концентрации !5 радикалов и других активных частиц.

С термодинамической точки зрения эта возможность получения сверхравновесных концентраций продуктов реакций связана с неизотермичностью плазмы 20 разряда, с существованием наряду с относительно " низкой температурой молекулярного газа весьма высокой температуры газа электронного. Эта разность температур характеризует на- 25 личие в плазме изобарного потенциала, . идущего на совершение работы, затрата которой необходима для создания неравновесного состояния. Конкретный механизм использования энергии электрон эо ного газа на активацию химического процесса различен в разных реакциях.

Таким образом, коронный разряд в разреженной атмосфере является мощным генератором активных частиц, т. е. 35

Сложных радикалов, dTQMos электронов.

Наличие таких частиц в зоне химических реакций позволяет резко интенсифицировать процесс нейтрализации отработавших газов.

Щ

При зажигании коронного разряда в разреженной атмосфере смеси вторичного воздуха с отработавшими газами образуются активированные молекулы кислорода, ионы кислорода и молекулы озона, йаряду с ними образуются ионизированные и активированные молекулы токсичных компонентов, и, в частности, продуктов неполного сгорания (т. е.

СО и СН). Выход заряженных и химичес- 50 ки активных частиц из разреженной ат" мосферы в сильно турбулиэаванный поток способствует интенсивному распределению центров химической реакции по объему потока и резко увеличивает скорость реакции, а также способствует более полному ее протеканию, т. е. повышает эффективность нейтрализации отработавших газов. При этом у положительно коронирующего электрода во внешней области короны имеется наличие ионизированных и возбужденных электроположительных молекул, в част-, ности, молекул углеводородов, а у отрицательно..коронирующего электрода во внешней области короны имеется наличие иониэированных и возбужденных электроотрицательных молекул, в частности, молекул кислорода и угарного

Газа.

Так как смешиваются только внеш ние области корон, то смешиваются химически активные, частицы, способные энергично взаимодействовать друг с другом, к тому же среди них встречаются частицы, ионизированные противоположными знаками. Это также способствует интенсивной нейтрализации отработавших газов. Существенным отличием данного изобретения является то, что коронный разряд зажигается в разреженной атмосфере, а смесь отработавших газов со вторичным воздухом обрабатывается активными частицами в турбулизированном потоке.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа с турбулизаторами, расположенными рядом; на фиг. 2 — вариант устройства с последовательным расположением турбулизаторов; на фиг. 3 — то же, с одним турбулизатором сетчатым электродом.

Устройство для осуществления способа нейтрализации отработавших газов содержит корпус 1 из термостойкого диэлектрика. На участке Вентури, выполненном внутри корпуса 1 на кронштейнах 2 и 3, установлены полые турбулизаторы 4 в виде кожухов из термостойкого диэлектрика. В пронштейнах

2 и 3 размещены провода 5. Внутри полых турбулизаторов 4 размещены основные электроды б и дополнительные электроды 7.

Устройство работает следующим образом.

Поток отработавших газов в смеси со вторичным воздухом омывает полые турбулизаторы 4. При движении потока от вершин турбулизаторов 4 к их основаниям скорость его возрастает вследствие уменьшения проходного сечения внутри корпуса 1 и в турбилазторах 4 за счет эжекции создается разрежение.

Кроме того, у оснований турбулизаторов поток срывается и турбилиэируется, 5 977

На основные электроды б и дополнительные электроды 7 на провода 5 подается высокое напряжение. При этом на основные б и дополнительные 7 электроды, установленные s одном полом3 турбулизаторе 4, подается потенциал одного знака. В полых турбулизаторах

4 у электродов б зажигается биполярная корона, а так как электроды находятся в разреженной атмосфере, то выход зарядов с поверхности электродов будет облегчен и зажигание короны будет осуществляться при более низком напряжении, а, следовательно, и с более низкими энергетическими затратамиЛ

Кроме того, наличие дополнительных электродов способствует тому, что пространственный заряд (электронное или ионное облако) более интенсивно уносится из объема полых турбулизато-2О ров 4, имея значительную кинетическую энергию, и при выходе из турбулизато ра 4 они сильно способствуют иониза: ции, возбуждению и диссоциации моле. кул. Помимо этого, в разреженной ат- 2 мосфере полых турбулизаторов 4 генерируется значительное количество химически активных частиц, возбужденных молекул атомов, радикалов, которые электрическим ветром выносятся в тур-ЗО булентный поток. Все это способствует ионизации газов и сильной интенсификации химических реакций нейтрализации отработавших газов. Применение биполярной короны способствует у избирательности ионизации отдельных компонентов смеси отработавших газов со вторичным воздухом. Так, в зоне отрицательного коронирующего электрода ионизируются и возбуждаются, ie главным образом, молекулы кислорода и угарного газа, а в зоне положительно коронирующего электрода ионизируются и возбуждаются, главным образом, молекулы углеводородов, водо- рода и т. д. Это позволяет более эффективно интенсифицировать и управлять реакцией нейтрализации отра:ботавших газов.

Таким образом, полые турбулизато- ры 4 являются генераторами активных частиц химических реакций, которые под действием электрического ветра выносятся в область активных химических реакций нейтрализации отработавших газов. Эти реакции происходят в .зонах сильной турбулизации у основа= ний полых турбулизаторов 4, поэтому

843 6 активные частицы быстро яереносятся по всему объему потока.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, полые турбулизаторы 4 расположены последовательно друг за другом соосно корпусу 1 на некотором расстоянии друг от друга.

При. этом смесь отработавших газов со вторичным воздухом после обработки. возле одного полого турбулизатора некоторое время движется по . нейтрализатору и уже. после этого смешивается со смесью, обработанной возле другого полого турбулизатора в противоположной короне.

В устройстве, изображенном на фиг. 3, используется униполярная корона, т. е. коронный разряд, образованный коронирующим и некоронирую-. щим электродами.

Кроме того, сетчатый электрод 8 способствует равномерному распределению заряженных частиц по сечению потока смеси отработавших газов со вторичным воздухом.

Применение предлагаемого изобретения позво ит снизить затраты электроэнергии на нейтрализацию отработавших газов и повысить эффективность нейтрализации. формула изобретения

1. Способ нейтрализации отработавших газов путем ионизации, о т л и, ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности, поток отра. ботавших газов ионизируют в зоне разрежения и затем турбулизируют> причем разрежение образуют путем эжектирования.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее корпус с впускным и выпускным патрубками, участок Вентури, выполненный внутри корпуса, и электроды, размещенные на этом участке, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что на участке Вентури установлен по меньшей мере один полый турбулизатор |= образованной внутри него зоной разрежения и в последней размещен по меньшей мере один электрод.

Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе .

1. Патент США a" 3979193, кл. 55-123, опублик. 1976 °

2. Патент Великобритании М 1224639 кл. В 2 1, опублик. 1971.

977843

Заказ 9173/49

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнав

Составитель Н. Игнатович

Редактор А. Ворович Техред Т.Маточка Корректор Н. Король