**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour améliorer le rendement énergétique d'une réaction d'un corps sur un autre, caractérisé en ce que, avant ou pendant la réaction, on dirige sur ce corps un rayonnement électromagnétique dont la fréquence est comprise dans la bande de 8800 MHz +20%.
2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de rayonnement dans la bande de 8800 MHz +20% et des moyens pour diriger ce rayonnement sur ledit corps avant ou pendant la réaction.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant de soumettre le corps au rayonnement électromagnétique, on lui ajoute un additif dissociable au moins en partie à une température inférieure à celle de la réaction et dont les produits de dissociation sont susceptibles de se combiner entre eux ou avec les produits de la réaction pendant ou après celle-ci.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'additif est choisi parmi ceux dont les produits de dissociation contiennent de l'hydrogène ou de l'oxygène.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'additif est de l'eau.
6. Procédé selon l'une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'additif comprend un agent tensio-actif.
7. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les corps qui participent à ladite réaction sont soumis en outre à un champ électrostatique d'une tension de 300à25000V.
8. Procédé selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le rayonnement électromagnétique est pulsé avec une fréquence de pulsation comprise entre 0,1 et 2 MHz.
9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une antenne du type cornet dont l'axe d'une extrémité passe dans la zone de réaction, L'autre extrémité étant reliée par un guide d'ondes à un générateur haute fréquence.
10. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un anneau à travers lequel passent les corps devant réagir, cet anneau étant isolé et porté à un potentiel compris entre 300 et 15000 V.
11. Dispositif selon l'une des revendications 2, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour pulser le rayonnement du générateur, la fréquence de pulsation étant comprise entre 0,1 et 2 MHz.
La présente invention est relative à un procédé pour améliorer le rendement énergétique d'une réaction d'un corps sur un autre, et en particulier d'une combustion.
Dans une réaction telle que la combustion d'hydrocarbures, il est connu depuis longtemps que la réaction entre combustible et gaz comburant se fait de façon progressive avec destruction des particules ou gouttelettes de combustible, formation de produits intermédiaires en chaîne, et normalement production d'imbrûlés.
Si on élimine ceux-ci avec un excès d'air, on aboutit à une perte de rendement énergétique.
On sait également, et cela est conforme au bon sens, que la réaction est d'autant plus complète et rapide que les réactifs ont été mieux brassés au préalable. On a proposé d'améliorer le brassage par des vibrations de fréquence variables; toutefois, là encore, la complication de l'appareillage compense en général le gain apporté, et seules des améliorations simples concernant la forme et la disposition des tuyères pour améliorer la turbulence sont véritablement entrées dans la pratique.
On sait aussi depuis longtemps qu'il est possible d'améliorer une combustion par adjonction d'un corps qui se dissocie partiellement à température inférieure à celle de la combustion en présence de combustible, les produits de dissociation se recombinant, dans la zone de la flamme, entre eux, et avec les produits intermédiaires de la combustion. Le plus simple de ces additifs est l'eau. Toutefois, le gain énergétique apporté par l'eau est largement inférieur à ce qu'on pourrait espérer et compense à peine la complication supplémentaire qui correspond à l'addition d'eau, si bien que le procédé n'a eu qu'une faible diffusion.
Tout ce qui précède est valable non seulement pour les combustions, mais aussi pour toutes les réactions analogues.
L'idée qui a servi de point de départ à la présente invention est que les additifs tels que l'eau sont loin d'avoir l'efficacité qu'ils pourraient avoir parce que l'agitation qu'on a donnée jusqu'ici aux molécules du solide ou liquide appelés à réagir est très faible et insuffisante pour disloquer les particules ou gouttelettes, au point de leur permettre de réagir en totalité avec l'additif.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, avant ou pendant la réaction, on dirige sur ce corps un rayonnement électromagnétique dont la fréquence est comprise dans la bande de 8800 MHz +20%.
Ce procédé est fondé sur l'hypothèse qu'aux fréquences comprises dans cette bande, I'agitation des molécules ou des ions existant dans ledit corps passe par un maximum.
Ces fréquences élevées ne pouvaient pas, jusqu'à une époque très récente, être obtenues de façon simple; mais on dispose depuis peu d'appareillages permettant de produire et de transmettre ces fréquences, dites fréquences radars, de façon économique avec des puissances convenables.
Dans le cas de la combustion d'hydrocarbures, I'additif préféré est l'eau, avantageusement additionnée d'un agent tensio-actif tel que le Teepol.
Lorsque la réaction est destinée principalement ou accessoirement à la récupération de chaleur, par exemple combustion de fuel pour chauffer une chaudière, on améliore grandement la transmission de la chaleur vers les surfaces récupératrices, telles que les parois et tubes de la chaudière, en soumettant la zone de réaction à un champ électrostatique de tension comprise entre 300 et 15000 V. L'effet de ce champ est d'assurer une dispersion ionique, dans la zone de réaction, puis vers les parois, du mélange de réaction qui a été fortement ionisé sous l'effet simultané du champ électromagnétique et de la réaction. Une tension inférieure à 300 V est peu efficace, alors qu'une tension supérieure à 15000 V engendre des combustions prématurées et imparfaites par suite d'une ionisation immédiate. Dans un moteur à combustion interne, la tension peut aller jusqu'à 25000 V.
Un des effets de l'addition d'eau, dans un tel cas, est que, la constante diélectrique du pétrole et du gaz étant en général inférieure à celle de l'eau dans un rapport 1 à 40 et moins encore, ces différences entraînent une focalisation moléculaire par leur effet sur la vitesse v de propagation de l'onde électromagnétique, celleci étant donnée par la formule:
EMI1.1
où E est la constante diélectrique absolue du milieu et u sa perméabilité magnétique.
D'un autre coté, la chaleur spécifique des gaz étant en général très inférieure à celle de l'eau et de l'hydrogène, la présence d'eau, dissociée ou non, améliore les transmissions d'énergie.
A titre d'exemple, une installation de chauffage d'une chaudière au fuel-oil selon l'invention comprend un brûleur de type classique, qui injecte le fuel dans la chambre de combustion, et qui est additionné d'un injecteur qui envoie de l'eau additionnée d'agent tensio-actif en la pulvérisant sous pression. Le débit d'eau est au maximum de 20% en poids de celui du fuel.
Le générateur haute fréquence réglé sur une fréquence centrale de 8800 MHz, comprend un transformateur de rapport de tension et d'isolement, un redresseur à tension fixe, une cavité oscillatrice à générateur pulsé et une antenne guide d'ondes du type cornet,
qui débouche dans la chambre de combustion au voisinage du brûleur et de telle façon que son axe rejoigne celui du brûleur au centre du foyer. La consommation du générateur haute fréquence est d'environ 215 VA pour une utilisation domestique.
Le générateur électrostatique comprend un transformateur spécial de tension et d'isolement, un redresseur spécial de tension, un limiteur de tension et de courant maximal, et un anneau métallique isolé, placé en avant de la tête du brûleur, et de diamètre supérieur de 15 mm à celui de la section de cône de projection du mélange combustible dans son plan. La tension de sortie est réglable entre 500 et 15000 V, le débit pouvant varier de 0,1 à 5 mA. La puissance consommée est de 17 VA pour une utilisation domestique.
Quoique l'exemple qui précède soit relatif à un dispositif de chauffage de chaudière, il est à remarquer que l'invention s'applique particulièrement bien à des moteurs à combustion interne dans lesquels il permet d'obtenir, en plus de l'amélioration du rendement énergétique, un gain appréciable sur la régularité de la combustion et une suppression presque totale des imbrûlés.
Suivant une modalité intéressante de l'invention, le rayonnement électromagnétique est pulsé, à une fréquence comprise entre 0,1 et 2 MHz. L'avantage d'utiliser un rayonnement pulsé est de permettre d'obtenir une plus grande puissance de crête sans augmentation de l'énergie totale à fournir, et en particulier de faciliter l'évacuation de la chaleur. La longueur et la forme de chaque impulsion sont à déterminer dans chaque cas.
Par exemple, on a fait l'essai sur un moteur d'automobile à essence, avec un générateur haute fréquence d'une puissance de 5 W réglé sur une fréquence de 8875 MHz pulsé à 12000 Hz, le champ électromagnétique étant émis pendant 1/3 du temps de chaque impulsion. Le rayonnement était dirigé sur le mélange essence-air à l'entrée des pipes d'admission, en aval du carburateur.
La consommation de carburant a été réduite de façon sensible.
** ATTENTION ** start of the DESC field may contain end of CLMS **.
CLAIMS
1. Method for improving the energy efficiency of a reaction from one body to another, characterized in that, before or during the reaction, electromagnetic radiation is directed onto this body, the frequency of which lies in the 8800 MHz band + 20%.
2. Device for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a generator of radiation in the band of 8800 MHz + 20% and means for directing this radiation on said body before or during the reaction .
3. Method according to claim 1, characterized in that, before subjecting the body to electromagnetic radiation, an additive which is dissociable at least in part at a temperature lower than that of the reaction and whose dissociation products are liable to combine with each other or with the products of the reaction during or after it.
4. Method according to claim 3, characterized in that the additive is chosen from those in which the dissociation products contain hydrogen or oxygen.
5. Method according to claim 4, characterized in that the additive is water.
6. Method according to one of claims 3, 4 or 5, characterized in that the additive comprises a surfactant.
7. Method according to one of claims 1, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the bodies which participate in said reaction are further subjected to an electrostatic field with a voltage of 300 to 25000V.
8. Method according to one of claims 1, 3, 4, 5, 6 or 7, characterized in that the electromagnetic radiation is pulsed with a pulse frequency between 0.1 and 2 MHz.
9. Device according to claim 2, characterized in that it comprises a horn type antenna whose axis of one end passes through the reaction zone, the other end being connected by a waveguide to a generator high frequency.
10. Device according to one of claims 2 or 9, characterized in that it further comprises a ring through which pass the bodies to react, this ring being isolated and brought to a potential between 300 and 15000 V.
11. Device according to one of claims 2, 9 or 10, characterized in that it further comprises means for pulsing the radiation of the generator, the pulse frequency being between 0.1 and 2 MHz.
The present invention relates to a method for improving the energy efficiency of a reaction from one body to another, and in particular of combustion.
In a reaction such as the combustion of hydrocarbons, it has long been known that the reaction between fuel and oxidizing gas takes place gradually with destruction of the fuel particles or droplets, formation of intermediate chain products, and normally production of unburnt.
If these are removed with excess air, there is a loss of energy efficiency.
It is also known, and this is in accordance with common sense, that the reaction is more complete and faster than the reactants have been better stirred beforehand. It has been proposed to improve stirring by variable frequency vibrations; however, here again, the complication of the apparatus generally compensates for the gain, and only simple improvements concerning the shape and arrangement of the nozzles to improve turbulence have really come into practice.
It has also been known for a long time that it is possible to improve a combustion by adding a body which dissociates partially at a temperature lower than that of combustion in the presence of fuel, the dissociation products recombining, in the region of the flame, between them, and with the intermediate products of combustion. The simplest of these additives is water. However, the energy gain brought by water is much lower than one could hope and hardly compensates for the additional complication which corresponds to the addition of water, so that the process had only a weak diffusion.
All of the above is valid not only for combustions, but also for all analogous reactions.
The idea which has served as a starting point for the present invention is that additives such as water are far from being as effective as they could be because the agitation which has hitherto been given to molecules of the solid or liquid called to react is very weak and insufficient to dislocate the particles or droplets, to the point of allowing them to react in full with the additive.
The method according to the invention is characterized in that, before or during the reaction, electromagnetic radiation is directed onto this body, the frequency of which is in the band of 8800 MHz + 20%.
This process is based on the assumption that at frequencies included in this band, the agitation of molecules or ions existing in said body passes through a maximum.
These high frequencies could not, until very recent times, be obtained in a simple way; however, devices have recently been available making it possible to produce and transmit these frequencies, known as radar frequencies, economically with suitable powers.
In the case of the combustion of hydrocarbons, the preferred additive is water, advantageously added with a surfactant such as Teepol.
When the reaction is intended mainly or incidentally for heat recovery, for example combustion of fuel oil to heat a boiler, the transmission of heat to the recovering surfaces, such as the walls and tubes of the boiler, is greatly improved by subjecting the reaction zone to an electrostatic field of voltage between 300 and 15000 V. The effect of this field is to ensure an ionic dispersion, in the reaction zone, then towards the walls, of the reaction mixture which has been strongly ionized under the simultaneous effect of the electromagnetic field and the reaction. A voltage below 300 V is not very efficient, while a voltage above 15000 V generates premature and imperfect combustion due to immediate ionization. In an internal combustion engine, the voltage can be up to 25,000 V.
One of the effects of the addition of water, in such a case, is that, the dielectric constant of oil and gas being generally lower than that of water in a ratio 1 to 40 and even less, these differences cause a molecular focus by their effect on the speed v of propagation of the electromagnetic wave, this being given by the formula:
EMI1.1
where E is the absolute dielectric constant of the medium and u its magnetic permeability.
On the other hand, the specific heat of gases being generally much lower than that of water and hydrogen, the presence of water, dissociated or not, improves energy transmissions.
For example, a heating installation of a fuel oil boiler according to the invention comprises a burner of the conventional type, which injects the fuel into the combustion chamber, and which is added with an injector which sends water added with surfactant by spraying it under pressure. The water flow rate is a maximum of 20% by weight of that of the fuel.
The high frequency generator set to a central frequency of 8800 MHz, includes a voltage ratio and isolation transformer, a fixed voltage rectifier, an oscillating cavity with pulsed generator and a horn guide wave antenna,
which opens into the combustion chamber in the vicinity of the burner and in such a way that its axis meets that of the burner in the center of the hearth. The consumption of the high frequency generator is around 215 VA for domestic use.
The electrostatic generator includes a special voltage and isolation transformer, a special voltage rectifier, a voltage and maximum current limiter, and an insulated metal ring, placed in front of the burner head, and with a diameter greater than 15 mm to that of the cone section of projection of the fuel mixture in its plane. The output voltage is adjustable between 500 and 15000 V, the flow rate can vary from 0.1 to 5 mA. The power consumed is 17 VA for domestic use.
Although the above example relates to a boiler heating device, it should be noted that the invention applies particularly well to internal combustion engines in which it makes it possible, in addition to improving the energy efficiency, a significant gain on the regularity of combustion and an almost total elimination of unburnt.
According to an advantageous embodiment of the invention, the electromagnetic radiation is pulsed, at a frequency between 0.1 and 2 MHz. The advantage of using pulsed radiation is that it makes it possible to obtain greater peak power without increasing the total energy to be supplied, and in particular to facilitate the removal of heat. The length and shape of each pulse are to be determined in each case.
For example, it was tested on a gasoline automobile engine, with a high frequency generator with a power of 5 W adjusted to a frequency of 8875 MHz pulsed at 12000 Hz, the electromagnetic field being emitted for 1 / 3 of the time of each pulse. The radiation was directed at the gasoline-air mixture at the inlet of the intake pipes, downstream of the carburetor.
Fuel consumption has been reduced significantly.