CZ20002238A3 - Water and fuel above-critical composition and fuel system - Google Patents

Water and fuel above-critical composition and fuel system Download PDF

Info

Publication number
CZ20002238A3
CZ20002238A3 CZ20002238A CZ20002238A CZ20002238A3 CZ 20002238 A3 CZ20002238 A3 CZ 20002238A3 CZ 20002238 A CZ20002238 A CZ 20002238A CZ 20002238 A CZ20002238 A CZ 20002238A CZ 20002238 A3 CZ20002238 A3 CZ 20002238A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
fuel
mixture
water
fuel system
hydrocarbon
Prior art date
Application number
CZ20002238A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Charles W. Haldeman
Brian S. Ahern
Keith H. Johnson
Original Assignee
Quantum Energy Technologies
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Quantum Energy Technologies filed Critical Quantum Energy Technologies
Priority to CZ20002238A priority Critical patent/CZ20002238A3/en
Publication of CZ20002238A3 publication Critical patent/CZ20002238A3/en

Links

Classifications

    • Y02T10/121
    • Y02T10/32

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Látková kompozice obsahuje směs 5 až 50 % vody a uhlovodíku. Při teplotě 400 °C a tlaku 4 000 psi (tj. 27,58 MPa)je její emulgovaná fáze blízko nebo nad kritickým bodem. Palivový systém může být tvořen zdrojem vody a uhlovodíkového paliva, který je napojen přes vysokotlaké dávkovači čerpadlo (34) do ventilem elektricky ovládaného vstřikovače (10) a spalovací komory zážehových, kompresních nebo plynových turbinových motorů (40) elektrárny.The fabric composition comprises a mixture of 5 to 50% water and hydrocarbon. At 400 ° C and 4,000 psi (ie 27.58 MPa) is its emulsified phase near or above critical point. The fuel system can be a water source and hydrocarbon fuel that is connected via high pressure a metering pump (34) into the electrically operated valve injectors (10) and combustion, compression, combustion chambers or gas turbine engines (40) of the power plant.

Description

Oblast technikyTechnical field

Tento vynález se týká spalovacího systému a konkrétněji se zaměřuje na spalovací systém využívající nadkritickou kompozici vody a paliva.The present invention relates to a combustion system, and more particularly to a combustion system utilizing a supercritical composition of water and fuel.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Nedávno přijaté právní normy pro čistotu ovzduší se zaměřily na emise fosilních paliv. Tyto právní normy požadují, aby jak výrobci motorů, tak i dodavatelé paliv hledali řešení, které jim umožní pokračovat v prodeji jejich výrobků. Rafinérie musí hledat alternativní složení látek a/nebo směsí, aby snížily takové emise. Na druhé straně konstruktéři motorů musí znovu posuzovat celý postup spalování a jak se tento postup spalování provádí od začátku až do úplného konce.Recently adopted legislation on air quality has focused on fossil fuel emissions. These laws require that both engine manufacturers and fuel suppliers look for solutions that will enable them to continue selling their products. Refineries must seek alternative formulations of substances and / or mixtures to reduce such emissions. On the other hand, engine designers have to reassess the entire combustion process and how the combustion process is carried out from start to finish.

Výrobci motorů přistupují ke zvyšování náročnosti z hlediska tolerancí - obrábění stěn, aby se omezovalo spalování motorového oleje. Navíc přistupují k využívání stále vyšších tlaků vstřikováni. Vyšší tlaky mají za výsledek lepší vstupování rozstřikovaného paliva do spalovací zóny, jakož i dosahování jemnějších velikostí kapiček. Vyšší tlaky umožňují uplatňování menších otvorů na hrotech vstřikovačů a přitom udržují tentýž hmotnostní průtokový poměr.Engine manufacturers are increasingly demanding in terms of tolerances - wall machining to reduce engine oil combustion. In addition, they use increasingly high injection pressures. Higher pressures result in better spray fuel entry into the combustion zone, as well as achieving finer droplet sizes. Higher pressures allow smaller holes to be applied to the injector tips while maintaining the same mass flow ratio.

S nově vyvinutými vstřikovací pracujícími až do 30 000 psi (tj. 206,85 MPa) se velikost kapiček zmenšuje, avšak rozmety kapiček jsou stále v rozsahu od 1 do 10 mikronů. Zmenšení velikosti kapiček faktorem dvou by byl nezbytně doprovázen zvýšením počtu kapíček faktorem osmi z hlediska perspektivní rovnováhy hmoty. Toto je důležité, protože velké množství malých kapiček vylepšuje mikroskopickou stejnorodost a omezuje vytváření částečkových látek. Naneštěstí zmenšení velikosti kapiček při těchto krajních tlacích je ve srovnání se standardními systémy pracujícími s 3 800 psi (26,2 MPa) méně než faktor dvou.With newly developed injection molding machines operating up to 30,000 psi, the droplet size decreases, but droplet sizes are still in the range of 1 to 10 microns. Decreasing the droplet size by a factor of two would necessarily be accompanied by an increase in the number of droplets by a factor of eight in terms of perspective mass balance. This is important because a large number of small droplets improve microscopic homogeneity and reduce the formation of particulate matter. Unfortunately, droplet size reduction at these extreme pressures is less than a factor of two compared to standard 3,800 psi (26.2 MPa) systems.

Jako příklad lze uvést, že kapička mající průměr 2 mikrony zaujímá 3 x 10'12 cm3 a jeden mol motorového naftového paliva zaujímá 300 cm3. Proto kapička s takovou velikostí stále obsahuje 10'w molů palivových molekul nebo 6x10^ molekul. Je jasné, že dokonce tyto menší kapičky stále představují určitou výzvu k řešení v souvislosti s dokonalým vypařováním aBy way of example, a droplet having a diameter of 2 microns occupies 3 x 10 -1 12 cm 3 and one mole of diesel fuel occupies 300 cm 3 . Therefore, a droplet of such size still contains 10 w moles of fuel molecules or 6 x 10 6 molecules. It is clear that even these smaller droplets still present some challenge for perfect evaporation and

-2spalováním. Proto musí být nalezen další mechanismus, který půjde nad rámec zmiňovaného zvyšování tlaku.-2burn. Therefore, another mechanism must be found that goes beyond the above mentioned pressure increase.

V dosavadním stavu v této oblasti techniky je dobře známo, že velikost kapiček prvotně souvisí s povrchovým napětím tekutiny. Proto každý postup, který zmenšuje povrchové napětí může potencionálně zmenšovat velikost kapiček. V technologii povrchů lze nalézt chemický přístup ke zmenšování velikosti kapiček. Mohou se používat příměsi pro zmenšování povrchového napětí, avšak jejich použitelnost je limitována vysokými náklady. Proto je jasné, že existuje potřeba vyvinutí dalších chemických přístupů.It is well known in the art that droplet size is primarily related to the surface tension of the fluid. Therefore, any process that reduces surface tension can potentially reduce droplet size. In surface technology, a chemical approach to reducing droplet size can be found. Additives may be used to reduce the surface tension, but their applicability is limited by high costs. It is therefore clear that there is a need to develop additional chemical approaches.

V této oblasti techniky je dobře známo, že přídavné ohřívání uhlovodíkového paliva zmenšuje jeho povrchové napětí. V tomto smyslu má předhřívám paliva určitý perspektivní vliv jak na emise, tak i ekonomickou stránku paliva. Avšak ohřívání vede v praxi k předčasnému přetváření paliva do vyšších sloučenin, jakož i sloučenin s nižší molekulovou hmotnostní. Vazkost paliva se zvyšuje v takovém poměru, který předstihuje pokles povrchového napětí, přičemž se vytvářejí přilnavé dehtové usazeniny. Proto má jednoduché předhřívání uhlovodíkových paliv omezenou použitelnost.It is well known in the art that additional heating of a hydrocarbon fuel reduces its surface tension. In this sense, fuel pre-heating has some prospective effect on both emissions and fuel economy. However, heating leads in practice to the premature transformation of fuel into higher compounds as well as lower molecular weight compounds. The fuel viscosity increases at a rate that surpasses the decrease in surface tension, creating adherent tar deposits. Therefore, simple preheating of hydrocarbon fuels has limited usability.

Existují však příměsi, které mohou představovat alternativu této tendence ke zvyšování molekulové hmotnosti na základě ohřívání. Například voda podporuje opačný postup, při němž se molekulová hmotnost uhlovodíkového paliva snižuje na základě částečné konverze plynů H2 a CO a zkracování délky řetězce. Proto míchání vody a paliv dohromady a ohřívání nabízejí ekonomické řešení zmenšování velikosti kapiček. Navíc reformulovaný H2 vylepšuje cetan tím, že vykazuje širší rozsah hořlavosti. Plyn H2 má v omezeném množství využitelné kvality, protože širší rozsahy hořlavosti umožňují vznícení při nízkých koncentracích kyslíku. Tyto molekuly H2 tudíž slouží jako účinné iniciátory spalování, které se dobře rozvádějí v reakční zóně.However, there are impurities which may represent an alternative to this tendency to increase the molecular weight by heating. For example, water supports the reverse process in which the molecular weight of the hydrocarbon fuel is reduced by partial conversion of the H 2 and CO gases and shortening of the chain length. Therefore, mixing water and fuel together and heating offer an economical solution to reduce droplet size. Additionally reformulated H 2 improves cetane that has a wider flammable range. The H 2 gas is of limited usable quality because the wider flammability ranges allow ignition at low oxygen concentrations. Thus, these H 2 molecules serve as efficient combustion initiators that distribute well in the reaction zone.

Přidávání vody do ohřívaných paliv nabízí využitelné přednosti, avšak míchaní vody a uhlovodíků není snadné. Polární podstata vody a nepolární charakter paliv napomáhá fázovému oddělování do dvou nesmrchaných čistých kapalín. Voda nevykazuje potivazehnou interakci s palivy. Vykazuje jednoduše překonávající silné přitahování dalších molekul vody, které znemožňuje vytváření vazeb s uhlovodíkovými jednotkami. Tato vlastnost fázového oddělování se může zlepšovat na základě přidávání povrchových činidel a jejich směsí, avšak, jak již bylo zmíněno, jde o nákladné záležitosti.Adding water to heated fuels offers useful advantages, but mixing water and hydrocarbons is not easy. The polar nature of the water and the non-polar nature of the fuels help phase separation into two unmounted pure liquids. Water does not interact with fuels. It simply overcomes the strong attraction of other water molecules, making it impossible to bond with hydrocarbon units. This phase separation property can be improved by the addition of surfactants and mixtures thereof, but, as already mentioned, these are expensive matters.

• « · • · · • · ·• «• • ·

-3• · · · · · · • · · · · * · • · · · · · · • · · · · · · • · · · · · • · · ·· ·· ··-3 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podle jednoho znaku je přihlašovaným vynálezem kompozitní materiál obsahující směs 5 až 70% vody a uhlovodíku a výhodně 5 až 50% vody a uhlovodíku a výhodněji 20 až 40% vody pro použití v motorech, v nichž je směs vody a uhlovodíku blízko nebo nad kritickým bodem, takže směs je ve stejnorodé, jediné fázÍNižší množství vody jsou výhodná pro motory a vyšší množství vody jsou výhodná pro hořáky a spalovače. Směs je v teplotním rozsahu od 350 do 500°C a výhodně v rozsahu od 350 do 400°C při tlaku v rozsahu od 3 000 do 6 000 psi (tj. od 20,685 MPa do 41,37 MPa) a výhodně od 3 000 do 4 000 psi (tj. od 20,685 MPa do 27,58 MPa). Podle dalšího znaku je přihlašovaným vynálezem palivový systém mající takovou strukturu, která obsahuje směs vody a uhlovodíku blízko nebo nad kritickým hodem, takže směs je ve stejnorodé, jediné fázi. Řečená struktura je upravena pro dodávání směsi pro spalování. Spalování se může provádět ve spalovacím motoru, turbinovém motoru nebo jiném hořáku. V jednom provedení je uplatněn vstřikovač pro dodávání směsi do spalovacího motoru, a to jak jiskrou zažehávaného motoru, tak i do vznětového motoru Dieselová typu. Je výhodné, že vstřikovač se ovládá elektricky prostřednictvím magneticky ovládané kotvy, která je upravena pro otvírání vstřikovacího otvoru na základě nastaveného úhlu klikového hřídele.In one aspect, the present invention is a composite material comprising a mixture of 5 to 70% water and hydrocarbon, and preferably 5 to 50% water and hydrocarbon, and more preferably 20 to 40% water for use in engines in which the water and hydrocarbon mixture is near or above a critical point so that the mixture is uniform, a single phase. Lower amounts of water are preferred for engines and higher amounts of water are preferred for burners and burners. The composition is in the temperature range of 350 to 500 ° C and preferably in the range of 350 to 400 ° C at a pressure in the range of 3,000 to 6,000 psi (ie, from 20,685 MPa to 41,37 MPa) and preferably from 3,000 to 6,000 psi. 4000 psi (i.e., from 20.685 MPa to 27.58 MPa). According to another feature, the present invention is a fuel system having a structure comprising a mixture of water and a hydrocarbon near or above a critical roll such that the mixture is in a uniform, single phase. Said structure is adapted to deliver a mixture for combustion. The combustion may be carried out in an internal combustion engine, turbine engine or other burner. In one embodiment, an injector is provided to deliver the mixture to the internal combustion engine, both by the spark of the spark-ignition engine and to the diesel-type diesel engine. Advantageously, the injector is actuated electrically by means of a magnetically actuated armature which is adapted to open the injection port based on the adjusted crankshaft angle.

V zájmu toho, aby směs vody a paliva byla blízko jejího kritického bodu, se tato směs udržuje při teplotě přibližně 400°C a tlaku přibližně 4 000 psi (tj. 27,58 MPa). Vysoký tlak výhodně vytváří dvoupístové dávkovači čerpadlo a vstřikovač se výhodně udržuje při teplotě 400°C s využitím ohřívací trubky pro přivádění horka z výfukového potrubního systému motoru. Existuje také možnost použití přídavných elektrických ohřívačů.In order to keep the water / fuel mixture close to its critical point, the mixture is maintained at a temperature of about 400 ° C and a pressure of about 4,000 psi (27.58 MPa). The high pressure preferably produces a two-piston metering pump, and the injector is preferably maintained at 400 ° C using a heating pipe to supply heat from the engine exhaust pipe system. There is also the possibility of using additional electric heaters.

Vzhledem ktomu, že palivová směs vody a uhlovodíku se udržuje ve stejnorodé, isotropické, jediné fázi, bude se po přivedení do palivové komory úplně spalovat. Úplnější spalování se koná kvůli tomu, že jsou eliminovány kapičky tekutiny. Zdokonalené hoření omezuje vytváření ěásteěkového materiálu. Výsledkem rovnoměrného rozptylování molekul paliva ve vzduchu jsou nižší emise oxidu dusíku a oxidy dusíku jsou dále omezovány na základě nedostatečné katalýzy reakčních drah na površích kapiček. Rychlejší, úplnější spalovací cyklus rovněž snižuje emise oxidu uhelnatého, nespálených uhlovodíků a těkavých organických a polyaromatických uhlovodíků.Since the water-hydrocarbon fuel mixture is maintained in a homogeneous, isotropic, single phase, it will be completely combusted upon introduction into the fuel chamber. More complete combustion takes place because liquid droplets are eliminated. Improved combustion reduces the formation of particulate material. The uniform dispersion of fuel molecules in the air results in lower emissions of nitrogen oxide and nitrogen oxides are further reduced due to insufficient catalysis of reaction pathways on droplet surfaces. A faster, more complete combustion cycle also reduces emissions of carbon monoxide, unburnt hydrocarbons and volatile organic and polyaromatic hydrocarbons.

• « · · • · · · • · · ·• «· · · · · · · · · · · · ·

-4·· ·· ·· • · · · · ·« · · ·· • · · · · · • · · · · ·· ·· ··-4 ·· ·· ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Nyní bude proveden popis provedení přihlašovaného vynálezu s odkazem na připojená vyobrazení, na nichž:An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

obr. 1 je pohled na příčný řez vstřikovače podle přihlašovaného vynálezu;Fig. 1 is a cross-sectional view of an injector according to the present invention;

obr. 2 je schematické předvedení systému pro spalování nadkritické směsi vody a paliva.Fig. 2 is a schematic representation of a system for combusting a supercritical water-fuel mixture.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak již bylo v předcházejícím textu uvedeno, voda přidávaná do ohřívaných paliv nabízí užitky pří spalování, avšak vytváření směsi vody a uhlovodíků není snadné. Nejúčinnější způsob vytváření směsi těchto dvou nerozpustných kapalin využívá účinek vysokých tlaků a teplot. Dostatečně vysoké tlaky a teploty nadkritických podmínek podporují solvataci a současně znemožňují tvorbu dehtu. Nadkritičnost se definuje jako bod, v němž se horko vypařování stává nulové. Po rozpuštění má tato nadkritická směs optimální vlastnosti pro spalování.As mentioned above, water added to heated fuels offers combustion benefits, but the formation of a mixture of water and hydrocarbons is not easy. The most efficient way of forming a mixture of these two insoluble liquids utilizes the effect of high pressures and temperatures. Sufficiently high pressures and temperatures of supercritical conditions promote solvation and at the same time prevent tar formation. Supercriticity is defined as the point at which the heat of evaporation becomes zero. After dissolution, the supercritical mixture has optimal combustion properties.

Nadkritická fáze je hustý plyn, který je částečně posunut, aby konvertoval některé zreaktantů na plyny H2 a CO. Tyto plyny společně s vlastními uhlovodíky vystupují z nadkritického vstřikovače bez projití kapalnou fází. Samotná koncepce rozptylování kapiček je eliminována od reakčních drah. Jsou-li válce velké a proud nadkritického plynu neproniká do požadované vzdálenosti od vstřikovače, může dojít ke snížení teploty o několik stupňů na bod, kdy se vypuzuje podkritická kapalina s vysokou hustotou. Proud se pak po vniknutí do válce bleskově vypařuje. Včleněné molekuly vody a vodní shluky vytvářejí katalytické povrchy pro heterogenní reakce. Plyny H2 se snadněji zažehávají a časový úsek zpoždění zážehu se zkracuje. V souladu s tím nadkritické míchání zvyšuje „účinné cetanové číslo“ palivové směsi.The supercritical phase is a dense gas that is partially shifted to convert some of the reactants into H 2 and CO gases. These gases, together with the hydrocarbons themselves, exit the supercritical injector without passing through the liquid phase. The concept of droplet dispersion itself is eliminated from the reaction pathways. If the cylinders are large and the supercritical gas stream does not penetrate to the desired distance from the injector, the temperature may decrease by a few degrees to the point where the high density subcritical fluid is ejected. The current then flashes rapidly upon entering the cylinder. Incorporated water molecules and water clusters create catalytic surfaces for heterogeneous reactions. H 2 gases are easier to ignite and the delay time of ignition is shorter. Accordingly, supercritical mixing increases the "effective cetane number" of the fuel mixture.

Cetanová hodnota motorového naftového paliva je parametr, který se používá pro měření hořlavosti paliva. Je to přesný opak pojmu oktan v benzínu. V případě jiskrou zažehávaného spalování je předčasný zážeh nežádoucí, a proto se používají paliva, jejichž zažehávání je méně snadné. Čím je vyšší oktanové číslo, tím se může uplatňovat vyšší kompresní poměr, který podporuje nárůst výstupního výkonu.The cetane value of diesel fuel is a parameter used to measure the fuel flammability. It is the exact opposite of octane in gasoline. In the case of spark-ignited combustion, premature ignition is undesirable and therefore fuels are used which are less easy to ignite. The higher the octane number, the higher the compression ratio that supports the increase in output power can be applied.

• · · • fl flfl• fl flfl

-5• fl »-5 • fl »

• fl• fl

Na druhé straně naftové motory spoléhají na automatické vzněcování paliva na základě vzájemného působení paliva a přiváděného ohřívaného vzduchu. Vzduch se adiabaticky ohřívá v průběhu kompresního zdvihu nad 700°C a palivo se vstřikuje poblíž horní úvratě. Spalování následuje při poměru, který se řídí cetanovým číslem paliva. Paliva s vyšším cetanovým číslem se vzněcují dříve a vyvíjejí větší výkon při výhodné spotřebě specifického paliva.On the other hand, diesel engines rely on automatic fuel ignition based on the interaction of the fuel and the heated air supplied. The air is heated adiabatically during the compression stroke above 700 ° C and fuel is injected near the top dead center. Combustion follows at a ratio that follows the cetane number of the fuel. Fuels with a higher cetane number ignite earlier and develop more power at a favorable specific fuel consumption.

Je samozřejmé, že nadkritické míchání naftových paliv a vody mění cetanové ěíslo. Voda nejen rozpouští molekuly paliva, ale i převádí některé frakce na CO a H2 na základě posunové reakce vody. Obecně lze konstatovat, že nadkritické směsi uhlovodíků a vody se do určité míry vystavují pyrolýze, hydrolýze, parnímu reformování, reakcí konverze vodního plynu, methanaci a hydrogenací.Of course, supercritical mixing of diesel fuels and water changes the cetane number. Water not only dissolves fuel molecules, but also converts some fractions to CO and H 2 based on the water shift reaction. In general, supercritical mixtures of hydrocarbons and water are subject to some extent to pyrolysis, hydrolysis, steam reforming, water gas conversion reactions, methanation and hydrogenation.

Zvyšování cetanového čísla zkracuje zpoždění zážehu a prodlužuje časový úsek hoření. Dočasný vývoj charakteristik tlaku ve vztahu k objemu může být zcela rozdílný, protože nutně přimíchaná voda může uiychlovat reakci společně s novými složkami. Zkrácení zpoždění zážehu znamená to, že zažehnutí paliva se může opozdit při současném předpokladu vyšších výkonů.Increasing the cetane number shortens the ignition delay and increases the burning time. The temporary development of pressure-to-volume characteristics may be quite different, since the necessarily mixed water may accelerate the reaction together with the new components. Reducing the ignition delay means that ignition of the fuel may be delayed, assuming higher power levels.

Od průběhu nadkritického spalování se neočekává účast reakcí na povrchu kapičeka kapaliny. Úplné eliminování povrchového napětí ta těchto podmínek znemožňuje tvorbu kapiček při takových teplotách vzduchu v blízkosti vstřikovače, které celkově překračují 800°C. Bez vytváření kapiček se mění celá podstata spalovacího procesu. Výsledkem toho je, že jsou eliminovány místní výskyty NO, protože neexistuje žádná reakce, která by se zaměřovala na povrch kapiček.Supercritical combustion is not expected to involve reactions on the surface of the liquid droplet. Completely eliminating the surface tension, these conditions make it impossible to form droplets at air temperatures near the injector that generally exceed 800 ° C. Without the formation of droplets, the entire essence of the combustion process changes. As a result, local occurrences of NO are eliminated because there is no reaction that targets the surface of the droplets.

Od odstranění kapíček se rovněž očekává eliminování tvorby nukleačních center pro formování částečkových materiálů, čímž se znemožňuje tvorba sazí. Tento druhý užitek dále omezuje závadovou činnost mazacích olejů, protože saze se nadále nenacházejí v tenkých vrstvičkách oleje na stěnách válců. Od omezování tvorby sazí lze tudíž očekávat snižování nákladů na údržbu a zkracování času odstávky vysoce výkonných naftových motorů.Droplet removal is also expected to eliminate the formation of nucleation centers for forming particulate materials, thereby preventing the formation of carbon black. This second benefit further reduces the malfunctioning of the lubricating oils, since the soot is no longer present in the thin layers of oil on the cylinder walls. Reducing soot production can therefore be expected to reduce maintenance costs and reduce downtime for high-performance diesel engines.

Značně velká hustota jednotlivých molekul v nadkritické tekutině nabízí výhodnou reakci, která zdokonaluje vlastnosti. Tyto vlastnosti se přímo týkají zdokonaleného transportu reaktantů, protože dilúzní koeficient hustého plynu je veličina, která je řádově větší než v kapalném stavu. Změny reakčních poměrů a vedlejšího produktu reakce získávané v blízkostiThe very high density of the individual molecules in the supercritical fluid offers a convenient reaction that improves properties. These properties directly relate to improved transport of the reactants, since the dilution coefficient of the dense gas is a quantity that is on the order of magnitude greater than in the liquid state. Changes in reaction rates and by-product of the reaction obtained in the vicinity

-6kritického bodu směsí a paliva se mohou tudíž dosahovat při vyšších lychlostech a dokonce za účasti rozdílných reakčních složek.Thus, the -6-critical point of the blends and fuel can be achieved at higher lych speeds and even with the participation of different reactants.

Byly pozorovány takové rozdíly transportních vlastností, které se odlišovaly 3 až 4 řády od veličiny v blízkosti T^t . Tvorba určitých vedlejších produktů je nad kritickou teplotou výhodná na základě přírůstků tlaku, zatímco takové reakce, které vytvářejí kapalinu, mají omezené reakční rychlosti. Reakční rychlostí se významně nezvyšují, protože se zdokonalují termofyzikální Mastnosti. Přirozeně rozdílné reakční složky si začínají konkurovat a posunují profily koncentrace produktu. Za normálních okolností zvyšování tlaku plynného systému neovlivňuje chemické Mastností. Ideální plyny zůstávají ideální i při zvyšování tlaku. Van der Waalsovy plyny udržují mírnou interakci. Avšak kritické tekutiny mají detailní bohatost, která se může vysvětlovat pouze na základě odstranění místních vázacích interakcí.Differences in transport properties were observed which differed from 3 to 4 orders of magnitude close to T ^ t. The formation of certain by-products is advantageous above the critical temperature on the basis of pressure increments, while such liquid-forming reactions have limited reaction rates. Reaction rates do not increase significantly as thermophysical greases are improved. Naturally different reactants begin to compete and shift product concentration profiles. Under normal circumstances, increasing the pressure of the gaseous system does not affect chemical grease. Ideal gases remain ideal as pressure increases. Van der Waals gases maintain a slight interaction. However, critical fluids have detailed richness that can only be explained by removing local binding interactions.

PokusyAttempts

Směsi vody a motorové nafiy se nalévají do vzduchotěsné, vysokotlaké komory a ohřívány při rychlosti ohřevu 2°C za minutu. Voda má hustotu přibližně 1 gram/cm3 pod kritickou teplotou 374°C s kritickým tlakem přibližně 3 250 psi (tj. přibližně 22,4 MPa). Motorové naftové palivo obsahuje složky se širokým rozsahem molekulové hmotnosti a jako takové nemá dobře stanoMtelnou kritickou teplotu.The water / diesel mixtures are poured into an airtight, high pressure chamber and heated at a heating rate of 2 ° C per minute. The water has a density of about 1 gram / cm 3 below a critical temperature of 374 ° C with a critical pressure of about 3,250 psi (i.e., about 22.4 MPa). The diesel fuel contains components with a wide molecular weight range and as such does not have a well-established critical temperature.

Při provádění prvního pokusu byl vytvořen stálý tlak 2 000 psi (tj. 13,79 MPa) a směs byla ohřívána pod Tc vody na 400°C. Při 2 000 psi (tj. 13,79 MPa) a 400°C je tíak příliš nízký a teplota příliš vysoká na to, aby se voda udržovala v kapalném stavu. Na stále kapalném naftovém palivu se vytvářel hustý plyn a nebylo pozorováno žádné úplné smíchání.In a first attempt was made constant pressure 2000 psi (i.e. 13.79 MPa), and the mixture was heated under Tc of water to 400 ° C. At 2000 psi and 400 ° C, the tico is too low and the temperature too high to keep the water in a liquid state. Dense gas was formed on the still liquid diesel fuel and no complete mixing was observed.

Skutečnost, že naftové palivo udržuje své kapalné Mastnosti při 400°C, něco vypovídá o jeho nadkritické teplotě. Přidávání většího množství tepelné energie do motorového naftového paliva bez účasti vody by přerušilo mnoho vazeb před převedením do kombinace hustého plynu a těžkých usazenin.The fact that the diesel fuel maintains its liquid grease at 400 ° C is indicative of its supercritical temperature. Adding more thermal energy to the motor oil without water would break many bonds before converting to a combination of dense gas and heavy deposits.

Při provádění druhého pokusu byl udržován tlak 3 000 psi (tj. 20,685 MPa), přičemž směs byla ohřívána při rychlosti ohřevu 2°C za minutu. Při 363°C se překvapivě obě tekutiny úplně smíchaly a vytvořily nadkritickou tekutinu. Je důležité poznamenat, že tato fázová změna se projevila pod nadkňtickými podmínkami jak vody, tak i nafty jako samostatných tekutin.In a second experiment, a pressure of 3000 psi was maintained while the mixture was heated at a heating rate of 2 ° C per minute. Surprisingly, at 363 ° C, both fluids were completely mixed to form a supercritical fluid. It is important to note that this phase change manifested itself under supercritical conditions of both water and diesel as separate fluids.

Druhý pokus ukázal, že úloha tlaku byla rozhodující ve vztahu k reakční chemii.The second experiment showed that the role of pressure was decisive in relation to reaction chemistry.

Rozpouštěcí síla vody se zvyšuje v řádech veličiny ve specifickém rozsahu tlaku a teploty.The water solubility increases in magnitudes of magnitude over a specific pressure and temperature range.

00 «00 «

• 0 »• 0 »

0 00 0

0 · • 0 · ··0 · 0 · ··

9 8· ·9 8 · ·

9 99 09 99 0

0 0 0 · 00 0 0 · 0

0 0 · ·0 0 ·

00 >00>

-ΊPro účely prověření znaků tohoto parametru tlaku na podstatu nadkritické chemie byl proveden třetí pokus. Tlak byl zvýšen na 4 000 psi (tj. 27,58 MPa) a teplota v reakční nádobě se opět zvyšovala při rychlosti ohřevu 2°C za minutu. V tomto případě se teplota obou nadkritícky míchaných kapalin zvýšila na 378°C. Nadkritická teplota míchání se zvýšila z 363°C na 378°C v důsledku zvýšení tlaku o 1 000 psi (tj. 6,895 MPa). Tento kontraintuitivní trend dokazuje, že existuje optimální bod tlaku a teploty pro danou směs vody a paliva a tento vztah fázové stability je předmětem pokračujícího výzkumu.A third attempt was made to verify the features of this pressure parameter on the nature of supercritical chemistry. The pressure was increased to 4000 psi (27.58 MPa) and the temperature in the reaction vessel was increased again at a heating rate of 2 ° C per minute. In this case, the temperature of both supercritically stirred liquids was raised to 378 ° C. The supercritical stirring temperature increased from 363 ° C to 378 ° C due to a pressure increase of 1000 psi. This contraintuitive trend proves that there is an optimum pressure and temperature point for a given water / fuel mixture and this phase stability relationship is the subject of ongoing research.

Uvedené pokusy dokazují, že palivový vstřikovací systém naftového motoru pracující v rozsahu 4 000 psi (tj. 27,58 MPa) a teplotě 400°C bude poskytovat významné výhody. Jedna výhoda spočívá v tom, že vyšší teplota bude zkracovat zpoždění vznětu a bude podávat tepelný obsah do spalovacího procesu. Expandování nadkritické palivové směsi do ohřívaného vzduchu ve válci zajišťuje lepší směšování a spalování na molekulové úrovni a eliminuje čas, který se jinak vyžaduje pro vypařování kapiček. Využití tepla výfukových plynů pro dosahování požadovaných teplot vytváří termodynamickou regeneraci, která přidává několik procent k výkonnosti cyklu motoru spolu se souvisejícími zlepšeními emisí jako výsledek rychlejšího, dokonalejšího spalováni.These experiments demonstrate that a diesel fuel injection system operating at 4000 psi and 400 ° C will provide significant benefits. One advantage is that a higher temperature will reduce the ignition delay and feed the heat content into the combustion process. Expansion of the supercritical fuel mixture into the heated air in the cylinder ensures better mixing and combustion at the molecular level and eliminates the time that is otherwise required for droplet evaporation. The use of exhaust heat to achieve desired temperatures creates thermodynamic regeneration, which adds several percent to engine cycle performance along with associated emission improvements as a result of faster, more complete combustion.

Pozorování nadkritického míchání v kombinaci s dalšími opatřeními vykazujícími užitečný vliv vody na spalovací charakteristiky nabízí určité strategie pro dokonalejší spalování uhlovodíkových paliv. Bez jakéhokoli výhradního omezení mezi tato paliva patří benzín, motorové naftové palivo, těžké destiláty, těžký topný olej (bunker C), kerosin, zemni plyn, ropa, asfalt nebo nějaký jiný materiál obsahující uhlík, jako je biomasa. Všechny tyto uhlovodíkové agregace se mohou zdokonalovat směšováním s vodou v nebo blízko nadkritických podmínek. Na základě toho existuje možnost provádění nových rafínérských postupů pro reformulovánt paliva na základě uvážlivého řízení tlaku, teploty a podílu vody.The observation of supercritical mixing in combination with other measures showing the beneficial effect of water on combustion characteristics offers certain strategies for better combustion of hydrocarbon fuels. Without limitation, these fuels include gasoline, diesel fuel, heavy distillates, heavy fuel oil (bunker C), kerosene, natural gas, oil, asphalt, or some other carbon-containing material such as biomass. All of these hydrocarbon aggregates can be improved by mixing with water under or near supercritical conditions. Accordingly, there is the possibility of implementing new refining processes for fuel reformulation based on careful management of pressure, temperature and water content.

Palivové vstřikovací systémy ve vysokorychlostních spalovacích motorech vstřikují tekutiny při vysokém tlaku v rychlém sledu, a každý takový vstřik se musí provádět ve velmi krátkém časovém úseku. Vstřikovací periody se konají v řádu jedné milisekundy a množství vstřikovaného paliva se odměřuje podle různých schémat. Ve skutečnosti všechny tyto systémy s tlakovými pulsy spoléhají na nestlačitelnost kapalné fáze. Vyžadují se velmi malé pohyby při provádění malých volumetrických změn v případě husté kapalné fáze. Navíc tlakové pulsy seFuel injection systems in high-speed internal combustion engines inject fluids at high pressure in rapid succession, and each such injection must be performed within a very short period of time. The injection periods take place in the order of one millisecond and the amount of fuel injected is measured according to different schemes. In fact, all these pressure pulse systems rely on liquid phase incompressibility. Very small movements are required to make small volumetric changes in the dense liquid phase. In addition, the pressure pulses are

-8provádějí v případě kapalin při rychlosti zvuku v kapalné fázi, což obecně představuje více než8 in the case of liquids at the speed of sound in the liquid phase, which generally represents more than

000 metrů za sekundu.000 meters per second.

Tyto malé volumetrické změny se celkově provádějí s pomocí fyzikálních prostředků, v nichž vačkový hřídel vodí píst včeipadle tak, aby se zvyšoval tlak v uzavřeném prostoru. Zvyšování tlaku závisí na velmi těsných vůlích kluzných součástí, které zabraňují unikání tekutiny svým přesným kluzným lícováním.These small volumetric changes are generally made by means of physical means in which the camshaft guides the piston in the rocker so as to increase the pressure in the enclosure. The pressure increase depends on the very tight clearances of the sliding components, which prevent leakage of fluid by their precise sliding fit.

Navíc lze uvést, že ve skutečnosti vnější těsnicí součásti všech vstřikovacích systémů obsahují uhlíkové materiály jako je viton, buna N, teflon, plast apod. Žádný z těchto materiálů není schopen vydržet takovou teplotu, která se předpokládá pro nadkritické vstřikování směsi vody a paliva. Proto existuje nutnost uplatněni zvláštních prostředků pro ovládání pohybu bez potřeby kluzných těsnění nebo těsných vůlí.Moreover, in fact, the outer sealing components of all injection systems contain carbon materials such as viton, buna N, teflon, plastic and the like. None of these materials can withstand the temperature expected to supercritically inject a water / fuel mixture. Therefore, there is a need for special motion control means without the need for sliding seals or tight clearances.

Nadkritická směs nebude vykazovat stejný přenos tlakových vlastností jako kapalina. V řádu veličiny je stlačitelnější. Výsledkem toho je nutnost uplatňování alternativních strategii pro ovládání vstřikovaných dávek tekutiny. Toto dávkování je navíc komplikováno skutečností, že kluzná těsnění musí utěsňovat spíše plyn než tekutinu. V souvislosti s nadkritickou tekutinou je tudíž unikání velmi závažný problém.The supercritical mixture will not exhibit the same transfer of pressure properties as the liquid. It is more compressible in order of magnitude. As a result, alternative strategies are needed to control the injected dose of fluid. This dosing is further complicated by the fact that sliding seals have to seal gas rather than liquid. Thus, leakage is a very serious problem with supercritical fluid.

S odkazem na obr. 1 lze uvést, že vstřikovaě 10 obchází problém těsnění při vysokých teplotách na základě společného eliminování těsnění. Vstřikovaě 10 obsahuje vzduchotěsné pouzdro 12, v němž je umístěna magneticky ovládaná sestava 14 s jehlovým ventilem. Použitelným materiálem pro zhotovování pouzdra 12 je nerezavějící ocel s označením „174PH“ a toto pouzdro 12 je uzavřeno magnetickým ocelovým víkem 16, které je našroubováno na vrchu pouzdra 12 a je utěsněno měděným těsněním (není předvedeno). Magneticky ovládaná sestava 14 s jehlovým ventilem obsahuje magnetickou ocelovou kotvu 18, která má čtvercový tvar se zaoblenými rohy, jež lícují s vnitřním průměrem kiytu 12. Dolní konec sestavy 14 obsahuje čepový ventil 20, který za normálních okolností uzavírá otvor 2 hrotu vstřikovače. Čep 20 přesahuje z konce vstřikovací sestavy 10, na němž je vytvořen malý závit, a vstupuje do trysky vstřikovače, kde je udržován pružinou 24. Pružina 24 udržuje čep 20 ve styku s otvorem 22 tehdy, když je vstřikovač 10 v uzavřeném stavu. Dvouvrstvový solenoid s pribhžně 130 závity magnetického drátu 26 magnetické sestavy 14 je navinut kolem horní části vstřikovače 10. Magnetický drát 26 je izolován keramickým vláknem s označením „3M Nextel“. Horní část vinutí s magnetickým drátem 25 má délku přibližně 5 palců (tj. 12,7 cm).Referring to Fig. 1, the injector 10 bypasses the problem of sealing at high temperatures by jointly eliminating the seal. The injector 10 comprises an airtight housing 12 in which a magnetically actuated needle valve assembly 14 is disposed. A useful material for making the housing 12 is stainless steel "174PH" and the housing 12 is closed with a magnetic steel lid 16 which is screwed on top of the housing 12 and is sealed with a copper seal (not shown). The magnetically actuated needle valve assembly 14 comprises a magnetic steel anchor 18 having a square shape with rounded corners that are flush with the inner diameter of the kiytu 12. The lower end of the assembly 14 includes a pin valve 20 that normally closes the injector tip opening 2. The pin 20 extends from the end of the injection assembly 10 on which a small thread is formed and enters the injector nozzle where it is held by the spring 24. The spring 24 keeps the pin 20 in contact with the bore 22 when the injector 10 is closed. A two-layer solenoid with approximately 130 turns of the magnetic wire 26 of the magnetic assembly 14 is wound around the top of the injector 10. The magnetic wire 26 is insulated with a ceramic fiber designated "3M Nextel". The top of the magnetic wire winding 25 is approximately 5 inches (12.7 cm) long.

·· ·· φ φ « φ ·· φ φ « • Φ Φ <·· ·· φ ·.. • •..

ΦΦ Φ· • Φ φ φ φφ φ φ • · φ φΦΦ Φ · • Φ φ φ φφ φ φ • · φ φ

-9Magnetické ocelové víko 16 se šroubuje na strukturu tak, že mezi kotvou 18 a sestavou víka 16 zůstává mezera přibližně 0,030 palce (tj. přibližně 0,762 mm).The magnetic steel lid 16 is screwed onto the structure such that a gap of approximately 0.030 inch (i.e. approximately 0.762 mm) remains between the armature 18 and the lid assembly 16.

Vstřikovací sestava 10 se ovládá šířkou impulsu modulovaného 50 ampérového impulsu, jehož časování je seřízeno například ve vztahu ke klikovému hřídeli motoru. Časování a šířka impulsu se může měnit tak, aby bylo zajištěno ovládání počátku vstřikování a délka časového úseku vstřikování. Z důvodů ochrany proti korozi jsou všechny magnetické ocelové díly chráněny bezproudovým niklovým pokovením s tloušťkou povlaku od 300 do 600 mikropalců (tj. od 0,762 do 1,52 mikronů), které se provádí způsobem, jenž je v oblasti techniky pokovování dobře znám.The injection assembly 10 is controlled by a pulse width modulated 50 amp pulse, the timing of which is adjusted, for example, in relation to the engine crankshaft. The timing and pulse width may be varied to provide control of the start of the injection and the length of the injection period. For corrosion protection, all magnetic steel parts are protected by electroless nickel plating with a coating thickness of 300 to 600 microns (i.e., 0.762 to 1.52 microns), which is carried out in a manner well known in the art of plating.

Obr. 2 je schematické předvedení jednoho provedení podle přihlašovaného vynálezu, které využívá vstřikovač 10 nakreslený na obr. 1. Přívod paliva 30 a přívod vody 32 je připojen k dvoupístovému dávkovacímu čerpadlu 34, které dodává vodu a palivo do vstupního otvoru 35 vstřikovače 10. Čerpadlo 34 dodává vodu a palivo při vysokém tlaku přibližně 4 000 psi (tj. 27,58 MPa). Ohřívací plášť 36, který může být napájen elektřinou nebo ohříván trubkou pro přivádění horka (není předvedena) z výfukového potrubí motoru, ohřívá vstřikovač na teplotu přibližně 400°C. Hrot vstřikovače 10 je upraven pro vstřikování stejnorodé směsi paliva a vody do spalovací komory 48 motoru 40. Zdroj 42 elektrického proudu slouží pro napájení spirály 26 a jeho časování je seřízeno s ohledem na klikový hřídel 44 motoru 40 tak, aby dodávání paliva bylo pod kontrolou. Seřizovač teploty 46 udržuje provozní teplotu vstřikovače 10 tak, aby tekutina, která se v něm nachází, byla udržována v nebo blízko nadkritických podmínek.Giant. 2 is a schematic representation of one embodiment of the present invention using the injector 10 shown in FIG. 1. The fuel inlet 30 and the water inlet 32 are connected to a two-piston metering pump 34 that supplies water and fuel to the inlet port 35 of the injector 10. water and fuel at a high pressure of about 4000 psi (27.58 MPa). The heater jacket 36, which may be powered or heated by a heat supply pipe (not shown) from the engine exhaust manifold, heats the injector to a temperature of about 400 ° C. The injector tip 10 is adapted to inject a homogeneous fuel-water mixture into the combustion chamber 48 of the engine 40. The power source 42 serves to power the helix 26 and its timing is adjusted with respect to the crankshaft 44 of the engine 40 to control fuel delivery. The temperature adjuster 46 maintains the operating temperature of the injector 10 such that the fluid therein is maintained at or near supercritical conditions.

Kombinování účinnější rozpouštěcí síly nadkritické vody spolu s lepšími přechodovými vlastnostmi hustého plynu jsou potřebné z hlediska perspektivní chemické reakce. Zvýšené teploty podporují reformulační chemii, avšak rychlosti reakcí jsou vždy omezovány dífúzním koeficientem druhů ka od stejnorodého katalytického povrchu. Difuzní koeficient hustého, nadkritického plynu je o 3 až 4 řády veličiny vyšší než je tomu v případě typické kapaliny. V souladu s tím vysoký hustota plynu při těchto nadkritických tlacích udržuje hustotu na úrovni téměř 60% hustoty tekutého stavu, takže výsledný výkon může zůstat vysoký.Combining a more efficient dissolution force of supercritical water together with better transition properties of the dense gas are needed for a prospective chemical reaction. Elevated temperatures support reformulation chemistry, but reaction rates are always limited by species diffusion coefficient k from the homogeneous catalytic surface. The diffusion coefficient of dense, supercritical gas is 3 to 4 orders of magnitude higher than that of a typical liquid. Accordingly, the high gas density at these supercritical pressures maintains the density at nearly 60% of the density of the fluid state, so that the resulting power can remain high.

Nadkritická reakční chemie je zvláště hodnotná ve fřakcionačních kolonách, protože rozpustnost druhů je výraznou funkcí teploty a tlaku. Obecně lze konstatovat, že nadkritické tekutiny vykazují takové rozpustnosti, které jsou zcela nepravděpodobné v podkritických podmínkách. Například soli, jež jsou vysoce rozpustné v horké vodě, se stávají nerozpustnýmiSupercritical reaction chemistry is particularly valuable in fractionation columns because the solubility of species is a significant function of temperature and pressure. In general, supercritical fluids exhibit solubilities that are completely unlikely under subcritical conditions. For example, salts that are highly soluble in hot water become insoluble

-10při překročení úrovně kritické teploty a vylučují se. Naopak nerozpustné materiály jako uhlovodíky se při překročení určité kritické teploty a tlaku rozpouštějí snadněji.-10When the critical temperature level is exceeded and eliminated. In contrast, insoluble materials such as hydrocarbons dissolve more easily when a certain critical temperature and pressure is exceeded.

• ·* ·· · · • 4949

4 · · • · ·4 · · · · ·

444 49444 49

4 9 44 9 4

4 994 99

9 9 99 9 9

9 4 99 4 9

9494

4949

9 9 99 9 9

9 4 99 4 9

4 4 9 ·4 4 9 ·

9 9 99 9 9

9999

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předložená technologie má uplatnění jak pro mobilní, tak i pro stacionární zařízení. Palivový vstřikovací systém podle přihlašovaného vynálezu se může například používat ve spalovací komoře plynové turbiny nebo tryskového motoru, která se používá v leteckých, lodních, automobilních nebo stacionárních energetických zařízeních. Výsledkem využívám horka z výfukového systému pro ohřívání vstřikovače je cyklus regenerování horka, který odvádí využitelnou energii z výfukového systému a poskytuje přídavnou entalpii do spalovacího cyklu v blízkosti vrcholu kompresního zdvihu. Tato technologie se může rovněž využívat pro zpracovávání těžkých destilovaných paliv tak, aby se rozdílné molekulové hmotnosti podle volby extrahovaly v souladu s tlakovými a teplotními gradienty uvnitř nadkritické reakční nádoby. Tato technologie je rovněž využitelná v případě hořlavých pahv s vyšší molekulovou hmotností, než má kerosinové a naftové palivo, na základě vysoké rozpouštěcí schopnosti nadkritické vody. V dalším provedení se může zemní plyn převádět do nadkritické a reformované směsi, takže taková směs se stává hypergolickou směsí a samovzněcuje se v kompresním motoru bez potřeby řízeného vstřikování druhého paliva.The presented technology has application for both mobile and stationary devices. For example, the fuel injection system of the present invention may be used in a combustion chamber of a gas turbine or jet engine that is used in aircraft, ship, automobile or stationary power equipment. The result of using exhaust from the exhaust system to heat the injector is a heat recovery cycle that dissipates the usable energy from the exhaust system and provides additional enthalpy to the combustion cycle near the peak of the compression stroke. This technology can also be used to process heavy distilled fuels such that different molecular weights are optionally extracted in accordance with pressure and temperature gradients within the supercritical reaction vessel. This technology is also applicable to flammable muds with a higher molecular weight than kerosene and diesel fuels due to the high solubility of supercritical water. In another embodiment, the natural gas can be converted into a supercritical and reformed mixture such that the mixture becomes a hypergolic mixture and spontaneously ignites in the compression engine without the need for controlled injection of the second fuel.

V dalším provedení vynalezený palivový vstřikovací systém používá pružnou membránu, která tvoří strukturu v podobě měchu pro utěsňování směsi při vysokém tlaku a teplotě. Vačka ovládá pohyb ventilu, který provádí svou činnost prostřednictvím pružné membrány.In another embodiment, the fuel injection system of the invention uses a flexible membrane that forms a bellows structure to seal the mixture at high pressure and temperature. The cam controls the movement of the valve that performs its action through the resilient diaphragm.

Claims (22)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Látková kompozice obsahující směs 5 až 70% vody a uhlovodíku, vyznačující se tím , že směs vody a uhlovodíku je blízko kritického bodu, takže taková směs je ve stejnorodé, jediné fázi.A fabric composition comprising a mixture of 5 to 70% water and hydrocarbon, characterized in that the mixture of water and hydrocarbon is near the critical point, such that the mixture is in a uniform, single phase. 2. Látková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím , že směs má teplotu 363°C a tlak je nad 3 000 psi (tj. 20,685 MPa).The fabric composition of claim 1, wherein the mixture has a temperature of 363 ° C and a pressure above 3,000 psi. 3. Látková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím , že teplota směsi je v rozsahu od 363°C do 400°C a tlak je v rozsahu od 3 000 psi do 4000 psi (tj. od 20,685 MPa do 27,58 MPa).The fabric composition of claim 1, wherein the temperature of the mixture is in the range of 363 ° C to 400 ° C and the pressure is in the range of 3000 psi to 4000 psi (ie, from 20,685 MPa to 27,58 MPa) . 4. Látková kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím , že uhlovodíkem je uhlovodíkové palivo.4. The composition of matter of claim 1 wherein the hydrocarbon is a hydrocarbon fuel. 5. Palivový systém, vyznačující se tím , že má strukturu, která obsahuje směs vody a uhlovodíkového paliva, přičemž tato směs je blízko kritického bodu, takže řečená směs je ve stejnorodé, jediné fázi, a která dále obsahuje prostředky pro dodávání této směsi do spalovací komory.5. A fuel system comprising a structure comprising a mixture of water and a hydrocarbon fuel, the mixture being near a critical point such that said mixture is in a uniform, single phase and further comprising means for supplying the mixture to a combustion plant. chambers. 6. Palivový systém podle nároku 5, vyznačující se tím , že struktura, která obsahuje řečenou směs, má vstřikovač, k němuž patří ventil pro dodávám této směsi do spalovací komory.6. The fuel system of claim 5, wherein the structure that comprises said mixture has an injector, including a valve for delivering the mixture to the combustion chamber. 7. Palivový systém podle nároku 6, vyznačující se tím , že dále obsahuje vysokotíaké dávkovači čerpadlo pro dodávání vody a uhlovodíkového paliva do vystřikovače.7. The fuel system of claim 6, further comprising a high pressure metering pump for supplying water and hydrocarbon fuel to the injector. 8. Palivový systém podle nároku 6, vyznačující se tím , že vstřikovač se ovládá elektricky pro účely dodávání paliva do spalovací komoiy.8. The fuel system of claim 6 wherein the injector is actuated electrically to deliver fuel to the combustion chamber. φφ φφφ φ φφ φφφ φ -129. Palivový systém podle nároku 8, vyznačující se tím , že spalovací komorou je spalovací komora motoru majícího klikový hřídel a elektrické ovládání vystřikovače reaguje na úhel klikového hřídele.-129. The fuel system of claim 8, wherein the combustion chamber is an engine combustion chamber having a crankshaft and the electrical actuator of the ejector responds to the crankshaft angle. • Φ φ φ · φ φ φ φ φ φ • φ φ φφ• Φ φ φ · φ φ φ φ φ φ • φ φ φφ 10. Palivový systém podle nároku 9, vyznačující se tím , že řečeným motorem je vznětový naftový motor.10. The fuel system of claim 9 wherein said engine is a diesel diesel engine. 11. Palivový systém podle nároku 9, vyznačující se tím , že řečeným motorem je zážehový motor se zážehem jiskrou.11. The fuel system of claim 9, wherein said engine is a spark ignition engine. 12. Palivový systém podle nároku 9, vyznačující se tím , že řečeným motorem je plynový turbinový motor.12. The fuel system of claim 9 wherein said engine is a gas turbine engine. 13. Palivový systém podle nároku 9, vyznačující se tím , že elektrické ovládám vstřikovače se provádí na základě modulace šířky impulsu.13. The fuel system of claim 9, wherein the electrical injectors are operated by pulse width modulation. 14. Palivový systém podle nároku 11, vyznačující se tím , že vstřikovací ventil se otvírá do sacího otvoru nebo škrticího tělesa zážehového motoru se zážehem jiskrou a že palivem je benzín, motorová nafta, alkohol, lehký palivový olej a jejich směsi.14. The fuel system of claim 11, wherein the fuel injector opens into the intake port or throttle body of the spark ignition engine, and the fuel is gasoline, diesel, alcohol, light fuel oil, and mixtures thereof. 15. Palivový systém podle nároku 9, vyznačující se tím , že ohřívání vstřikovače se provádí na základě využívání horka z výfuku motoru.15. The fuel system of claim 9, wherein the injector is heated by utilizing the heat from the engine exhaust. 16. Palivový systém podle nároku 15, vyznačující se tím , že dále obsahuje ohřívací trubku pro přenášení tepla z výfuku motoru do vstřikovače.16. The fuel system of claim 15, further comprising a heating tube for transferring heat from the engine exhaust to the injector. 17. Palivový systém podle nároku 6, vyznačující se tím , že vstřikovač obsahuje pružnou membránu, která vytváří měchové utěsnění směsi vody a uhlovodíku, a dále obsahuje mechanickou vačku pro řízení pohybu vstřikovacího ventilu.17. The fuel system of claim 6, wherein the injector comprises a resilient diaphragm that forms a bellows seal of the water / hydrocarbon mixture, and further comprises a mechanical cam for controlling the movement of the injector. • 4 ··• 4 ·· -1318. Palivový vstřikovací systém pro pec hořákového systému elektrárny, vyznačující se tím , že obsahuje prostředky pro vstřikování směsi vody a uhlovodíkového paliva do hořákového systému, přičemž tato směs je blízko kritického bodu, takže řečená směs je ve stejnorodé, jediné fázi.-1318. A fuel injection system for a furnace burner system of a power plant, comprising means for injecting a mixture of water and hydrocarbon fuel into the burner system, wherein the mixture is near a critical point such that said mixture is in a uniform, single phase. 19. Palivový systém podle nároku 6, vyznačující se tím , že dále obsahuje elektrické prostředky pro ohřívání vstrikovače.19. The fuel system of claim 6, further comprising electrical means for heating the injector. 20. Palivový systém, vyznačující se tím , že má zdroj vody, zdroj uhlovodíkového paliva, dvoutekutinové, vysokotlaké dávkovači čerpadlo s omezeným tlakem mající vstupní otvor připojen ke zdroji vody a zdroji uhlovodíku a mající výstupní otvor; prostor ve vstřikovací, který je propojen s výstupním otvorem čerpadla a do kterého se přivádí voda a uhlovodíkové palivo pod vysokým tlakem, kdy tento prostor ve vstřikovači obsahuje ohřívací prostředky pro ohřívání směsi vody a uhlovodíkového paliva a kdy tento prostor ve vstřikovači díle obsahuje ovládací ventil pro řízené vypouštění směsi vody a uhlovodíkového paliva, přičemž teplota a tlak směsi vody a uhlovodíku je blízko kritického bodu, takže taková směs je ve stejnorodé, jediné fázi.20. A fuel system comprising a water source, a hydrocarbon fuel source, a two fluid, high pressure, limited pressure metering pump having an inlet port connected to a water source and a hydrocarbon source, and having an outlet port; an injection chamber which communicates with the pump outlet port and receives water and hydrocarbon fuel at high pressure, the injection chamber comprising heating means for heating the water / hydrocarbon fuel mixture, and wherein the injection chamber includes a control valve for controlled discharge of the water-hydrocarbon fuel mixture, wherein the temperature and pressure of the water-hydrocarbon mixture is near a critical point such that the mixture is in a uniform, single phase. 21. Palivový systém podle nároku 20, vyznačující se tím , že dále obsahuje spalovací motor, do kterého se řečená směs přivádí a kteiý má klikový hřídel, a že ovládací ventil se uvádí do činnosti v reakci na úhlovou polohu klikového hřídele.21. The fuel system of claim 20, further comprising an internal combustion engine to which said mixture is fed and having a crankshaft, and wherein the control valve is actuated in response to the angular position of the crankshaft. 22. Palivový systém podle nároku 21, vyznačující se tím , že motorem je zážehový motor se zážehem jiskrou.22. The fuel system of claim 21, wherein the engine is a spark ignition engine. 23. Palivový systém podle nároku 21, vyznačující se tím , že motorem je kompresní vznětový motor.23. The fuel system of claim 21, wherein the engine is a compression ignition engine. 24. Palivový systém podle nároku 20, vyznačující se tím , že směs se přivádí do plynového turbinového motoru elektrárny.24. The fuel system of claim 20, wherein the mixture is fed to a gas turbine engine of a power plant. • 4• 4 4 · ·4 · · 4 44 4 44 ♦·44 ♦ · 4 4 4 44 4 4 4 -1425. Palivový systém podle nároku 20, vyznačující se tím , že teplota směsi vody a uhlovodíkového paliva je nad 363°C a tlak je v rozsahu od 3 000 psi do 4 000 psi (tj. od-1425. The fuel system of claim 20, wherein the temperature of the water / hydrocarbon fuel mixture is above 363 ° C and the pressure is in the range of 3000 psi to 4000 psi (i.e. 20,685 MPa do 27,58 MPa).20.685 MPa to 27.58 MPa).
CZ20002238A 1998-12-18 1998-12-18 Water and fuel above-critical composition and fuel system CZ20002238A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20002238A CZ20002238A3 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Water and fuel above-critical composition and fuel system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20002238A CZ20002238A3 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Water and fuel above-critical composition and fuel system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20002238A3 true CZ20002238A3 (en) 2001-01-17

Family

ID=5471029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20002238A CZ20002238A3 (en) 1998-12-18 1998-12-18 Water and fuel above-critical composition and fuel system

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20002238A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU743921B2 (en) Supercritical water fuel composition and combustion system
AU745701B2 (en) Engine system employing an unsymmetrical cycle
Durst et al. A new type of internal combustion engine based on the porous-medium combustion technique
US4696638A (en) Oil fuel combustion
US6779513B2 (en) Fuel injector for an internal combustion engine
CN101387229B (en) Bi-fuel engine using hydrogen
CN101532437B (en) Bi-fuel engine using hydrogen
US6793693B1 (en) Method for utilizing a fuel by using exothermic pre-reactions in the form of a cold flame
US20060107586A1 (en) Supercritical diesel fuel composition, combustion process and fuel system
US20110209686A1 (en) Low octane fuel for gasoline compression ignition
JPH10153149A (en) Fuel heating device in engine using heavy oil as fuel
EP4051889A1 (en) An internal combustion engine and ignition system with a pre-chamber
KR20020050760A (en) Sub-critical water-fuel composition and combustion system
JP4323325B2 (en) Fuel injector for an internal combustion engine
EP2076714B1 (en) Energy release/conversion device
CZ20002238A3 (en) Water and fuel above-critical composition and fuel system
EP1064344A1 (en) Supercritical water fuel composition and combustion system
KR100519601B1 (en) Burning system and manufacturing method of emulsion-type fuel
CA2873110A1 (en) Method and system to improve atomization and combustion of heavy fuel oils
Fujimoto et al. Research of PCCI Combustion in Doshisha University
Kopyev et al. Characteristics of sub-standard liquid hydrocarbons combustion when interacting with superheated steam jet

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic