RU133433U1

RU133433U1 - INSTALLATION OF ELECTROMAGNETIC TREATMENT OF WATER-FUEL EMULSIONS

Info

Publication number: RU133433U1
Application number: RU2013123103/05U
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Столбов; Юрий Александрович Прокудин; Алексей Владимирович Зиновьев; Сергей Викторович Емельянцев; Юрий Михайлович Щекочихин; Владимир Григорьевич Чирков; Юрий Александрович Кожевников; Михаил Николаевич Фильков; Александр Григорьевич Чижиков; Марина Юрьевна Росс
Original assignee: Николай Васильевич Столбов; Юрий Александрович Прокудин; Алексей Владимирович Зиновьев; Сергей Викторович Емельянцев
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-10-20

Abstract

Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий, включающая проточную камеру для топлива с расположенными внутри нее постоянными шарообразными магнитами, отличающаяся тем, что постоянные шарообразные магниты имеют разный диаметр, при этом проточная камера состоит из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками; установка содержит расходную емкость, соединенную трубопроводом через фильтр и гидронасос с проточной камерой, внешний электромагнит, источник постоянного напряжения и блок управления электромагнитом, подключенный к электромагниту и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульса, усилитель и электронный ключ, подключенный к источнику постоянного напряжения.Installation of electromagnetic processing of water-fuel emulsions, including a flow chamber for fuel with permanent spherical magnets located inside it, characterized in that the permanent spherical magnets have different diameters, while the flow chamber consists of a magnetically permeable cylindrical body with inlet and outlet nozzles; the plant contains a supply tank connected by a pipeline through a filter and a hydraulic pump with a flow chamber, an external electromagnet, a constant voltage source and an electromagnet control unit connected to the electromagnet and including a master oscillator connected in series, an impulse shaper, an amplifier and an electronic key connected to a constant source voltage.

Description

Полезная модель относится к области приготовления многокомпонентных многофазных водосодержащих топливных эмульсий (ВТЭ) и может быть использовано для производства альтернативных видов топлива с улучшенными экологическими характеристиками для применения в теплоэнергетических установках и двигателях внутреннего сгорания.The utility model relates to the field of preparation of multicomponent multiphase water-containing fuel emulsions (VTE) and can be used to produce alternative fuels with improved environmental characteristics for use in thermal power plants and internal combustion engines.

Кинетика процесса горения жидких водосодержащих топлив в значительной степени определяется степенью дисперсности и однородностью распределения капель воды.The kinetics of the combustion process of liquid aqueous fuels is largely determined by the degree of dispersion and the uniformity of the distribution of water droplets.

Из предшествующего уровня техники известна система для приготовления ВТЭ (пат. РФ №2033851, МПК B01F 3/28, опубл. 30.04.1995), содержащая магистрали двух компонентов и магистраль эмульсии с насосом и гидродинамическим диспергатором, образующую замкнутый контур рециркуляции, связанный с магистралью первого компонента через диспергатор. Магистраль второго компонента снабжена насосом и гидродинамическим диспергатором. В системе используется гидродинамические диспергаторы, работа которых сопровождается значительными тепловыми потерями вследствие внутреннего трения в потоке жидкости.A prior art system is known for the preparation of VTE (US Pat. RF No. 2033851, IPC B01F 3/28, publ. 04/30/1995), containing lines of two components and an emulsion line with a pump and a hydrodynamic disperser, forming a closed recirculation loop connected to the line the first component through the dispersant. The line of the second component is equipped with a pump and a hydrodynamic dispersant. The system uses hydrodynamic dispersants, the operation of which is accompanied by significant heat losses due to internal friction in the fluid flow.

Известно, что высокой степени дисперсности и гомогенности ВТЭ можно добиться путем воздействия электромагнитных полей. В результате такого воздействия полнота окисления до конечных продуктов (CO₂ и H₂O), а также коэффициент преобразования химической энергии топлива в работу и теплоту и увеличиваются. При этом повышается энергетическая и экологическая эффективность работы котлоагрегатов и двигателей внутреннего сгорания.It is known that a high degree of dispersion and homogeneity of VTE can be achieved by exposure to electromagnetic fields. As a result of this effect, the completeness of oxidation to final products (CO ₂ and H ₂ O), as well as the coefficient of conversion of the chemical energy of the fuel into work and heat, increase. This increases the energy and environmental performance of boilers and internal combustion engines.

По технической сути, наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для магнитной обработки жидкости (а.с. №1388573, кл. F02M 27/04, опубл. 15.04.1988), содержащее внутреннюю проточную камеру для топлива с расположенными в ней шарообразными постоянными магнитами, размещенными неплотно, которые смещаются и поворачиваются под воздействием поля, создаваемого внешней обмоткой, на которую подается переменное электрическое поле.In technical essence, the closest to the proposed invention is a device for magnetic fluid treatment (AS No. 1388573, class F02M 27/04, publ. 04/15/1988), containing an internal flow chamber for fuel with spherical permanent magnets located in it placed loosely, which are shifted and rotated under the influence of the field created by the external winding, which is supplied with an alternating electric field.

Принципиальным недостатком известного устройства является отсутствие возможности оптимизировать режимы процесса магнитной обработки топлив, имеющих различный состав. При этом дополнительные энергетические затраты на получение ВТЭ требуемой дисперсности и гомогенности в случаях, когда компонентный состав отличается от того, на который спроектировано устройство магнитной обработки, могут быть значительными.The fundamental disadvantage of the known device is the inability to optimize the modes of the magnetic processing of fuels having a different composition. In this case, the additional energy costs for obtaining the VTE of the required dispersion and homogeneity in cases where the component composition differs from that for which the magnetic processing device is designed can be significant.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, состоит в обеспечении оптимизации условий проведения процесса электромагнитной обработки ВТЭ различного состава и увеличения качества и срока хранения ВТЭ за счет повышения степени дисперсности и равномерности распределения капель воды без дополнительных энергетических затрат.The problem to which the claimed technical solution is directed is to optimize the conditions for the process of electromagnetic processing of VTE of various compositions and increase the quality and shelf life of VTE by increasing the degree of dispersion and uniform distribution of water droplets without additional energy costs.

Техническим результатом, обеспечиваемым за счет применения предлагаемой установки, является повышение степени дисперсности и гомогенности ВТЭ, различающихся компонентным составом и соотношением компонентов, при одновременном уменьшении энергетических затрат на магнитную обработку. Для этого, в зависимости параметров исходной водно-топливной эмульсии, подбирают частоту, скважность и амплитуды импульсов внешнего электромагнитного поля добиваясь механического резонанса постоянных шарообразных магнитов определенного диаметра и, соответственно, изменения локального распределения внутренних магнитных полей, обеспечивающих эффективность обработки ВТЭ конкретного состава.The technical result provided by the use of the proposed installation is to increase the degree of dispersion and homogeneity of VTE, differing in component composition and ratio of components, while reducing energy costs for magnetic processing. To do this, depending on the parameters of the initial water-fuel emulsion, the frequency, duty cycle and pulse amplitude of the external electromagnetic field are selected to achieve mechanical resonance of permanent spherical magnets of a certain diameter and, accordingly, changes in the local distribution of internal magnetic fields, ensuring the efficiency of processing VTE of a specific composition.

Технический результат достигается тем, что установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий содержит проточную камеру для топлива, состоящую из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, внутри нее постоянными шарообразными магнитами разного диаметра, расходную емкость, соединенную трубопроводом через фильтр и гидронасос с проточной камерой, внешний электромагнит, источник постоянного напряжения, и блок управления электромагнитом, подключенный к электромагниту и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульса, усилитель и электронный ключ, подключенный к источнику постоянного напряжения.The technical result is achieved by the fact that the installation of electromagnetic processing of water-fuel emulsions contains a flow chamber for fuel, consisting of a magnetically permeable cylindrical body with inlet and outlet nozzles, inside it with constant spherical magnets of different diameters, a flow tank connected by a pipe through a filter and a hydraulic pump with a flow chamber , an external electromagnet, a constant voltage source, and an electromagnet control unit connected to an electromagnet and including been consistent coupled master generator, pulse generator, an amplifier and an electronic switch connected to a DC voltage source.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки электромагнитной обработки ВТЭ.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows the General scheme of the installation of electromagnetic processing VTE.

Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий, содержит расходную емкость 1, соединенную трубопроводом 2 через фильтр 3 и гидронасос 4 с проточной камерой для топлива 5, состоящей из магнитопроницаемого цилиндрического корпуса 6 с входным 7 и выходным 8 патрубками, внешний электромагнит 9, источник постоянного напряжения 11, и блок управления внешним электромагнитом 10, подключенный к электромагниту 9 и включающий в себя последовательно соединенные задающий генератор 12, формирователь импульса 13, усилитель 14 и электронный ключ 15, подключенный к источнику постоянного напряжения 11, внутри проточной камеры для топлива 5 расположены постоянные шарообразные магниты 16 разного диаметра.Installation of electromagnetic processing of water-fuel emulsions, contains a supply tank 1, connected by a pipe 2 through a filter 3 and a hydraulic pump 4 with a fuel flow chamber 5, consisting of a magnetically permeable cylindrical housing 6 with input 7 and output 8 pipes, an external electromagnet 9, a constant voltage source 11, and an external electromagnet control unit 10 connected to an electromagnet 9 and including a serially connected master oscillator 12, a pulse shaper 13, an amplifier 14, and an electronic key 15, connected to a constant voltage source 11, inside the flow chamber for fuel 5 there are permanent spherical magnets 16 of different diameters.

Установка электромагнитной обработки водно-топливных эмульсий работает следующим образом.Installation of electromagnetic processing of water-fuel emulsions works as follows.

Водно-топливную эмульсию (например смесь, приготовленную из дизельного топлива с добавлением 15% объема деионизованной воды) подают гидронасосом 4 из расходной емкости 1 по трубопроводу 2 через фильтр 3 в проточную камеру 5 через ее входной патрубок 7. Цилиндрический корпус 6 проточной камеры, выполненный из магнитопроницаемого материала, например, титана, нержавеющей стали, медного или алюминиевого сплава и др. неплотно заполнен постоянными шарообразными магнитами 16 разного диаметра, составляющего величину порядка 5-10% от внутреннего диаметра цилиндрической части корпуса 6. Проходя через проточную камеру 5, поток ВТЭ подвергается как механическому воздействию в результате изменения пути его прохождения из-за перемещения магнитов, вызванного периодическим изменением направления магнитного поля, создаваемого внешним электромагнитом 9, так и воздействию импульсного электромагнитного поля. Требуемый для эффективной гомогенизации ВТЭ режим электромагнитной обработки выбирают путем регулирования частоты задающего генератора 12. Также имеется возможность регулирования скважности импульсов напряжения, подаваемых через электронный ключ 15 от источника постоянного напряжения 11 с помощью программируемого формирователя импульсов 13, Усилитель 14 преобразует низкоточный сигнал, поступающий с формирователя импульсов 13, в сигнал достаточной для управления электронным ключом 15 амплитуды тока.A water-fuel emulsion (for example, a mixture prepared from diesel fuel with the addition of 15% of the volume of deionized water) is supplied by a hydraulic pump 4 from a supply tank 1 through a pipe 2 through a filter 3 to a flow chamber 5 through its inlet pipe 7. A cylindrical housing 6 of the flow chamber made made of magnetically permeable material, for example, titanium, stainless steel, copper or aluminum alloy, etc. is not tightly filled with permanent spherical magnets of 16 different diameters, amounting to about 5-10% of the inner diameter RA of the cylindrical part of the housing 6. Passing through the flow chamber 5, the VTE stream is subjected to both mechanical stress as a result of a change in its path due to the movement of the magnets caused by a periodic change in the direction of the magnetic field created by the external electromagnet 9, and the action of a pulsed electromagnetic field. The electromagnetic processing mode required for efficient homogenization of VTE is selected by adjusting the frequency of the master oscillator 12. It is also possible to control the duty cycle of voltage pulses supplied through an electronic switch 15 from a constant voltage source 11 using a programmable pulse shaper 13, Amplifier 14 converts a low-current signal from the shaper pulses 13, into a signal sufficient to control the electronic key 15 of the current amplitude.

Путем подбора частоты, скважности и амплитуды импульсов внешнего электромагнитного поля добиваются механического резонанса вращения постоянных шарообразных магнитов 16 определенного диаметра и изменение локального распределения внутренних магнитных полей, обеспечивающих эффективность обработки ВТЭ определенного состава.By selecting the frequency, duty cycle and the amplitude of the pulses of the external electromagnetic field, a mechanical resonance of rotation of the permanent spherical magnets 16 of a certain diameter and a change in the local distribution of internal magnetic fields, ensuring the efficiency of processing VTE of a certain composition, are achieved.

Claims

Installation of electromagnetic processing of water-fuel emulsions, comprising a flow chamber for fuel with permanent spherical magnets located inside it, characterized in that the constant spherical magnets have different diameters, while the flow chamber consists of a magnetically permeable cylindrical body with inlet and outlet nozzles; the installation comprises a supply tank connected by a pipeline through a filter and a hydraulic pump with a flow chamber, an external electromagnet, a constant voltage source and an electromagnet control unit connected to an electromagnet and including a master oscillator, a pulse shaper, an amplifier, and an electronic key connected to a constant source voltage.