Новая электроогневая технология экологически чистого сжигания любых веществ и отходов. Последнее изменение. [ 28.01.03 г.]

Главная страница Статьи и разработки Ссылки в сети Возврат в cписок

Д.т.н., профессор, чл.-корр. Российской Экологической Академии

Дудышев В. 12.01.03 г

В статье обоснованы важность и перспективы совершенствования огневых технологий, в частности, путем применения новой электроогневой технологии чистого сжигания любых веществ и газов с использованием электрических полей в качестве катализатора горения. Рассмотрено применение новой технологии в теплоэнергетике, тепловых двигателях транспорта, установках огневой утилизации отходов и др. Автором показано, что новая технология позволяет не только интенсифицировать процессы горения, но и повысить их управляемость (температуры, градиента теплопроводности, давление газов и прочее.) Делается вывод о ее перспективности при решении острейших энергетических и экологических проблем цивилизации. /1-26/.   Надеемся, что данная статья вызовет интерес широкого круга читателей: специалистов в области огневых и тепловых технологий, физиков, экологов, и просто читателей, интересующихся новыми научными идеями. ИЛЛЮСТРАЦИИ К СТАТЬЕ   Статья снабжена многочисленными иллюстрациями для пояснения сущности и сфер применения новой огневой технологии. На рис.1 показаны типовые экспериментальные установки электроогневого сжигания веществ рис.1а)-блок- схема установки; На рис. 1 б) показано фото действующей экспериментальгной установки по изучению процессов воздействия электрического поля на процесс горения веществ и очистки отходящих газов. (масштаб 1:10).   На фото видны : 1.слева -печь с высокольтным электродом сверху корпуса печи; 2. красная вертикальная колонна электрогневой очистки (дожига ) токсичных газов в электрическом поле =.в центре фото = причем сверху колонны виден высокольтный электрод . слева и справа колонны видны соединенные с ней газопроводы подвода-отвода токсичных газов 3.Регулируемая воздуходувка- она видна на фото . = справа сверху .Она предназначена для отвода очищенных токсичных газов и соединена газопроводом с красной колонной . 4 Внизу на фото показан регулируемый высоковольтный источник напряжения источник электрического поля), соединенный высокоовольтными проводами с печкой и с колонной очистки токсичных газов.   На этой установке экспериментально установлено, что сочетание двух ступеней активизации горения ( в печи и колонне) обеспечивает идеальную очистку токсичных газов про горении любых токсичных веществ и отходов.   На рис. 2 показан новый экологически чистый двигатель для автотранспорта.   Здесь рис.2а)- блок -схема нового ДВС; рис.2 б)- конструкция нового ДВС. На данной блок схеме показаны основные узлы этого нового ДВС с направленным давлением газов на поршень . В частности, в нем реализованы много изобретений автора: использованы гибридная свеча зажигания - электростатическая форсунка 5, электростатический насос топлива 7, реализован новый режим объемного воспламенения топливной смеси "искра с дискового электрода 5-а на поршень 2-а".   Благодаря регулированию напряженности электрического поля от высоковольтного источника напряжения 8 можно регулировать угол опережения воспламенения топливной смеси и давление газов на поршень в рабочем такте работы ДВС. На рис. 2 б) показана упрощенно в объеме конструкция предлагаемого энергетически и экологически совершенного ДВС .. На нем видны камера сгорания , поршень, клапаны, одноэлектродная свеча зажигания - и совмещенная с ней электростатическая топливная форсунка- по центру- сверху. В центре камеры сгорания .- видно объемное воспламенение топливной смеси при возникновении искры с торцевого электрода на поршень.   На рис.3 показана блок- схема теплоэнергетической установки по использованию отходов нефтепереработки в качестве топлива для котельных установок.   На рис. 4 приведена блок-схема установки по экологически чистому обезвреживанию токсичных отходов. Состав элементов и узлы этих устройств пояснены в тексте статьи и на самих рисунках. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ - ЭТО СЛЕДСТВИЕ НЕЭФФЕКТИВНОГО СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ     Острота экологических проблем в мире нарастает, грозя перерасти в глобальную экологическую катастрофу. Главной причиной загрязнения атмосферы в больших городах, является в первую очередь несовершенство огневых технологий (теплоэнергетики, тепловых машин, двигателей транспорта, сжигание отходов ...). Уже доказано, что их вклад в загрязнение атмосферы планеты приближается к 70-80%./1,2/. Под огневыми технологиями понимают любые технологии сжигания топлив, веществ, газов. Огневые технологии наиболее распространены в мире. Без огневых технологий немыслима современная цивилизация. Теплоэнергетика и транспорт, металлургия и пищевая промышленность, нефтегазоперерабатывающая и химическая промышленность, огневое обезвреживание отходов - вот далеко их неполный перечень. Запуск космического корабля, и движение автомобиля, взрыв, газовая плита в квартире - это тоже наглядные примеры огромного разнообразия огневых технологий, основанных на процессах горения веществ и газов.   Поэтому пока человечество не усовершенствует огневые технологии, то до тех пор глобальные экологические проблемы решить невозможно. В статье описана и раскрыта для понимания новая технология экологически чистого и эффективного сжигания любых топлив и отходов. Почему экологам трудно защитить природу   Современная методология и технология решения экологических проблем состоит в анализе степени и источников загрязнения окружающей среды (экологический мониторинг). И в их очистке ( атмосферы, воды и почвы, используемых в технологиях, или загрязненных вследствие несовершенства технологий, от токсичных компонент (питьевой и сточных вод, выхлопных и отходящих газов, и т.д.) в случае превышения в них предельно допустимых концентраций токсичных веществ. К сожалению, пока методы измерения огромного спектра токсичных веществ, выделяемых в атмосферу при горении веществ, а тем более методы их утилизации, объективно сложны , дороги, несовершенны. Даже при идеальной технике измерения атмосферного загрязнения продуктами горения - это неэффективно, поскольку это уже борьба со следствиями из-за несовершенства огневых и других технологий, а не с причинами загрязнения атмосферы. Экологическая и энергетическая эффективность известных огневых технологий   Известно, что пока реальная эффективность преобразования химической энергии топлива в процессе горения низка. Например, в тепловых двигателях она пока составляет не более 25%, эффективность преобразования тепловой энергии в электроэнергию на теплоэлектростанциях не превышает 40%. А если учесть затраты энергии на добычу, переработку и доставку топлива потребителям, то суммарный КПД существующих огневых технологий (тепловых машин и установок) составит не более 10-15%! Это значит, что больше половины химической энергии топлива переходит в тепло и в разнообразные токсичные вещества и отходящие газы, отравляющие атмосферу планеты, и создающие кислотные осадки, глобальный "парниковый" эффект, грозящий потеплением климата, вселенным потопом, и окончательным отравлением живой природы. Таким образом, вклад несовершенной энергетики в загрязнение природы составляет 70-80%! Как очистить атмосферу планеты, особенно городов и мегаполисов мира, когда из выхлопных труб транспорта и дымовых труб производственных предприятий вылетают вещества и газы с химическим составом, превышающим половину таблицы Менделеева, и в количествах уже сопоставимых с объемами оставшегося чистого воздуха планеты?   Таким образом, пока человечество не научится эффективно и экологически чисто сжигать вещества и газы, атмосфера планеты будет грязной, и в не далеком будущем непригодной для жизни. Таким образом, пока мы не разберемся по-настоящему с процессами горения и преобразования в пламени химической энергии веществ в тепловую энергию, и далее, в другие полезные виды энергии (электрическую, механическую, световую), нам не решить глобальные экологические проблемы. А времени на это остается все меньше …. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ПРОБЛЕМЫ КЛАССИЧЕСКИХ ОГНЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ   Горение-это одно из самых сложных известных человеку явлений. С научной точки зрения, горение - это цепная реакция последовательного дробления частиц топлива на все более мелкие заряженные радикалы, это и физико-химические процессы преобразования химической энергии межмолекулярных связей, это и физические процессы преобразования энергии на молекулярном и атомном уровнях, в тепло и свет, и многие другие процессы, протекающие одновременно.   Со школьной скамьи известно, что горение это процесс взаимодействия топлива с окислителем с выделением тепловой и световой энергии. В высшей школе добавляют к этому определению следующее: “а также скрытой энергии химических связей отходящих газов”. Процессы горения изучают и совершенствуют ученые и специалисты самых различных профилей (химики, физики, теплоэнергетики, теплофизики...) Известны фундаментальные исследования цепных реакций горения, проведенные русскими учеными Семеновым Н.Н. Зельдовичем Я.Б.. и многими их последователями. Можно с уверенностью сказать, что процесс горения до конца не понимает никто в мире. Поскольку в противном случае эффективность (КПД) огневых технологий, установок и их экологическая чистота не была бы так низки, а загрязнение атмосферы планеты не было бы так велико.   До сих пор интенсивность горения топлива повышают преимущественно посредством воздушного дутья в зону горения, т.е. заведомо увеличивают объем отходящих токсичных газов в атмосферу. Вопросы ПО ГОРЕНИЮ на "засыпку"   Зададим несколько наивных на первый взгляд вопросов. Зачем вообще нужен для горения веществ окислитель (воздух или кислород)? Можно ли обойтись без традиционного окислителя вообще? Как начинается и происходит процесс горения? Неясных вопросов в физике горения очень много Как, например, регулировать температуру и интенсивность горения. Можно ли управлять теплопроводностью пламени, как упорядочить тепловое движение частиц в пламени и в нагретых отходящих газах и к чему это приведет? Есть и еще одна проблема горения. Это сами углеводородные топлива, используемые в современных тепловых процессах. Еще великий русский ученый Д.И. Менделеев афористически утверждал, что использовать нефть, все равно, что топить печь денежными ассигнациями.   Поскольку углеводородные топлива являются сложными химическими веществами, а пока процессы горения несовершенны, то в процессе их горения образуется целый “букет” других попутных веществ и токсичных газов, бесцельно уносящих неиспользованную внутреннюю энергию топлива в атмосферу, которые и отравляют нашу планету.   Известно, что идеальное топливо - это водород. Горение водорода в кислороде практически идеально чисто. Но пока технология получения водорода и кислорода дорогостоящая, а процесс его горения взрывоопасен, поэтому водородные тепловые машины и технологии не нашли массового применения, а в качестве топлив по-прежнему повсеместно применяют органические вещества и газы. Физическая сущность новой электроогневой технологии /1,25/   Так каким же образом можно сжечь углеводородное топливо экологически чисто?   И как реализовать на практике такую экологически чистую огневую технологию? Краткий ответ таков: необходимо создать такие условия горения органического топлива, ввести такой катализатор горения, при которых энергия химических межмолекулярных и внутримолекулярных связей органического топлива практически полностью высвобождается. И превращается в энергию электромагнитного излучения, например, в световую и тепловую энергию без образования промежуточных экологически вредных веществ и газов, после чего данным направленным и сконцентрированным электромагнитным излучением с использованием эффектов отражения и концентрации электромагнитных волн эффективно нагревают рабочее тело, например, воду, либо превращают электромагнитное излучение непосредственно в электроэнергию. В этом случае возникает новая возможность регулирования температуры пламени и предельно снизить объем окислителя, т.е. вообще создать горение органики при минимальном объеме отходящих газов/1-4/.   Возможно ли в принципе такое "чистое" горение органических веществ и газов c использованием в качестве "катализатора -электрического поля? Да, возможно, но при правильно выбранных параметрах этого поля. Точнее, если правильно “приручить” гигантские Кулоновские силы электрического поля путем .взаимодействия электрически заряженных частиц топлива, окислителя и отходящих газов с силовыми линиями электрического поля. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ   Устройство для осуществления способа (рис.1 а)) содержит корпус 1 с электроизолированными от корпуса плоскими электродами 2. 9 (они могут размещены как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Или в этих обоих комбинациях). Электроды 2 размещены на противоположных внутренних стенах камеры горения 3. Устройство снабжено смесителем 4 с устройством подачи 5 топливной смеси в зону горения. Одновременно устройство 5 выполняет функции электрического воспламенения смеси. Описываемое устройство снабжено воздушным трактом 6, содержащим активизатор окислителя 7, присоединенный по цепи управления к регулятору 8 (управление степени активизации окислителя), а воздуховодом 9 к смесителю 4. На конце воздуховода возможно размещение вихревого устройства (на фигуре не показано). Устройство снабжено также топливным трактом 10, содержащим активизатор топлива 11 и регулятор 12 активизатора и расхода топлива, причем блок 11 присоединен топливопроводом к смесителю 4. Устройство снабжено электрическим активизатором горения 14, содержащим высоковольтный преобразователь 15 напряжения и частоты, присоединенный по цепи управления к своему регулятору 16. Электрический выход блока 15 присоединен к одному из электродов2, а второй выход надежно электрозаземлен контуром заземления 15. Отметим, что высоковольтный провод с выхода блока 15 к электроду 2 размещен в полом электроизоляторе, который не показан на рис.1. Устройство снабжено датчиком токсичности газов 18, присоединенном на вход оптимизатора режима 19, который является системой управления для взаимосвязанного регулирования всех параметров горения. Для этого выход оптимизатора режима 19 присоединен на входы управления регуляторов 8, 12, 16.   Устройство работает следующим образом. Вначале подают активизированные окислитель О1 через воздушный тракт 6, активизатор 7 и воздуховод 9 в смеситель 4. Затем подают в тот же смеситель 4 активизированное топливо Т1 через топливный тракт 10 и активизатор 11. В смесителе 4 готовят топливную смесь, которую распыляют и одновременно воспламеняют искрой от блока 5. В камере горения 3 пламя и отходящие газы обрабатывают сильным переменным электрическим полем, образованным от блока 14 в зазоре между электродами 2. В процессе горения пламени измеряют токсичность отходящих газов специальным датчиком токсичности 18. В зависимости от текущей токсичности взаимосвязано регулируют посредством оптимизатора режима 19 параметры горения пламени. Конкретно, через регулятор 6 изменяют расход окислителя и степень его активизации, через регулятор 12 изменяют расход топлива и степень его активизации, а через регулятор 16 изменяют напряженность и частоту переменного электрического поля от блока 14 в камере горения 2. Отметим, что электрическое поле в камере горения 3, конкретнее в зазоре между электродами 2, каталитически воздействует не только на факел пламени, но и на отходящие газы. Сущность этого процесса состоит в том, что электрическом поле многократно ускоряются процессы дробления и окисления радикалов топлива и молекул токсичных окислов.. В результате взаимосвязанного регулирования всех перечисленных выше параметров достигается более полное и интенсивное "чистое""сжигание любого топлива. Фото экспериментальной установки показано на рис. 2 НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ   Наши опыты и исследования многогранного влияния электрического и высокочастотного электромагнитных полей на процесс горения подтвердили реализуемость таких практически идеальных условий горения топлива и веществ /1,2,23-25/. В качестве катализаторов горения в пламени различных веществ нами использовались маломощные постоянные и переменные(знакопостоянные и знакопеременные) электрические поля с напряженностью от 1 кВ/см и выше. А также электромагнитные высокочастотные поля малой мощности с частотой тепловых колебаний молекул в факеле (мощностью порядка 0,1-1% тепловой мощности пламени сжигаемого органического топлива).   Форма факела пламени в электрическом поле разительно отличается от его формы при обычном горении. Факел становится почти плоским, что экспериментально подтверждает повышение интенсивности сгорания веществ в зоне горения при таком способе интенсификации горения. Причем, чем выше напряженность электрического, тем выше интенсивность горения и очистки токсичных газов ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЕЙ В НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ   Из термодинамики и теории горения известно, что в обычном процессе горения оптимальное соотношение массы окислителя, например, воздуха, и топлива составляет примерно 16:1. В наших опытах исследования горения веществ в электрическом поле показали, что экологически чистое горение углеводородного топлива (мазута, солярки )достигалось и при дефиците окислителя (например, при соотношении массы окислителя и топлива 1:1). Для практиков это означает, что имеется реальная возможность снижения объема отходящих газов любых тепловых машин в 10-15 раз при сохранении их прежней мощности. При этом, как показывают опыты, из состава отходящих газов вообще устранялись сажа, углеводороды. Окиси углерода, азота в опытах снижались в 4-8 раз, а светимость пламени увеличивалась в 5-10 раз. Данные проведенных экспериментов по сути экспериментально подтверждает гипотезу о возможности эффективного экологически чистого горения как процесса прямого преобразования химической энергии органического топлива в энергию электромагнитного излучения факела пламени (включая тепловой и оптический диапазоны), с устранением экологически вредных токсичных компонент в отходящих газах в результате многократной интенсификации процесса горения под действием электромагнитных катализаторов. Введенные в электроогневую технологию операции по регулируемой активизации окислителей топлива (одновременный или раздельный) обеспечивают дополнительное улучшение процесса горения. Особенно при сжигании тяжелых топлив и водо-топливных эмульсий, что проверено нами экспериментально. ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ(ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ)ПОЛЕЙ   Особенно эффективно совместное воздействие на процесс горения обработка пламени сжигаемой активизированной топливной смеси переменным электрическим полем. Благодаря введению операции регулирования всех параметров горения (расхода топлива, окислителя, степени их активизации и интенсивности горения ) по информации о токсичности выходных отходящих газов удается достичь эффективное горение практически всех известных топлив и отходов. Наши опыты показывают также эффективность сочетания операций обработки самого пламени, отходящих газов и воздуха (окислителя) переменным электрическим полем для эффективной очистки отходящих газов. Сущность такой дополнительной очистки отходящих газов состоит в дроблении частиц сажи и дымности электрическими силами переменного поля, а также в доокислении некоторых токсичных окислов в среде озонированного окислителя.   Энергозатраты на активизацию горения пламени сильными электрическими полями малы и не превышают 1-3 процентов от тепловой энергии факела пламени. Достоинством данного изобретения является его универсальность применения для сжигания любых горючих веществ благодаря расширению диапазона регулирования параметров электрического поля (напряженности и частоты), особенно в режиме их взаимосвязанного регулирования. Сущность каталитического воздействия переменного электрического поля на процесс горения пламени состоит в эффективном разрыве дипольных радикалов топлива. активизированным (дипольным) окислителем, а также в более лучшем перемешивании слоев горящего пламени с окислителем, благодаря устранению двойного электрического слоя на границе факела пламени. Таким образом, данное техническое решение благодаря своим существенным отличиям от аналогов позволяет достичь новые положительные эффекты. А именно, расширение сферы применения известного электроогневого способа на процессы сжигания любых горючих веществ, а также позволяет существенно повысить управляемость процесса горения пламени.   Отметим также, что в опытах по сжиганию органических топлив в сильных электрических полях регулирование температуры факела пламени и его светимости достигалось при неизменном расходе топлива и окислителя, изменением параметров электрополевого катализатора горения (напряженности и частоты) продольного электрического (электромагнитного) поля. Вращение и стабилизацию факела пламени получали поперечным вращающимся электрическим полем, изменение высоты факела пламени осуществляли продольным электрическим полем.   Проведенное нами исследование убедительно доказывает, что именно электрическое поле, прямо воздействующее на пламя, и эмиссия потока электронов (идеальный тип окислителя) в пламя могут наиболее эффективно интенсифицировать процесс горения и сделать его экологически чистым и безвредным для человека и для окружающей среды!   Причем экспериментально уже показано, что требуемые энергозатраты на создание и регулирование этого электрического поля и потока электронов для интенсификации и экологизации горения весьма малы по сравнению с энергией горения и составляют доли процента от энергии пламени. Таким образом, как ни парадоксально, наши опыты убедительно доказывают, что лучшие “окислители” и катализаторы горения - это не избыточный воздух и кислород, а электрон и электрическое поле!. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПЛАМЕНИ И ТЕПЛОВОГО ПОТОКА /1/.   Удивительно и другое. Как показали наши эксперименты, электрическое поле может служить не только эффективным катализатором горения, но и регулятором его интенсивности, может управлять даже вектором теплопроводности. Опытами показано, что регулированием параметров этого поля можно управлять и температурой пламени и градиентом теплопроводности пламени.    Интересные результаты экспериментов получились при измерении полной теплоты сгорания одного и того же количества топлива при обычном способе сжигания топлива и с использованием электрических катализаторов горения, даже при дефиците окислителя. В последнем случае энергия горения топлив возрастает почти в 1,5 раза, что объясняется нами как более полное выделение химической энергии топлива в электромагнитное излучение, в то время как ранее, при обычных способах сжигания, химическая энергия органического топлива использовалась неполностью и оставалась в виде скрытой суммарной химической энергии межмолекулярных связей многочисленных токсичных отходящих газов, выбрасываемых тепловыми установками в атмосферу. На основании проведенных экспериментов можно предположить, что по-видимому, удельные теплоемкости веществ при данном способе их сжигания на 20-50 % выше, чем при обычном способе их сжигания. В этой новой физике горения и состоит суть новых электроогневых технологий. На способы управления и интенсификации процессов горения веществ в электрическом поле мною уже получены патенты на изобретения РФ/3-12/. Некоторые особенности распыления, воспламенения и горения органического топлива в электрических полях   Мы обсудили еще далеко не все потенциальные возможности и преимущества новой электроогневой технологии для различных сфер техники. Расскажем об этом подробнее.   Одной из характерных особенностей новой электроогневой технологии является эффекты озонирования окислителя, электростатического распыления и электростатического впрыска электрически заряженных частиц топлива и окислителя с образованием в камере сгорания тончайшего топливо-воздушного “тумана” на молекулярном уровне. Естественно, такое тонкое распыление топлива способствует его более легкому испарению, воспламенению и сгоранию, особенно в среде озонированного окислителя. Физически механизм электростатического дробления топлива объясняется силовым Кулоновским взаимодействием отталкивания электрически одноименно заряженных капель (частиц) топлива друг от друга с их прогрессирующим дроблением и соответственным уменьшением массы и электрического заряда. Как показали эксперименты, степень дробления топливных капель (частиц) зависит от первоначального электрического потенциала зарядки топлива и первоначальных размеров капель (частиц) инжектируемого топлива, зависящих в свою очередь от конфигурации и размеров топливной форсунки, и давления в топливопроводе тепловой машины.   Одновременно, введенное в зону распыления или (и) горения, например, в камеру сгорания двигателя, катализирующее электрическое поле, образованное двуполярными высоковольтными потенциалами, ускоряет Кулоновскими силами электрически заряженные частицы топлива и окислителя к противоположному электрическому потенциалу, подведенному например, к поршню двигателя, т.е. выполняет функцию электростатического насоса, что позволяет наряду с практически идеальным распылением топлива и перемешиванием его с окислителем, снизить давление в топливопроводе, упростить и усовершенствовать системы впрыска и воспламенения топливной смеси в тепловых машинах и установках, например, в двигателях внутреннего сгорания, в котельных установках. Их внедрение приведет к дополнительному улучшению энергетических и экологических показателей огневых технологий. По нашим сведениям, такие высокоэффективные электростатические топливные форсунки пока в технике неизвестны, и в тепловых машинах (инжекторных ДВС) до сих пор не применялись. Можно ли сжечь воду? Вода в качестве топлива! \26\   Еще более поразительные результаты опытов получились при подготовке и сжигании в электрическом поле топлива сильно разбавленного обычной водой. Например, жидкого органического топлива,(дизельного), эмульгированного на 60-80 % водой. Выделяемая в процессе горения такой смеси, суммарная энергия в виде тепла и света практически не изменилась, что объясняется, по-видимому, высвобождением энергии химических связей не только топлива, но и воды. В процессе экспериментов по сжиганию этой топливной эмульсии, ее вначале превращали посредством капиллярного электроосмоса и электростатического испарения и распыления на молекулярном уровне вначале в тончайший водо-топливный туман. С последующим расщеплением наэлектризованных полем дипольных молекул этой испаренной эмульсии в сильных электрических полях. С последующим эффективным электроогневом сжигании топливного газа в среде озонированного воздуха. Опыты показывают, что при таком механизме “холодного испарения” и диссоциации водо-топливной эмульсии, да и самой воды, электроэнергия вообще не расходуется(энергию на испарение и диссоциацию затрачивает электрическое поле, а теплота сгорания органического топлива лишь ускоряет (катализирует) этот процесс.   Редактор: Необходимо отметить, что электрическое поле не может затрачивать энергию. Если нет токов проводимости, то источник поля не уменьшает разность потенциалов. Отсюда вывод о принципиальной возможности получения НЕОГРАНИЧЕННО ВЫСОКОЙ эффективности подобных энергосистем. Далее автор пишет об этом, как о "непонятном явлении".   Пока до конца непонятно, почему превращение воды и водо-топливной эмульсии в “холодный туман” и разрывание молекул эмульсии и воды электрическое поле производит для нас практически бесплатно при минимуме потребляемой энергии. Электрическая мощность высоковольтного преобразователя напряжения на создание сильного электрического поля составляет всего от нескольких ватт до десятков ватт. Как показали опыты, электропотреблении высоковольтного источника практически не изменяется при правильном шунтировании электрическим полем факела пламени (через воздушный промежуток). Потребление тока практически не возрастало также и в зависимости от режима распыления топлива и его горения (размеров пламени, интенсивности горения...) Единственное условие эффективной работы постоянного электрического поля в качестве электростатического насоса-распылителя топлива и катализатора горения топливной смеси - это его напряженность в зоне распыления топлива и в зоне горения пламени и достаточная электронная эмиссия в поток топливной смеси. В этом режиме работу по созданию электростатического давления и электростатическому дроблению частиц и молекул топлива и воды совершают могучие Кулоновские силы отталкивания одноименно заряженных капель воды. А тепловое движение горящих и дробящихся в пламени радикалов топлива и воды лишь препятствует их химическому соединению в зоне горения вновь в молекулы воды, и способствует протеканию именно физической цепной реакции горения водорода в пламени.   Поэтому выделяемая в пламени дополнительная световая и тепловая энергия от сгорания полученного водорода из молекул воды в озонированном кислороде в пламени не снижает суммарную энергию горения смеси топлива с водой, а повышает ее. Таким образом, использование электрических и электромагнитных полей в качестве сильнейших катализаторов горения органических топлив и любых веществ открывает огромные перспективы совершенствования огневых технологий. И позволяет не только создать экологически чистые огневые технологии. И создать на основе данной электроогневой технологии новые эффективные тепловые машины и установки, с к.п.д. до 70-80%. За счет более полного преобразования химической энергии горючих веществ в тепловую и световую энергии. Пути радикального совершенствования тепловых машин или о новом механизме превращения тепловой энергии в механическую и кинетическую энергию/1,13,15,22,23/   Для ясного осознания причин крайне низкого кпд современных тепловых машин, который и привел во многом, цивилизацию к экологической катастрофе, нужно разобраться с их общим принципом работы и причиной неэффективного использования в них тепловой энергии, получаемой от сжигания топлива.   Механизм превращения тепловой энергии, выделяемой от сжигания топлива, одинаков для всех известных тепловых машин и состоит в создании и преобразовании избыточного давления нагретого рабочего тела (газа, пара...) в специальных камерах этих машин в кинетическую энергию движения рабочего органа тепловой машины (поршня двигателя внутреннего сгорания, турбины авиационного двигателя, реактивной струи, истекаемой из сопла ракетного двигателя ...).   Известно также, что чем выше температура нагретого рабочего тела, например, газа, тем выше первоначальное давление в рабочей камере тепловой машины. Почему же кпд тепловых машин столь низок? Любой грамотный специалист в области теплофизики, термодинамики, тепловых машин четко ответит, что эффективность (КПД) преобразования тепловой энергии в механическую определяется вторым началом термодинамики и наиболее наглядно иллюстрируется тепловым циклом Карно. Согласно этих постулатов, КПД идеального теплового двигателя не зависит от рабочего вещества и конструкции двигателя, а определяется только температурами рабочего тела в начале и конце цикла, или иначе температурами нагревателя и холодильника тепловой машины, а реальный КПД тепловых машин ограничивается тепловой стойкостью материалов и несовершенством конструкций двигателей.   Однако известные термодинамические процессы и законы теплового движения частиц и молекул существенно изменяются в сильных электрических полях и открывают новые перспективы для совершенствования тепловых машин. Решение проблемы в общем виде формулируется кратко так: для повышения КПД тепловых машин необходим новый механизм перераспределения тепловой энергии в энергию направленного давления сжатого рабочего тела (газа, пара...) на рабочий орган тепловой машины, при минимальном давлении на боковые стенки рабочей камеры. Можно ли это осуществить практически? НОВЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ МАШИНОЙ /22/   Техническое решение, на первый взгляд, неосуществимо, но оно есть. Для перераспределения и упорядочения теплового движения (давления) молекул нагретого газа внутри замкнутого объема, а следовательно, и его температуры в определенном направлении, необходимо ввести в камеру сгорания тепловой машины постоянное электрическое поле и ориентировать электрическими Кулоновскими силами тепловые движения электрически заряженных и дипольных молекул расширяющихся рабочих тел (газа, пара ) вдоль силовых линий данного электрического поля. Нечто похожее происходит в широко применяемых, например, в жидкокристаллических ячейках электронных часов, ячейках Керра (электрооптический эффект) при периодическом наложении на них электрического поля, что приводит к развороту дипольных молекул вдоль вектора поля и изменению световой проводимости этих веществ.   Различие между этим известным в электрооптике явлением и нашим случаем есть. И состоит именно в том, что поляризованные молекулы газа остаются подвижными вдоль силовых линий электрического поля, в отличие от жидких кристаллов, что и приводит к перераспределению параметров тепловой энергии (давления, температуры и теплопроводности) дипольных молекул нагретого газа именно вдоль силовых линий поля. Естественно, степень упорядочения зависит от соотношения тепловой энергии частиц и напряженности электрического поля. Чем больше напряженность этого поля при первоначальной температуре рабочего тела, тем больше разница давлений на боковые стенки камеры и рабочий орган, например, поршень двигателя. Комбинацией трех знакопостоянных электрических полей по всем трем осям координат можно вообще затормозить тепловое движение поляризованных частиц нагретого газа, а, следовательно, существенно и быстро снизить его температуру и давление. В этом случае тепловая энергия нагретого газа скачком переходит в электромагнитное излучение.   Редактор: Исторически именно этот метод, то есть удержание плазмы электрическим полем был предложен в 1948 году Олегом Лаврентьевым, который имел всего 7 классов образования и служил в Вооруженных Силах в должности сержанта на Сахалине. После того, как Лаврентьев отправил Сталину письмо с фразой "Я знаю секрет водородной бомбы", он был вызван в Москву для того, чтобы он мог изложить свои идеи академикам. Его идеи не пропали, но схему электростатического удержания плазмы не использовали. (Журнал "ЭКСПЕРТ" №23, 18 июня 2001 г.) В 1950 году Сахаров и Тамм предложили схему тороидального магнитного термоядерного реактора, который пытаются развивать до сих пор. Почему? Это сложно, дорого и практически нереально…   Таким образом, введение сильных электрических полей в тепловые машины позволяет существенно повысить эффективность преобразования тепловой энергии рабочего тела в механическую и кинетическую энергию рабочих элементов машин путем направленного регулирования температуры и давления нагретого газа, например, в начале и конце рабочего хода поршня, т.е. улучшить их КПД. СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ НОВОЙ ЭЛЕКТРОГНЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ Практические приложения новых огневых и тепловых технологий-рис.2-4)   Новая технология не только крайне эффективна, но и универсальна и применима практически во всех сферах техники. Поэтому мы считаем, что дальнейшее развитие и внедрение этой новой технологии сжигания топливо и отходов крайне важны для радикального совершенствания всех тепловых машин и всех огневых технологий. В ограниченных рамках одной статьи невозможно подробно рассмотреть все предложенные мною перспективные технические решения на основе данной технологии/…/. Поэтому приведем только один яркий пример. Экологически чистый двигатель для автотранспорта(рис.2)   Поскольку наибольший экологический вред окружающей среде наносит транспорт, использующий тепловые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), то вначале обсудим пути их экологического и энергетического совершенствования. Несколько лет назад мною уже запатентован “Способ интенсификации работы ДВС”/18/. Новый ДВС описан в статье /13/.Позднее мною был изобретен и запатентован общий принцип управление давлением газов в тепловых машинах/22/. Сущность данных изобретений состоит во введении регулируемого электрического поля в камеры сгорания на все время работы двигателя через специальные одноэлектродные свечи зажигания(рис.2). В результате, достигается суммарный положительный эффект экологического, конструктивного и энергетического совершенствования ДВС: а именно- эффективное сжигание топлива и очистка выхлопных газов непосредственно в камерах сгорания двигателя, существенное усовершенствование систем впрыска топлива, распределения и электрозажигания топливной смеси. В таком "полевом" двигателе вообще устранен трамблер (либо его электронные аналоги), поскольку искрообразование и интенсивное воспламенение топливной смеси автоматически возникает между центральным электродом свечи, постоянно находящимся под высоким напряжением, и поршнем при подходе последнего к верхней “мертвой” точке, а регулирование угла опережения зажигания достигается изменением напряженности электрического поля. В результате мощного многоискрового зажигания происходит интенсивное воспламенение топливной смеси сразу по всему объему камеры, а электрическое поле, являясь мощным катализатором горения, интенсифицирует процесс сжигания смеси на рабочем такте двигателя и дожигания отходящих газов непосредственно в камерах сгорания на последующем выпускном такте работы двигателя. Это электрическое поле, направленное вдоль оси поршней в камерах сгорания, служит и преобразователем тепловой энергии газов в механическую энергию поршней теплового двигателя, поскольку ориентирует тепловое движение расширяющихся газов в его камерах сгорания на рабочем такте ДВС именно вдоль оси поршней, что приводит к перераспределению тепловой энергии и увеличению давления этих газов именно на поршни, что значительно улучшает эффективность преобразования тепловой энергии от сгорания топлива в механическую энергию движения поршня (теоретически в два –три раза), т.е. вдвое--втрое повышая кпд классического теплового двигателя, доводя его до 70-80%.   Электрическое поле, введенное в камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания обеспечивает также существенную экономию топлива (до 30% - 40%) при сохранении его рабочих характеристик за счет тонкого электростатического распыления и электризации топлива, озонирования окислителя, вследствие глубокого дожига углеводородных компонент топлива горящей смеси и отходящих выхлопных газов. Данный метод позволяет эффективно регулировать температуру сжигания смеси в камерах при сохранении требуемой компрессии в цилиндрах, например для минимизации образования окиси азота в выхлопных газах. В результате, вообще отпадает необходимость во внешних дорогих устройствах очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, при одновременном улучшении экологической чистоты выхлопных газов. Дополнительная электроогневая, и мокрая аэрозольная водо-щелочная обработка этих газов позволит окончательно очистить ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ транспорта, работающего на тепловых двигателях/6,9,14-16/.   Экспериментально показана работоспособность такого экологически чистого двигателя в двухтактном и четырехтактном вариантах, снижение на порядок и более всех токсичных компонент в выхлопных газах, повышение полезной мощности двигателя на 20-30 % при одновременном снижении расхода топлива.   Таким образом, практическое применение новой электроогневой технологии может оказать революционизирующее влияние на развитие двигателестроения и повышение экологичности и эффективности транспорта, работающего на тепловых двигателях.   Мною запатентованы также и многие другие технические решения по совершенствованию на основе данных технологий для котельных установок, факельных установок, газотурбинных и реактивных двигателей и многих других тепловых машин и установок, позволяющие повысить их эффективность при одновременном существенном улучшении их экологических показателей. Для примера использования данной технологии в теплоэнергетике показана диаграмма операций технологии электроактивирующей переработки и чистого сжигания отходов нефтепереработки, используемых в качестве топлива в котельных установках(рис.3). На рис. 4 проведена блок- схема установки по чистому огневому обезвреживанию любых токсичных отходов данным методом. К сожалению, ограниченные рамки одной статьи не позволяют более подробно рассказать обо все этих изобретениях, однако автор готов осуществить это в последующих публикациях. В Ы В О Д Ы: 1. Существующие методы решения экологических проблем и организации экологической и природоохранной деятельности малоэффективны, поскольку направлены на поиск и устранение следствий, а не причин экологического загрязнения среды обитания человека и природы нашей планеты. 2. В статье раскрыты истинные причины глобальных экологических проблем,состоящие именно в несовершенство технологий получения и преобразования энергии. 3. Использование сильных электрических и электромагнитных полей малой мощности в качестве катализаторов горения позволяет существенно (на порядки) улучшить экологические показатели огневых технологий и устройств, их реализующих. Т.е. реализовать "чистое "сжигание топлив и отходов и "чистую" теплотехнику. 4. Применение электрических и электромагнитных полей в огневых технологиях позволяют существенно повысить эффективность преобразования химической и тепловой энергии топлива в механическую и электрическую энергии. 5. Электроогневая технология позволяет осуществить принципиально новые способы управления процессом горения, и многими тепловыми и кинетическими процессами (давления, теплопроводности, температуры...), то есть существенно улучшить КПД тепловых машин. 6. Новая электроогневая технология является универсальным методом решения экологических и энергетических проблем цивилизации и радикального усовершенствования техники( транспорта, котельных, установок нефтегазовой переработки,установок огневой утилизации отходов и т.д.). Список научных трудов и изобретений по новой чистой электроогневой технологии сжигания топлив и отходов 1..Дудышев В.Д. “Электроогневая технология=-эффективный путь решения энергетических и экологических проблем” ж-л “Экология и промышленность России”, №3/97 2.Дудышев В.Д., “Как спасти цивилизацию и природу от глобального экологического загрязнения ?” “Экология и промышленность России” №11/97г. (статья о применении электроогневой технологии для чистого сжигания любых отходов) 3. Дудышев В.Д. “Способ управления горением пламени”. Патент РФ № 2071219 с приоритетом от 19.04.94г., (базовый электроогневой метод) 4. Дудышев В.Д. Способ интенсификации и управления горением пламени “. Патент РФ № 2125682 с приоритетом от 06.06.95г. (развитие электроогневого метода) 5. Дудышев В.Д. ”Способ электроогневого сжигания отходов и мусора”. Патент РФ №2117870 с приоритетом от 6 июня 95 г. (базовое изобретение по применению изобретений п.3,4 данного списка) 6.Дудышев В.Д. ”Способ электроогневой очистки отходящих газов”. Патент РФ № 2125168 с приоритетом от 15.11.95 г. 7.Дудышев В.Д. Способ интенсификации горения пламени в топке котельной установки. Патент РФ № 2079766 с приоритетом от 14.06.95 г.(электроогневой метод) 8.Дудышев В.Д. “Способ снижения токсичности выхлопных газов автотранспорта”. Патент РФ №2117179 .с приоритетом от 20.02.96 г. (электроогневой метод). 9.Дудышев В.Д. Новый метод экологически чистого сжигания веществ как радикальный путь решения глобальных экологических проблем - в сборн. докл на П Международном конгрессе “Окружающая среда для нас и будущих поколений :экология, бизнес и права человека в новых условиях”, Россия, Самара ,1997 г 10. Дудышев В.Д. Новый электроогневой метод сжигания отходов -в сборн. докл на Ш Международном конгрессе “Окружающая среда для нас и будущих поколений :экология, бизнес и права человека в новых условиях”, Россия, Самара ,1998 г. 11. Дудышев В.Д. Проблемы экологического образования и воспитания молодежи -в сб. Докладов 2 Международной научно-практической конференции “Педагогическая деятельность как культурная деятельность” Россия, Самара, апрель 1999 г. 12. Дудышев В.Д Экологическая безопасность автотранспорта” -в ж-ле “ЭКиП” №5/97 г. 13. Дудышев В.Д. Перспективные технические разработки и изобретения по экологическому усовершенствованию автотранспорта в ж-ле “ЭКиП” № 12/98 г 14. Дудышев В.Д. Проблемы и пути экологического совершенствования отечественного автотранспорта в ж-ле “ЭКиП” №11/98 г. 15. Дудышев В.Д. Пат. РФ №1404664 Способ очистки ВГ ДВС – электроогневая очистка и электрофильтр на выходе ДВС 16. Дудышев В.Д. Новая электроогневая технология интенсификации процессов горения -докл на Междунар. Научно-практической конференции “Экология больших городов”М.,1997 г. 17. Дудышев В.Д. "Способ внутренней очистки выхлопных газов ДВС" Патент РФ № 2165031 (способ обеднения топливной смеси бензин ..ДВС – вихревая проставка под карбюратор 18. Дудышев В.Д. "Способ интенсификации работы ДВС" Патент РФ № 2135814 – введение электр. поля в камерах сгорания, электростатическая свеча –форсунка- 26 пунктов в формуле 19. Дудышев В.Д. "Способ снижения токсичности ВГ ДВС и устройство для его осуществления"- Пат. РФ № 2132471 =электроогневая технология –дожиг топливной смеси на выходе ДВС 20. Дудышев В.Д. "Способ интенсификации и управления горением пламени" Пат. РФ № 2125682 = Запатентовано электростатическое распыление топлива, и применение в качестве катализаторов горения -продольного и поперечного вращающихся эл. полей. 21. Дудышев В.Д. "Способ управления тепловой машиной" Патент РФ № 2134354 . аннотация: В наиболее общем виде запатентован способ интенсификации и управления горением топливной смеси в камерах сгорания ДВС путем перераспределения давления и управление давлением газов на поршень. К.п.д. мотора возрастает в 1,5-2 раза 22. Дудышев В.Д. "Экологически чистый ДВС" статья в ж-ле "Новые технологии" №2/2001 г. г. Самара 23. Дудышев В.Д. "Электроогневые технологии" статья в ж-ле "Новые технологии" №3/2001 г. г. Самара 24. Дудышев В.Д. "Новые электроогневые технологии" -продолжение статьи в ж-ле "Новые технологии" №4/2001 г., г. Самара 25. Дудышев В.Д. "Новая электрическая технология бесконтактного тушение пламени и предотвращения его возгорания" статья в ж-ле Новые технологии " № 9/2002 г. г. Самара 26. Дудышев В.Д. "Новый эффект холодного испарения и диссоциации жидкостей на основе капиллярного электросмотического эффекта " в ж-ле "Новые источники энергии "№12/2002 г. Санкт- Петербург. Примечание. Рисунки на подготовке ...

Кратко об авторе данной статьи

Справка

Дудышев Валерий Дмитриевич - 49 лет, д.т.н. ,профессор Самарского технического университета , чл.-корр. РАН(экология), ученый - революционер и одновременно ученый - энциклопедист, специалист по быстрому выявлению противоречий и парадоксов в науке и технике и выдвижению идей для их устранения, изобретатель с особым тонким чутьем и нетрадиционным решением глобальных проблем цивилизации в области естествознания, экологии, космонавтики, энергетики и прочих., профессиональный изобретатель. Опубликовал уже более 300 статей и докладов, и имеет много интересных изобретений в разных сферах техники, порядка 200 зарегистрированных изобретений (а.с. и патентов). Основатель многих новых научных направлений - в глобальной экологии , в нетрадиционной энергетике, в огневых технологиях, в тепловых и электрических машинах и многих иных областях техники и науки.. Им разработана новая общая теория природных явлений, в которой по новому объяснены все природные явления на основе электромагнитных Солнечно-Земных связей, природного электричества и открыты их взаимосвязь с практически всеми природными явлениями и единый энергетический механизм через единый электромагнетизм и природную электромеханику. Предложены пути управления природными явлениями ,в частности по предотвращению ураганов, землетрясений вулканов и прочего.

© Дудышев В. 2003 г.