Исследование эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вологодский государственный университет

Исследование эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля

Русаков Денис Олегович, бакалавр, студент

В данной статье рассмотрена проблема эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля. Проанализировано оборудование, применяемое для магнитной активации топлива. Сделан обзор его конструкции и результатов применения для огнетехнических агрегатов. На основе проведенного анализа автором разработана лабораторная установка и методика исследования влияния магнитного поля на газовое топливо. Представлены результаты проведенных испытаний. газовый топливо магнитный поле

В современных условиях при переходе к рыночным отношениям для решения проблемы энергосбережения и энергоэффективности значительное внимание уделяется снижению потребления топлива нефтяного и газового происхождения, ввиду повышения стоимости и снижения общемировых запасов. Одной из новых технологий в области энергосбережения является магнитная активация топлива.

В шестидесятых годах ученый Саймон Раскин установил, что существует такая конструкция активаторов топлива, благодаря которой обеспечивается улучшение показателей двигателей внутреннего сгорания. Для увеличения интенсивности разрыва углеводородных цепей в топливе, он использовал специальный магнитно-неодимовый сплав, описанный в работе [1].

На сегодняшний день такие отечественными фирмы, как КБ «Нитрон», ООО «Иннова-Орто», предлагают к применению большой спектр магнитных активаторов топлива. В их основу положены изменения, которые происходят в среде при её движении в магнитном поле. По данным изготовителей происходит полная очистка двигателей от копоти и кокса, предотвращается образования нагара на клапанах, поршневых кольцах, стенках цилиндров, уменьшается выброс вредных газов в атмосферу, снижается уровень шума и вибраций. Однако, несмотря на кажущуюся простоту конструкции устройств и доступность обработки, в эксплуатации далеко не всегда удается получить положительный эффект, заявленный производителем [2].

Известны устройства такие как, «Powermag», «Союзинтеллект», а также изобретения такие как, «ЭКОМАГ-10Г», «СТАТ-7», «Аппарат Помазкина», при этом все патенты на эти устройства утратили силу и не поддерживаются.

Одним из последних устройств в области магнитной обработки топлива является ОРТО-модификатор ОМТ-5 компании ООО «Иннова-Орто». Автопарки таких компаний как ООО «Авторемонт» г. Череповец, МУП «Автоколонна», г. Череповец, ООО «Барселона», г. Севастополь, ООО «СтройПуть», Вологодская область, ОАО «Белаз-Холдинг», провели испытания данного устройства. Результаты, зафиксированные различными актами и отзывами компаний, утверждают, что сократилось время запуска и прогрева двигателя в зимнее время, снизилась стартовая нагрузка на аккумулятор, улучшилась работа двигателя при пониженной температуре и повышенной влажности, снизился расход топлива на 15% и масла на 12%, уменьшилась дымность двигателя, увеличилась производительности труда на 7%.

Магнитный активатор «ОРТО-модификатор ОМТ-5», представленный производителем ООО «Иннова-Орто», соответствует требованиям ТУ 4591-005-90449293-2011 и признан годным к эксплуатации. Однако, при обзоре технического условия, не были выявлены общие положения и стандарты для магнитного активатора. Это говорит о том, что в настоящее время нет существующих нормативных документов, стандартизирующих устройство и их работу. Таким образом, дальнейшее изучение и разработка подобных активаторов топлива должны быть направлены на составление общих технических условий.

Для исследование влияния магнитного поля на свойства газа в процессе его горения был взят активатор топлива ОРТО-модификатор ОМТ-5.

Рисунок 1 Устройство для магнитной обработки сред ОРТО модификатор ОМТ-5: 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - штуцер для входа газа; 4 - штуцер для выхода газа; 5 - модуль магнита; 6 - зигзагообразный проточный канал; 7 - шайба; 8 - магнит

Согласно рисунку 1, устройство содержит корпус 1, с каждой стороны корпуса крепятся крышки 2 со штуцерами для входа 3 и выхода 4 газа из модификатора диаметром 8 мм. Источником магнитного поля являются модули магнитов 5, расположенные в корпусе. Благодаря специальному расположению модулей образуется зигзагообразный проточный канал 6. Модуль магнита 5 состоит из шайбы 7 и магнитного диска 8 [3].

Для дальнейшего исследование влияния магнитного поля на свойства газа в процессе его горения используется лабораторная установка.

В качестве топлива для лабораторной установки служит газовый баллон «Турист» для портативных газовых приборов. Один баллон для серии испытаний с использованием магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор, другой для испытаний немагнитных дисков из сплава медно-никелево. Состав газа: бутан, изобутан, пропан.

Соответствует ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления», соответствует европейскому стандарту EN 417, отвечает требованиям ISO 9001, ISO 14001.

На рисунке 2 показана лабораторная установка для исследования влияния магнитного поля на свойства газа.

Рисунок 2 Установка для исследования влияния магнитного поля на свойства газа: 1-газовая горелка; 2-штатив; 3- ОРТО-модификатор ОМТ-5; 4-газовый шланг; 5-кран с фиксатором; 6-газовый баллончик

Согласно рисунку 2, ОРТО-модификатор 3 при помощи шланга 4 подключен к газовому баллону 6 с одной стороны и к газовой горелке 1 с другой. В качестве удерживающего устройства для всей установки служит штатив 2.

Заявленная установка работает следующим образом. Поток обрабатываемого газа, поступающий из газового баллончика, через входной штуцер модификатора поступает в корпус, где происходит разделение на два потока. Потоки движутся навстречу друг другу и активно сталкиваются. Далее происходит разворот на заданный угол б. Таким образом, обрабатываемый газ движется зигзагообразно по проточному каналу и перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Далее поток турбулизируется за счет гидродинамического сопротивления, обусловленного формой проточного канала. В турбулентном потоке группы молекул интенсивно трутся и сталкиваются, что приводит к их частичному распаду, уменьшению вязкости и увеличению объемной доли газа, и, в конечном итоге, повышению активности топлива в окислительных реакциях. Газ, обработанный магнитным полем, через выходной штуцер выходит из корпуса и поступает в горелку [4].

Порядок работы на лабораторной установке для исследования влияния магнитного поля на свойства газа проходит в следующем порядке:

1. Установка магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор (немагнитных дисков из сплава медно-никелево) в шайбы модулей орто-модификатора ОМТ-5.

2. Формирование модулей, с образование проточного канала, и фиксация их в модификаторе.

3. Присоединение крышек и корпусу модификатора.

4. Присоединение регулятора с фиксатором к модификатору при помощи двух хомутов и отрезка шланга.

5. Присоединение горелки к модификатору при помощи двух хомутов и отрезка шланга.

6. Взвешивание газового баллона «Турист» электронными весами МИДЛ ЕНА251.

7. Занесение показаний весов в таблицу.

8. Присоединение газового баллона.

9. Закрепление горелки на штативе, с выставленной высотой.

10. Открытие клапана с фиксатором.

11. Одновременный поджиг и включение таймера времени.

12. Длительность горения три минуты.

13. Закрытие клапана.

14. Снятие баллона и взвешивание.

15. Занесение показаний весов в таблицу.

Испытания проводятся несколько раз. Далее, магнитные диски в модулях модификатора заменяются на немагнитные, и исследования повторяются в той же последовательности.

На рисунке 3 показан график изменения массы газового баллона при использовании магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор и немагнитных дисков из сплава медно-никелево в шайбах модулей орто-модификатора ОМТ-5.

Рисунок 3 График изменения массы газового баллона

По результатам проведенных испытаний выявлено, что предлагаемый орто-модификатор ОМТ-5 при использовании магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор позволяет более эффективно использовать газ для последующего применения, при этом расход сокращается на 12%.

Для описания формы и характера пламени используются схемы свободных факелов: ламинарного и турбулентного [4].

На рисунке 4а показан ламинарный факел в сравнении с факелом горелки, где использовались немагнитные диски в модулях модификатора.

Рисунок 4 Сравнение форм пламени: ) ламинарный факел с использованием немагнитных дисков б) турбулентный факел с использованием магнитных дисков

Согласно рисунку 4а, можно отметить яркую светимость пламени и заметно просматриваемый конусный фронт. Заметны и четкие границы пламени, характерные для ламинарной формы.

На рисунке 4б показан турбулентный факел в сравнении с факелом горелки, где использовались магнитные диски в модулях модификатора.

Согласно рисунку 4б, можно отметить, что нет четкого конусного фронта горения, при этом видны отдельные частицы факела, которые раздроблены пульсациями пламени. Процесс горения протекает по всему объему, просматривается повышенная интенсивность горения пламени по аналогии с результатами в работах [5, 6]. На рисунке 5 показано сравнительное пламя горелок с размерами при использовании магнитных и немагнитных дисков.

Рисунок 5 Сравнительное пламя горелок с размерами при использовании магнитных и немагнитных дисков

Таким образом, экспериментально получено, что применение магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор позволяет снизить расход топлива на 12%, при этом магнитное поле влияет на характер пламени.

Список литературы

1. Super Fuel Max FAQ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.o-fuel.ru/faq.html (дата обращения: 19.05.2016).

2. Устройство, принцип действия орто-модификатора ОМТ-5 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ortomod.com/index.php/en/principle-of-operation.html (дата обращения: 19.05.2016).

3. Патент RU№2452691 С1, МПК С 02 F 1/48. Устройство для магнитной обработки жидкости/ В.Н Юрченко (UA), И.Н Бойко (UA), И.А Дукачев (RU). №2011101482/05. Заявлено 17.01.2011. Решение о выдаче патента от 17.01.2011 г. Опубл. 10.06.2012 г., Бюл. № 16. 4 с.: ил.

4. Справочник газоснабжения. Глава 8. Характеристики горения газов. Принципы сжигания. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://fas.su/page-517.html (дата обращения: 30.05.2016).

5. Синицын, А.А. Пульсирующее горение // Энергия: экономика, техника, экология. 2007. № 1. С. 80.

6. Синицын, А.А. Исследование особенностей работы котла пульсирующего горения / А.А. Синицын, В.И. Игонин // Новости теплоснабжения. 2010. № 3. С. 20-25.

Размещено на Allbest.ru