Пальники котельних топок, камери згоряння

 

 

Матеріалізація ефіру (за О. І. Реріх) йде швидко і прискорюється. Цьому стрияло відкриття електрино. Взагалі виникла нова термінологія: фотоніка, Optical computing, технологія перетворення кремнієвих фотонних інтегральних схем у фотонні пристрої, інтегрована фотоніка (MWP) та інтегрована мікрохвильова фотоніка (IMWP), розділи радіофотоніки, оптична комутація та фотонне прискорення і далі. Але повернимися до початкових ДВЗ, працюючих тільки на воздусі. Розглянемо пальники котельних топок.

Пальники котельних топки та камери згоряння газотурбінних (ГТУ) та інших енергоустановок відрізняються від камер згоряння ДВС відсутністю поршня та наявністю системи аеродинамічних хвиль тиску, ударних і детонаційних хвиль горіння, а також ефірних ударних хвиль. Остання особливість стала вирішальною відмінністю для реалізації саме в автомобільному двигуні азотного циклу та режиму роботи зі зниженою витратою палива, а також — повністю безпаливного режиму. Вперше й єдино на автомобілях було досягнуто цих режимів завдяки наявності поля різних хвиль, що сприяють руйнуванню молекул повітря всередині циліндрів двигуна з вивільненням їхніх вільних електронів, які стали працювати генераторами енергії замість електронів, що подаються в плазму горіння паливом.

Тому до пальників застосовні всі ті технічні рішення та конструкції, способи й рекомендації, які наведені для двигунів внутрішнього згоряння.

Двигуни також застосовують як камери згоряння. Але це — складні камери, що мають рухомі та тертяві деталі, які істотно знижують ресурс енергоустановки та збільшують експлуатаційні витрати. Дизель-генератор змушують працювати в постійному режимі, як котельний агрегат. Усю невикористану електричну та теплову енергію від утилізації тепла охолоджувальної води, масла та відхідних газів акумулюють шляхом нагрівання води в резервуарі. Під час пікових навантажень цю теплоту віддають споживачеві. Електрична та теплова енергія, отримана за такою схемою, іноді виявляється дешевшою, ніж від централізованих енергосистем, особливо у віддалених районах, наприклад, на Камчатці. Але, на мою думку, це лише внаслідок беззаконня приватних монополій при встановленні тарифів.

Наведена схема з двигунами внутрішнього згоряння в азотному безпаливному режимі роботи може бути застосована й зараз. У цьому випадку віднімаються витрати (оплата) палива з огляду на його відсутність, але збільшені витрати на ремонт і заміну машин через малий ресурс залишаються. Втім, це все потрібно добре прорахувати, оскільки існують тихохідні двигуни з великим моторесурсом, порівнянним з ресурсом котельних агрегатів та газотурбінних установок.

Звичайно, краще мати аналогічні традиційним пальники та камери згоряння з нерухомими деталями, що мають високий ресурс роботи та малі експлуатаційні витрати.

Загальна стратегія створення таких пальників для роботи в безпаливному (або малопаливному) режимі така сама, як і для двигунів внутрішнього згоряння, описана в цій книзі та. Вона полягає в тому, що повітря має пройти докамерну обробку в оптимізаторі, яка зводиться, зрештою, до його іонізації, а потім — внутрішньокамерну обробку з вивільненням негативних іонів від «прикріплених» до них електронів зв’язку, які стають вільними електронами — генераторами енергії. Оскільки вся ця ідеологія, теорія та практика викладені детально раніше, то зупинимося лише на можливих конструктивних технічних рішеннях нагрівальних пристроїв. Ще раз зазначимо, що діючих безпаливних камер згоряння наразі немає, крім камер згоряння ДВС, і то лише карбюраторних.

Зовні пальник уявляється мені у вигляді прямоточного реактивного двигуна, а простіше — у вигляді працюючої паяльної лампи, хоча це й не єдиний варіант конструкції, особливо щодо суті процесу горіння (вище вже був варіант камер згоряння ДВС і будуть ще різні варіанти пальників).

Докамерну обробку повітря проводимо в оптимізаторі. Оптимізатор, мабуть, має бути магнітним (це найзручніше, найдоступніше й досить ефективно). До нього можуть бути додані заходи для посилення ефекту: концентратори, каталізатори, переривчастість дії, резонанс, накладення високої напруги, ультразвук, ультрафіолет, електромагнітні хвилі тощо.

Внутрішньокамерну обробку повітря слід проводити так само, як і докамерну, і її можна доповнити: адресним мікродозуванням палива; свічками запалювання різних типів, зокрема авіаційною високочастотною, а також — калільною; системою електромагнітних, електринових та акустичних хвиль; обертовим рухом газу для кращого каталізу молекул за рахунок розрідження на осі обертання; резонаторами та резонансними коливаннями середовища в камері згоряння; ежекторним вихлопом з об’єднанням декількох камер у лінійний або кільцевий ежектор; електричним розрядом: тліючим, іскровим, дуговим; створенням локального розрідження, наприклад, надзвуковим розширенням тощо.

Отже, конструкція пальника для котельних агрегатів відрізняється від звичайних наявністю оптимізатора для докамерної обробки повітря та засобів каталізу й запалювання для внутрішньокамерної обробки.

Камери згоряння газотурбінних установок відрізняються від камер згоряння котельних агрегатів, у яких встановлені пальники, наявністю пристроїв підведення вторинного повітря для зниження температури та компактністю.

Камери двигунів зовнішнього згоряння (типу Стірлінга, Сказіна більше схожі на камери котельних агрегатів. На останньому слід зупинитися окремо, оскільки у двигунів Сказіна є багато істотних відмінностей. Однією з головних відмінностей є наявність надзвукового нагнітача Цандера з нерухомими деталями замість звичайного обертового турбокомпресора. А оскільки турбіни в ГТУ потрібні саме для високообертового приводу компресора, то в реактивному двигуні Сказіна такої турбіни немає, як і турбокомпресора. Виходить, що це вже не прямоточний реактивний двигун, а щось на зразок звичайного двигуна з підвищенням тиску, але без турбіни й без турбокомпресора, що суттєво збільшує ресурс і надійність. А разом із безпаливним режимом роботи двигун Сказіна — це дуже непоганий варіант для літака з необмеженим радіусом дії, дальністю та тривалістю польоту.

Друга відмінність двигуна Сказіна — це повна утилізація тепла в двигуні за принципом: чим більше втрат, тим кращий ККД. У результаті розрахунковий ККД близький до одиниці. Це не мало б значення для нашого безпаливного циклу, оскільки повітря навколо — це океан, і його не варто було економити як органічне паливо. Але ККД, рівний одиниці, дає можливість ще більше зменшити габарити та вагу енергоустановок, що для літаків є суттєвим.

Третя відмінність двигуна Сказіна полягає в тому, що він може працювати за замкнутим циклом без споживання повітря ззовні за рахунок його запасів у внутрішньому робочому контурі циркуляції. А це — збільшення як висоти польоту, так і швидкості.

Впровадження імпульсної ежекції та змішування дозволить за рахунок розгону звукової хвилі природними силами виключити використання повітря як палива та зробити двигун ще простішим і низькотемпературним.

Елементи пальників

До камери згоряння

1. Оптимізатори – іонізація повітря: магнітні, у т.ч. з каталізатором і концентратором, з накладенням електричного поля високої напруги (ВН), особливо – імпульсного. Імпульсний магнітний потік.

У камері згоряння

2. Свічки запалювання: електричний розряд – тліючий, іскровий, дуговий; постійний, частотний, імпульсний (у т.ч. подвійний: 1-й такт – додаткова іонізація, 2-й такт – руйнування  запалювання).

Калільні свічки: кулька, обруч…

3. Електроди ВН – на всю камеру згоряння, у т.ч. коаксіальні.

4. Ультразвуковий генератор (стоячих хвиль)

5. Пристрій для скидання тиску:

5. 1. Надзвукове сопло

5.2. Дозвукове сопло

5.3. Ежектор: лінійний, кільцевий, вихровий.

5.4. Імпульсний генератор: перегородки, пластинки, трубки…

5.5. Вихрова камера згоряння (на осі – розрідження).

6. Резонатор. Власні коливання (об’єму) резонатора в резонансі з вимушеними коливаннями процесу горіння «запалювання – згасання» від електричного розряду або іншого джерела.

7. Інші ініціюючі пристрої: ультрафіолет, лампа Чижевського, плазмотрони…