Atklājumi.lv

Modris Purmalis. Degšanas komponentu pirmapstrāde jonizatorā

Šajā darbā apskatīti degšanas komponentu gaisa, gāzes un gaisa-gāzes degmaisījuma pirmapstrāde jonizatorā pirms sadedzināšanas laboratorijas iekārtā LK4 [1, zīm.1] un aprakstīti 3 pirmapstrādes varianti:

1. + -- E4 -- + Kr -- + T : visa degšanas gaisa pirmapstrāde jonizatorā pēc shemas [1, zīm.1, poz. 5, 6].
2. + -- E4 -- + M : gāzes pirmapstrāde jonizatorā pirms Bunzena degļa [1, poz.3].
3. + -- E4 -- + Kr : gaisa-gāzes degmaisījuma pirmapstrāde jonizatorā pirms Bunzena degļa [1, poz.3].

Šeit: + ;-- elektrodiem pieliktais pozitīvais vai negatīvais potenciāls, E4 jonizatora koronējošais elektrods pret jonizatora metāla korpusu Kr, kas ir kontaktā ar metāla kurtuvi T, vai pret metāla plāksni M jonizatorā ar stikla korpusu. Petrolejas, etilspirta, acetona degšanas intensifikacija jonizētā gaisā aprakstīta [2].

Pieliekot spriegumu, elektriskais lauks rodas starp elektrodiem E4 un Kr. Ap elektrodu E4 rodas koronas izlādes zilgans starojums un šī izlāde jonizē gāzes molekulas, kas pēc
tam, virzoties uz degšanas fronti, pāriet ierosinātā (aktivizētā) stāvoklī, kas samazina to aktivācijas enerģiju un degšanas reakcijas notiek vieglāk un ātrāk.

Degšanas gaisa pirmapstrāde koronas izlādē jonizatorā pēc shemas zīm.1 aprakstīta arī [3] un par šādu kurināmā sadedzināšanas paņēmienu izsniegts Latvijas patents [4].

1. Degšanas gaisa pirmapstrāde jonizatorā

Degšanas gaisa pirmapstrāde koronas izlādē jonizatorā notika pirms ievadīšanas LK4 kurtuvē pēc shemas [1]. Sadedzināja propānu-butānu (tālāk – propāns) ar zemāko aprēķina siltumspēju Qz = 104,2 MJ/m3 = 28,9 kWh/m3. Pie negatīva potenciala uz E4, gaisa pirmapstrādes galvenie rezultāti parādīti 1. tabulā:

Evid – eksperimentu vidējie rezultāti pie ieslēgta jonizatora
d = Evid – Kvid
d =( Evid – Kvid) / Kvid x 100, %
Kvid – eksperimentu vidējie rezultāti pie izslēgta jonizatora
P- jonizatora patērētā elektriskā jauda, W
n e – brīvo elektronu skaits jonizatorā 1 m3 caurplūstošā gaisa
CO2, O2 – oglekļa dioksīda un skābekļa saturs %% aizplūstošajās dūmgāzēs
α = CO2max / CO2 – gaisa pārpilnības koeficients
Reģistrētais LK4 siltuma efekts qeff=q1+q2-q3+q5, %, kur: q1 – ūdens sasildīšanai izmantotais siltuma daudzums, q2 – siltums ar aizplūstošajām dūmgāzēm, q3 - siltuma zudumi no ķīmiski nepilnīgas sadegšanas, q5- siltuma atdeve no LK4 apkārtējā vidē.

Siltuma efektu ar un bez lauka starpība dqeff = qeff e – qeff k, % kur: indeksi e-ar lauku jonizatorā un k-bez lauka dH2 = H2e – H2k, % un dCO = COe – COk, %, kur: H2 un CO – ūdeņraža un oglekļa monoksīda saturs aizplūstošajās dūmgāzēs, indeksi e-ar lauku jonizatorā un k-bez lauka

Pie pozitīva potenciala uz E4, gaisa pirmapstrādes galvenie rezultāti parādīti 2. tabulā:

2. Gāzes pirmapstrāde jonizatorā

Propāna pirmapstrāde koronas izlādē jonizatorā notika pirms Bunzena degļa.

Propāna zemākā aprēķina siltumspēja Qz = 104,2 MJ/m3 = 28,9 kWh/m3.

Pie negatīva potenciala uz E4, gaisa pirmapstrādes galvenie rezultāti parādīti 3. tabulā:

3. Gaisa-gāzes degmaisījuma pirmapstrāde jonizatorā

Propāna-gaisa degmaisījuma pirmapstrāde koronas izlādē jonizatorā notika pirms Bunzena degļa.

Propāna zemākā aprēķina siltumspēja Qz = 104,2 MJ/m3 = 28,9 kWh/m3.

Pie negatīva potenciala uz E4, gaisa pirmapstrādes galvenie rezultāti parādīti 5. tabulā:

Pie pozitīva potenciala uz E4, gaisa pirmapstrādes galvenie rezultāti parādīti 6. tabulā:

Rezultātu kopsavilkums

1. Eksperimenti tika veikti jonizatoru vidējās patēretās elektriskās jaudas robežās Pvid = 0,003 -0,290 W pie Pvid = 1- 1,4 k V un Ivid = 0,002 – 0,29 m A.

2. Pēc zīm. 2, 4 – 8 redzams, ka siltuma efektu starpību izmaiņas dqeff nenotiek lineāri jonizatora jaudas P izmaiņām, bet gan ar ekstremumiem, ko nosaka brīvo elektronu koncentrācija n e un tas redzams, salīdzinot praktiski pēc formas vienādās līknes zīmējumos 2. un 3.

3. No zīm.9 datiem,kas iegūti 1.punktā minēto lielumu robežās, redzams, ka vislielāko vidējo siltuma efektu starpību dqeff pieaugumu dod gāzes pirmapstrāde pie pozitīva potenciāla uz koronējošā elektroda E4, kad dqeff vidējais ir 2,18 %, bet maksimālais 4,98 % pēc 4.tabulas. Acīm redzot brīvo elektronu enerģija elastīgajās un neelastīgajās sadursmēs tiek atdota tikai propāna un citu ogļūdeņražu kurināmā molekulām, samazinot to aktivācijas enerģiju, kas degšanas reakciju norisi padara vieglāku un ātrāku.

4. Variantā ar lielāko vidējo dqeff = 2,18 % ir arī lielākie vidējie d H2 = -26,6 % (max – 40,2 %) un d CO = - 8,8 % (max – 34,6 %), kas liecina par gāzes molekulu aktivizēšanos un pilnīgāku sadegšanu gāzes pirmapstrādes gadījumā.

5. Vidējā jonizatora jauda eksperimentos bija P = 0,15 W, kas ir ļoti mazs lielums, salīdzinot ar iegūto vidējo siltuma efektu dqeff = 1,07 % = 0,3 kWh/m3 gāzes. Tas nozīmē, ka elektriskās strāvas džoula siltumam šeit nav praktiskas nozīmes, siluma efekta pieaugums rodās brīvo elektronu un gāzu molekulu molekulu sadursmju rezultātā [5] uz molekulu un atomu iekšējās enerģijas rēķina.

Literatūra

1. Modris Purmalis. Degšanas intensifikācija ūdens apkures katlā PK-1,6. Atklajumi.lv
2. М. Я. Пурмал. Применение ионизированного воздуха для интенсификации горения. Известия ВУЗ-ов. ЭНЕРГЕТИКА. 1981, № 4, сс. 110–112.
3. М. Я. Пурмал. Обработка подводимого для горения воздуха коронным разрядом. ЭЛЕКТРОННАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ. 1988, № 4, сс.32–34.
4. Modris Purmalis. Kurināmā sadedzināšanas paņēmiens. Patents LV 5335 F 23 D21/00.
5. Modris Purmalis. Elektriskā lauka pielietošana degšanas intensifikācijai. Laboratorijas iekārta LK4. Atklajumi.lv

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.