Устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива
DEVICE FOR HYDRODYNAMIC EMULSIFICATION AND ACTIVATION OF LIQUID FUEL

Изобретение относится к области энергетики и машиностроения, в частности для получения водотопливных эмульсий и может быть использовано для повышения топливной экономичности, увеличения коэффициента полезного действия (КПД), уменьшения вредных выбросов транспортных средств.
Из существующего уровня техники известна конструкция устройства для гидродинамического эмульгирования жидкого топлива (Патент РФ №2498158, МПК F23K 5/12, B01F 3/08, Опубл. 10.11.2013), содержащее гидродинамический кавитационный аппарат, причем он выполнен как тангенциально-осевой вихревой эмульгатор, состоящий из трубопровода обрабатываемых жидких топлив, трубопровода добавляемой жидкости (чистой, замазученной или замасленной воды, отработавших масел, горючих жидких отходов, присадок), цилиндрического корпуса эмульгатора с верхней и средней кольцевыми полостями и внутренней полостью, кавитационной зоной; верхняя и средняя кольцевые полости связаны тангенциально установленными соплами с внутренней полостью корпуса эмульгатора, обеспечивающими, соответственно, тангенциальный подвод в нее жидких топлив и добавляемой жидкости, трубопровод добавляемой жидкости соединен осевым патрубком с внутренней полостью корпуса эмульгатора с возможностью подачи в его центральную осевую часть добавляемой жидкости; трубопровод добавляемой жидкости снабжен регулирующим вентилем с возможностью регулирования в эмульгированном топливе процентного соотношения обрабатываемого жидкого топлива и добавляемой жидкости.
Недостатком данного устройства является малая активация эмульгированного жидкого топлива в кавитационной зоне при отсутствии принудительного окисления.
Также известен способ приготовления водотопливной эмульсии, статическое кавитационное устройство для эмульгирования и гидродинамическое многосекционное кавитационное устройство гомогенизации эмульсии (Патент РФ №2202406, МПК B01F 3/08, Опубл. 20.04.2003). Способ включает смешение жидкого топлива и воды, эмульгирование в статическом кавитационном устройстве, очистку и окончательную обработку в гидродинамическом кавитационном многосекционном устройстве, каждая секция которого содержит ротор и статор. Статическое кавитационное устройство выполнено в виде трубы с внутренней трубчатой перегородкой. Кавитаторы из пластин размещены в кольцевой полости и внутри центральной трубы. На входе установлена вихревая камера. Гидродинамическое кавитационное устройство содержит несколько секций, встречно-направленных и имеющих статоры с конфузорами и роторы с диффузорами.
Недостатком известного способа и устройства является сложность конструктивного исполнения, большие энергетические затраты на приготовление водотопливной эмульсии и невысокую ее активацию.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива (Патент РФ №2693942, МПК F23K 5/12, F02M 25/022, Опубл. 08.07.2019), содержащее гидродинамический кавитационный аппарат эмульгатора, состоящий из трубопровода обрабатываемого жидкого топлива, трубопровода добавляемой жидкости, цилиндрического корпуса эмульгатора с верхней и средней кольцевыми полостями и внутренней полостью, верхняя и средняя кольцевые полости связаны тангенциальными соплами с внутренней поверхностью корпуса эмульгатора, трубопровод жидкого топлива соединен с верхней кольцевой полостью эмульгатора, которая через тангенциальные сопла жидкого топлива связана с его внутренней полостью, трубопровод дополнительной жидкости соединен патрубком со средней кольцевой полостью эмульгатора, которая через тангенциальные сопла добавочной жидкости связана с внутренней полостью корпуса эмульгатора, которая связана с входом трубопровода кавитационной зоны, выход трубопровода кавитационной зоны соединен с установкой активизации процессов, имеющей рабочую трубу из немагнитного материала с рабочим телом - ферромагнитными иголками, и наружный электромагнитный индуктор, дополнительной жидкостью является вода, атмосфера связана тангенциальными воздушными соплами с внутренней частью трубопровода кавитационной зоны.
К недостаткам известного устройства относятся высокие энергетические затраты для создания кавитации, обусловленные улиточно-сопловой подачей топлива и недостаточную активацию получаемой эмульсии.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергетических затрат при работе устройства и повышение активации получаемого эмульгированного жидкого топлива.
Результат достигается за счет того, что в устройстве для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива, содержащей гидродинамический кавитационный аппарат эмульгатора, состоящий из трубопровода обрабатываемого жидкого топлива, трубопровода добавляемой жидкости, цилиндрического корпуса эмульгатора, трубопровода кавитационной зоны с воздушными соплами и установкой активизации процессов в виде электромагнитного индуктора, включает завихритель, выполненный в форме наклонных лопастей, расположенный в трубопроводе для подачи жидкого топлива; трубчатого смесителя с тангенциальными каналами для дополнительной закрутки жидкого топлива и осевым каналом для подачи воды, размещенного в корпусе эмульгатора, соединенного с корпусом посредством держателей, имеющих форму лопастей с направлением наклона, совпадающим с направлением наклона завихрителя, при этом, трубопровод подачи воды размещен в держателе; ускоритель потока, расположенный в трубопроводе кавитационной зоны, выполненный в виде диффузора, преимущественно формы сопла Вентури, связанного посредством каналов с ионизатором воздуха.
Наличие завихрителя подаваемого жидкого топлива в форме наклонных лопастей обеспечивает первоначальную закрутку потока при минимальных затратах энергии.
Трубчатый смеситель с тангенциальными каналами для дополнительной закрутки жидкого топлива выполняет роль кавитационного аппарата с осевой подачей добавочной воды за счет эжектирующего эффекта.
Держатели, имеющие форму лопастей с направлением наклона, совпадающим с направлением наклона завихрителя необходимы для обеспечения свободного течения закрученного потока жидкого топлива без его развихрения.
Ускоритель потока, расположенный в трубопроводе кавитационной зоны, выполненный в виде диффузора (сопла Вентури), служит для обеспечения подачи добавляемого воздуха за счет эжекции, без применения нагнетателей воздуха.
Ионизатор воздуха необходим для ионизации добавляемого воздуха.
Предложенная конструкция изобретения представлена на иллюстрациях:
Фиг. 1 - Устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива.
Фиг. 2 – Завихритель.
Фиг. 3 – Эмульгатор.
Устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива состоит из завихрителя 1 с лопастями 2, расположенного в трубопроводе жидкого топлива 3, эмульгатора 4, в котором размещен трубчатый смеситель 5 с тангенциальными каналами 6 и осевым каналом 7, соединенный с корпусом эмульгатора 4 держателями 8 с трубопроводом подачи воды 9, трубопровод кавитационной зоны 10 с ускорителем потока 11, соединенный воздушными каналами 12 с ионизатором воздуха 13, установки активизации процессов 14 с электромагнитным индуктором 15.
Устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива работает следующим образом.
Топливо подается в завихритель 1 и закручивается за счет наклона лопастей 2, далее закрученное топливо по трубопроводу 3 попадает в эмульгатор 4, а затем часть закрученного топлива попадает в трубчатый смеситель 5 по тангенциальным каналам 6 и дополнительно закручивается, оставшаяся часть закрученного жидкого топлива продолжает движение вдоль корпуса трубчатого смесителя 5. В трубчатом смесителе 5 за счет высокоскоростного закрученного течения потока жидкого топлива образуется зона пониженного давления по оси трубчатого смесителя 5 и по осевому каналу 7 через трубопровод подачи воды 9 эжектируется вода. На выходе из трубчатого смесителя 5 перемешанное с водой вращающееся жидкое топливо поступает в трубопровод кавитационной зоны 10, при этом происходит активное дополнительное перемешивание и эмульгирование при встрече части закрученного жидкого топлива, прошедшей трубчатый смеситель 5 и части, которая не попала в трубчатый смеситель. Продолжая движение, закрученное эмульгированное топливо в трубопроводе кавитационной зоны 10 попадает в ускоритель потока 11, где происходит изменение скорости закрученного эмульгированного топлива, обеспечивается эжекция ионизированного в ионизаторе 13 воздуха по воздушным каналам 12 и активная аэрация закрученного эмульгированного топлива, а затем перемещается в установку активизации процессов 14, где за счет электромагнитного индуктора 15 создается магнитные поля, воздействующие на ионизированное эмульгированное топливо. При этом достигается многократное ускорение процессов окисления компонентов жидкого топлива с образованием микродисперсной структуры полученной жидкой смеси.
Таким образом совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения позволяет обеспечить снижение энергетических затрат при работе устройства и повысить активацию получаемого эмульгированного жидкого топлива.