Ионизационная пластина для интенсификации процесса горения топлива, полноты сгорания текучей среды
IONIZATION PLATE FOR INTENSIFICATION OF THE COMBUSTION PROCESS OF FUEL, COMPLETENESS OF COMBUSTION OF THE FLUID MEDIUM

Изобретение относится к слоистым устройствам для формирования избытка электронов в потоке газов, являющихся окислителем в реакции горения (воздух, кислород, газовые окислительные смеси), с целью увеличения реакционной способности топлива (газообразное, твердое, жидкое), и может быть использовано в энергетическом комплексе, нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии, жилищно-коммунальном хозяйстве и других областях народного хозяйства.
Известно устройство для аэроионотерапии (патент RU №2140799, МПК A61N 1/44, опубл. 10.11.1999), содержащее выполненные в виде пластин и размещенные в изолированном корпусе параллельно друг другу электроды, разделенные диэлектриком и соединенные при помощи электрических проводников с преобразователем переменного тока, отличающееся тем, что электроды выполнены с перфорацией на рабочих поверхностях и пилообразными боковыми поверхностями, закреплены на проходящих вдоль оси устройства соединительных проводах, образуя прерывистые ряды, при этом электроды размещают напротив друг друга.
Недостатками устройства являются конструктивная сложность, а также потребность устройства во внешнем источнике энергии.
Известен ионизатор воздуха (патент RU №72409, МПК A61N 1/44, опубл. 20.04.2008 в бюл. №11), содержащий, цилиндрический корпус с установленным на входном торце вентилятором и размещенными внутри корпуса двумя электродами, выполняющими функции катода и анода и соединенными с источником питания, при этом катод выполнен в виде сетки, отличающийся тем, что анод выполнен в виде сетки с закрепленными на ней перпендикулярно плоскости сетки стержнями, расположенными в шахматном порядке с шагом, равным своей высоте, причем вся поверхность сетки и стержней кроме вершин последних покрыта диэлектрической пленкой, электроды установлены внутри корпуса таким образом, что расстояние от вентилятора до анода больше, чем расстояние от вентилятора до катода, на величину межэлектродного расстояния, которое не менее чем в два раза превышает высоту стержня, а в качестве источника питания использован высоковольтный генератор импульсов наносекундного диапазона.
Недостатками устройства являются конструктивная сложность, потребность устройства в электрическом токе.
Известно устройство окислителя для сжигания топлива (патент WO 03/102469, МПК F23C 11/00, опубл. 11.12.2003), содержащее решетку-электрод, электрически изолированную от стен трубопровода окислителя. Решетка-электрод снабжена истекателями электрических зарядов, преимущественно длиной 60-120 мм, тупой конец которых жестко закреплен в узловых пересечениях продольных и поперечных токопроводников решетки, а заостренные концы направлены по ходу следования потока окислителя.
Недостатками устройства являются конструктивная сложность, потребность устройства во внешнем источнике энергии.
Наиболее близким является пластина (патент WO 2010/020807, МПК В32В 27/12, 9/02, 27/32, опубл. 25.02.2010), включающая слои, расположенные снизу-вверх: нижний защитный слой, покрытый, с одной стороны, металлическим сплавом, верхний защитный слой. Дополнительно между защитными слоями нижним и верхним расположен слой, выполненный из текстиля, представляющего собой прессованную шерсть или хлопок. Нижний защитный слой выполнен из пленки полимерного материала высокой плотности, покрытого металлом, второго слоя, третьего слоя, выполненного из пленки полимерного материала высокой плотности, покрытого металлом. При этом пленка полимерного материала высокой плотности представляет собой пленку из полиэтилена высокой плотности или полипропилен высокой плотности. При этом металлический сплав представляет собой сплав на основе металла 10-14 групп. Металлический сплав выбирают из золота, серебра, алюминия, олова, меди или бронзы.
Недостатками пластины являются сложность технологии изготовления устройства, низкая безопасность использования пластины из-за огнеопасносности, связанной с наличием различной изотропности слоев в конструкции пластины.
Невысокая производительность устройства, связанная с недостаточной эффективностью нейтрализации зарядов, в связи с использованием сплава на основе металла 10-14 групп, где мало вторичных электронов.
Низкая работоспособность устройства, связанная с разрушением применяемой пленки полиэтилена высокой плотности или полипропилен из-за низкой стойкости к ультрафиолету и перепадам температуры и повышенная хрупкость при отрицательных температурах, что может послужить причиной быстрого выхода из строя устройства.
Технической задачей изобретения является упрощение, повышение надежности и производительности конструкции, а также повышение эффективности удаления электростатических зарядов с поверхности оборудования и создание избытка свободных электронов в объеме газа (окислителя), что приводит к интенсификации процесса горения топлива, повышение безопасности использования, расширение технических возможностей.
Технические задачи решаются ионизационной пластиной для интенсификации процесса горения топлива, полноты сгорания текучей среды, включающей слои, расположенные снизу-вверх нижний защитный слой, покрытый, с одной стороны, металлическим сплавом, верхний защитный слой.
Новым является то, что нижний защитный слой выполнен из поливинилхлорида или АБС-пластика толщиной от 0,7 до 1 мм, покрытый с одной стороны металлическим сплавом, состоящим из изотопов цезия и иттрия с атомной массой 137 и 90 а.е.м. соответственно при соотношении 50% к 50%, верхний защитный слой выполнен из поливинилхлорида или АБС-пластика толщиной от 1,5 до 2 мм, дополнительно между нижним и верхним защитными слоями расположен слой отражателя из фольги, состоящей из сплава меди и серебра при соотношении 70% к 30% соответственно, при этом слои скреплены между собой методом вакуумной инфузии при температуре от 110 до 120 °С с выдержкой 15-25 мин.
На фиг. показано поперечное сечение ионизационные пластины.
Сущность изобретения.
137
90
Ионизационная пластина для интенсификации процесса горения топлива, полноты сгорания текучей среды содержит слои, расположенные снизу-вверх: нижний защитный слой 1 из поливинилхлорида или АБС-пластика толщиной от 0,7 до 1 мм, покрытый с одной стороны металлическим сплавом 2, состоящим из изотопов цезия Cs и иттрия Y с атомной массой 137 и 90 а.е.м. соответственно при соотношении 50% к 50%, слой отражателя 3 из фольги, состоящей из сплава меди и серебра при соотношении 70% к 30% соответственно, и верхнего защитного слоя 4 из поливинилхлорида или АВС- пластика толщиной от 1,5 до 2 мм.
При этом нижний 1 и верхний 4 защитные слои выполнены с напуском по 20 мм с каждой стороны.
137
Металлический сплав 2 нанесен напылением на одну сторону нижнего защитного слоя 1. Металлический сплав 2 является проводящим металлом в следствие большого количества протонов у изотопа цезия Cs. В металлическом сплаве 2 валентный электрон изотопа цезия намного отстоит от своего ядра, что обеспечивает хорошую передачу зарядов от внешней поверхности оборудования с закрепленной ионизационной пластиной к текучей среде. Цезий и иттрий имеют большой потенциал для заполнения орбиталей свободными электронами.
Структура слоя отражателя 3 выбрана из условия обеспечения переотражения излучения от металлического сплава 2 по направлению к поверхности оборудования (на внешнюю поверхность воздушных вентиляторов или топливных трубопроводов).
При этом слои 1-4 скреплены между собой методом вакуумной инфузии при температуре 110 до 120 °С с выдержкой 15-25 мин. Термообработка полимеров при температуре 110 до 120 °С с выдержкой 15-25 мин позволяет получить структуру с улучшенными фотоэлектрическими свойствами.
При этом нижний 1 и верхний 4 защитные слои выполнены с напуском по 20 мм с каждой стороны для обеспечения герметичности и прочности вакуумной инфузионного спекания.
При этом ионизационная пластина выполнена с возможностью закрепления на оборудовании при помощи клеевого слоя 5. Клеевой слой 5 выполнен толщиной от 0,2 до 0,5 мм. Например, из клея «Момент пластик». Клеевой слой 5 наноситься после извлечения пластины из инфузионной установки на нижний защитный слой 1.
Ионизационная пластина для интенсификации процесса горения топлива, полноты сгорания текучей среды работает следующим образом.
2
3
Ионизационную пластину устанавливают по средством клеевого слоя 5 на внешнюю поверхность оборудования. Ионизационные пластины устанавливают исходя из расчета 1 дм на 344 м/час текучей среды. Оптимальный диапазон работы пластины от -40 до +50 °С.
При принудительном движении текучей среды внутри оборудования молекулы текучей среды ударяются о поверхности оборудования, при этом генерируются электростатические заряды, выстраивающие молекулы кислорода и азота упорядоченно, что за счет дипольного взаимодействия они образуют кластеры текучей среды.
При прохождении текучей среды участка оборудования с установленной ионизационной пластиной излучение, возникающее в пластине, разрушает кластеры текучей среды, молекулы текучей среды становятся нейтральными и отделенными друг от друга, тем самым увеличивая молекулярную подвижность и доступность к поверхности реагирования, что интенсифицирует последующие процессы полноты сгорания текучей среды, т.е. экономию расхода.
Ионизационная пластина разрушает кластеры текучей среды в оборудовании за счет уменьшения межмолекулярных электростатических сил. Это достигается за счет способности ионизационные пластины устранять влияние электростатического заряда стенки оборудования собственным «природным» зарядом.
Например, отрицательный заряд кластеров текучей среды индуцирует положительный заряд материала оборудования. Оборудование выполнено из стальной трубы. Сталь - это элемент, состоящий в основном из железа (Fe). При закреплении атома цезия на металлической поверхности оборудования, имеющего в составе железо, валентные электроны цезия двигаются с большей скоростью за счет высокого атомного числа, чем валентные электроны железа, что позволяет индуцированному заряду превратиться в сильное электростатическое поле внутри ионизационной пластины.
Ионизационная пластина работает в автономном режиме в течение 13-15 лет.
Предлагаемая конструкция ионизационной пластины для интенсификации процесса горения топлива, полноты сгорания текучей среды является простой, надежной, с высокой производительностью конструкции, а также повышает эффективность удаления электростатических зарядов с поверхности оборудования и создание избытка свободных электронов в объеме газа (окислителя), что приводит к интенсификации процесса горения топлива, повышает безопасность использования, расширяет технические возможности, увеличивает срок эксплуатации устройства.