Горелки и камеры сгорания

Горелки котельных топок и камеры сгорания газотурбинных (ГТУ) и других энергоустановок отличаются от камер сгорания двс отсутствием поршня и системой аэродинамических волн давления, ударных и детонационных волн горения, и эфирных ударных волн. Последнее качество явилось решающим отличием для реализации именно в автомобильном двигателе азотного цикла и режима работы с пониженным расходом топлива, а также – полностью бестопливного режима. Впервые и единственно на автомобилях были достигнуты эти режимы благодаря наличию поля разных волн, способствующих разрушению молекул воздуха внутри цилиндров двигателя с освобождением их свободных электронов, которые стали работать генераторами энергии вместо электронов, поставляемых в плазму горения топливом.

Поэтому к горелкам применимы все те технические решения и конструкции, способы и рекомендации, которые даны для двигателей внутреннего сгорания.

Двигатели тоже применяют в качестве камер сгорания. Но это – сложные камеры, имеющие движущиеся и трущиеся детали, существенно снижающие ресурс энергоустановки и увеличивающие эксплуатационные затраты. В годы перестройки в России с 1992 года есть примеры реализации этой идеи не от хорошей жизни. Дизель – генератор заставляют работать в постоянном режиме, как котельный агрегат. Всю непотребленную электрическую и тепловую энергию от утилизации тепла охлаждающих воды, масла и отходящих газов аккумулируют путем нагрева воды в резервуаре. При пиковых нагрузках эту теплоту отдают потребителю. Электрическая и тепловая энергия, полученная по такой схеме, иногда оказывается дешевле, чем от централизованных энергосистем, особенно, в удаленных районах, например, Камчатки. Но по моему мнению – это только от беспредела частных лиц монополий при назначении тарифов.

Приведенная схема с двигателями внутреннего сгорания на азотном бестопливном режиме работы может быть применена и сейчас. В этом случае вычитаются затраты (оплата) топлива ввиду его отсутствия, но увеличенные затраты на ремонт и замену машин ввиду малого ресурса остаются. Впрочем, это все нужно хорошо подсчитать, так как есть тихоходные двигатели с большим моторесурсом, сопоставимым с ресурсом котельных агрегатов и газотурбинных установок.

Конечно, лучше иметь аналогичные традиционным горелки и камеры сгорания с неподвижными деталями, имеющие высокий ресурс работы и малые эксплуатационные затраты.

Общая стратегия создания таких горелок для работы в бестопливном (или – малотопливном) режиме такая же, как и для двигателей внутреннего сгорания, описанная в настоящей книге и /1, 2, 3/. Она состоит в том, что воздух должен пройти докамерную обработку в оптимизаторе, которая заключается в его ионизации в конечном счете, а затем – внутрикамерную обработку с освобождением отрицательных ионов от «сидящих» на них электронов связи, которые становятся свободными электронами – генераторами энергии. Поскольку вся эта идеология, теория и практика изложены подробно ранее, то остановимся только на возможных конструктивных технических решениях грелок. Еще раз скажем, что действующих бестопливных камер сгорания в настоящее время нет, кроме камер сгорания двс, и то только карбюраторных.

Внешне горелка мне представляется в виде прямоточного реактивного двигателя, а проще – в виде работающей паяльной лампы, хотя это и не единственный вариант дизайна, особенно по сути процесса горения (выше уже был вариант камер сгорания двс и будут еще разные варианты горелок).

Докамерную обработку воздуха проводим в оптимизаторе. Оптимизатор, видимо, должен быть магнитным (наиболее удобно, доступно и достаточно эффективно). К нему могут быть добавлены меры усиления эффекта: концентраторы, катализаторы, прерывность действия, резонанс, наложение высокого напряжения, ультразвук, ультрафиолет, электромагнитные волны и т.п.

Внутрикамерную обработку воздуха следует проводить также, как и докамерную и можно дополнить: адресным микродозированием топлива; свечами зажигания разных типов, в том числе, авиационной высокочастотной, а также – калильной; системой электромагнитных, электринных и акустических волн; вращательным движением газа для лучшего катализа молекул за счет разрежения на оси вращения; резонаторами и резонансными колебаниями среды в камере сгорания; эжекторным выхлопом (по Чистову и Пушкину /1/) с объединением нескольких камер на линейный или кольцевой эжектор; электрический разряд: тлеющий, искровой, дуговой; созданием локального разрежения, например, сверхзвуковым расширением и т.п.

Итак, облик горелки для котельных агрегатов отличается от обычных наличием оптимизатора для докамерной обработки воздуха и средств катализа и зажигания для внутрикамерной обработки.

Камеры сгорания газотурбинных установок отличаются от камер сгорания котельных агрегатов, в которых установлены горелки, наличием устройств подвода вторичного воздуха для снижения температуры и компактностью.

Камеры двигателей внешнего сгорания (типа Стирлинга, Сказина /1, 2, 3/) больше похожи на камеры котельных агрегатов. На последнем следует остановиться особо, так как у двигателей Сказина много существенных отличий. Одно из главных отличий – это наличие сверхзвукового нагнетателя Цандера с неподвижными деталями вместо обычного вращающегося турбокомпрессора. А поскольку турбины в ГТУ нужны именно для высокооборотного привода компрессора, то в реактивном двигателе Сказина такой турбины нет, как и турбокомпрессора. Получается уже не прямоточный реактивный двигатель, а как обычный с повышением давления, но без турбины и без турбокомпрессора, что существенно увеличивает ресурс и надежность. А вместе с бестопливным режимом работы двигатель Сказина – это очень неплохой вариант для самолета с неограниченным радиусом действия, дальностью и продолжительностью полета.

Второе отличие двигателя Сказина – это полная утилизация тепла в двигателе по принципу, чем больше потерь, тем лучше кпд. В результате, расчетный кпд близок к единице (как практический кпд у Р.М. Пушкина в его работающем реактивном двигателе /1/). Это не имело бы значения для нашего бестопливного цикла, так как воздуха вокруг океан и его не стоило экономить как органическое топливо. Но кпд, равный единице, дает возможность еще снизить габариты и вес энергоустановок, что для самолетов существенно.

Третье отличие двигателя Сказина в том, что он может работать по замкнутому циклу без потребления воздуха извне за счет его запасов во внутреннем рабочем контуре циркуляции. А это – увеличение и высоты полета и скорости.

Введение импульсной эжекции и смешения позволит за счет разгона звуковой волны природными силами исключить использование воздуха в качестве топлива и сделать двигатель еще более простым и низкотемпературным. Такая задача частично решена в /48, 49,50/.

Элементы горелок

До камеры сгорания

1. Оптимизаторы – ионизация воздуха: магнитные, в т.ч. с катализатором и концентратором, с наложением электрического поля высокого напряжения (ВН), особенно – импульсного. Импульсный магнитный поток.

В камере сгорания

2. Свечи зажигания: электрический разряд – тлеющий, искровой, дуговой; постоянный, частотный, импульсный (в т.ч. сдвоенный: 1-й такт – дополнительная ионизация, 2-й такт – разрушение ® зажигание).

Калильные свечи: шарик, обечайка…

3. Электроды ВН – на всю камеру сгорания, в т.ч. коаксиальные.

4. Ультразвуковой генератор (стоячих волн)

5. Устройство для сброса давления:

5. 1. Сверхзвуковое сопло

5.2. Дозвуковое сопло

5.3. Эжектор: линейный, кольцевой, вихревой.

5.4. Импульсный генератор: перегородки, пластинки, трубки…

5.5. Вихревая камера сгорания (на оси – разрежение).

6. Резонатор. Собственные колебания (объема) резонатора в резонансе с вынужденными колебаниями процесса горения «зажигание – погасание» от электрического разряда или иного источника.

7. Другие инициирующие устройства: ультрафиолет, лампа Чижевского, плазмотроны…

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

ГОРЕНИЕ ВОДЫ

Введение

О воде уже достаточно много написано в предшествующем материале /1, 2, 3/. Но с течением времени пришло новое понимание и новые факты, знание которых необходимо для лучшей и более правильной организации процессов получения энергии из воды.

Вода в жидком состоянии образует цепочку своих молекул Н₂О, соединенных между собой электронами связи. Максимальное количество молекул в цепочке, по условиям прочности жидкого монокристалла воды, составляет 3761 штук. Столько же электронов. При разрушении цепочки освободившиеся электроны связи в определенных условиях могут стать генераторами энергии аналогично электронам топливных углеводородных цепочек. В состоянии насыщенного пара молекула водяного пара состоит из трех молекул воды (триада). При критических параметрах вода представляет собой дитриаду. Водяной газ состоит из отдельных молекул воды, при этом, как правило, к молекуле водяного газа присоединен один электрон связи. Такой агрегат или ион воды почти нейтрален. Никаких процессов самопроизвольного энерговыделения в водяном газе нет, что косвенно подтверждает отсутствие в нем свободных электронов. Все остальные промежуточные состояния воды могут характеризоваться соответствующим промежуточным количеством молекул воды в агрегатах молекул жидкости, пара и газа воды в зависимости от давления и температуры.

Молекула воды очень прочная, так как даже при закритических параметрах не разрушается на атомы. Однако, при других внешних воздействиях, например, электролизе воды, как известно, разлагается на водород и кислород. Они могут участвовать в обычном традиционном горении. Специфическим для воды, как и любой жидкости, является кавитация – нарушение сплошности с образованием и схлопыванием пузырьков. При этом достигаются высокие параметры – давление и температура, активизируются молекулы, часть их разрушается, а часть оставшихся разрушается ударными волнами. Свободные электроны – генераторы производят энергию, взаимодействуя с положительными ионами, в первую очередь, кислорода, а также водорода и других фрагментов, полученных в результате разрушения. Идет атомная реакция, в том числе, с образованием новых химических элементов, например, гелия как наиболее заметного из них. Именно по этой причине некоторые из таких процессов получили название «холодный синтез». Однако, энергия все же, как видно, получается за счет разрушения, распада, расщепления атомов и фрагментов воды при кавитации в процессе ФПВР.

Молекула воды полярна и также может взаимодействовать электродинамически с электроном – генератором энергии целиком – с положительного конца. Видимо, этим можно объяснить в некоторых случаях легкость получения энергии из воды, например, в кавитационных теплогенераторах. По этой же причине при смешивании с углеводородным топливом примерно пополам образуется новое топливо, не расслаивающаяся как эмульсия, с теплотворной способностью такой же, как у углеводородного топлива.

Из воды энергию также можно получить чисто гидравлически (гидравлический удар, таран) путем усиления первичного напора и последующим срабатыванием разности напоров для получения полезной работы. Традиционное невнятное объяснение этого явления теперь можно заменить на отчетливое, заключающееся в явлении разгона звуковой волны с помощью энергии колеблющихся и взаимодействующих между собой и с окружающей средой молекул воды электродинамически с участием перетока электринного газа. Избыточную энергию можно получить еще одним гидравлическим способом – самовращением воды под действием кориолисовых сил.

Из этого краткого описания следуют пять основных процессов как источников получения энергии непосредственно из воды:

- катализ (разрушение) и сжигание, горение, как и любого вещества (ФПВР),

- кавитация с последующим ФПВР,

- электролиз с последующим, обычным, сжиганием выделившихся газов, в том числе, в электро-химическом генераторе (ЭХГ, топливный элемент),

- разгон звуковой волны с повышением первичного напора,

- самовращение под действием кориолисовых сил.

Указанные способы, я думаю, не исчерпывают всех возможных и могут быть применены как в отдельности друг от друга, так в совокупности, комбинации, друг с другом для усиления эффекта и облегчения получения избыточной энергии непосредственно из воды.