RU2505691C2 - Method of converting potential energy of chemical substances into kinetic power of gas flow - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed method consists in conversion of potential energy of chemical substances into gas flow kinetic power. Notre here that high-temperature moving gas flow is formed. High-temperature gas flow is formed irrespective of ambient medium owing to oxidation of combustibles by oxygen formed in thermal or thermo catalytic decomposition nitrous oxide (N₂O) or nitrous oxide mixed with inert gases in reactor.

EFFECT: moving gas flow converted in mechanical work at high specific characteristics.

Description

Изобретение относится к способам получения движущегося потока газа за счет преобразования потенциальной энергии химических веществ, используемых для исполнительных систем приводов различного назначения.The invention relates to methods for producing a moving gas stream by converting the potential energy of chemicals used for actuating systems of drives for various purposes.

Известен способ преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока, а затем в механическую работу в химических двигателях внутреннего сгорания. Он заключается в сжигании химических веществ (топлив) в среде окислителя и получающемся при этом движущемся газовом потоке с образованием гетерогенных продуктов сгорания, представляющих собой многофазные смеси газообразных, жидких и твердых компонентов (Большаков Г.Ф. Физико-химические основы применения топлив и масел. Теоретические аспекты химмотологии. - Новосибирск: Наука, 1987. С.11-25).A known method of converting the potential energy of chemicals into the kinetic energy of a gas stream, and then into mechanical work in chemical internal combustion engines. It consists in burning chemical substances (fuels) in an oxidizing medium and the resulting moving gas stream with the formation of heterogeneous combustion products, which are multiphase mixtures of gaseous, liquid and solid components (Bolshakov G.F. Physical and chemical bases of the use of fuels and oils. Theoretical aspects of chemical chemistry. - Novosibirsk: Nauka, 1987. S.11-25).

Во всех типах химических двигателей топливо подается через регулятор подачи и распыливающее устройство в камеру сгорания, где происходит окисление и в результате увеличения объема газа образуется движущийся газовый поток.In all types of chemical engines, fuel is fed through a feed regulator and a spray device into the combustion chamber, where oxidation occurs and as a result of the increase in gas volume a moving gas stream is generated.

Недостатком способа получения высокотемпературного газового потока за счет разложения закиси азота является то, что ввиду протекания процесса разложения закиси азота с выделением сравнительно небольшого количества тепла, удельные характеристики привода, в котором этот процесс используется (коэффициент полезного действия и т.п.), находятся на довольно низком уровне.The disadvantage of the method for producing a high-temperature gas stream due to the decomposition of nitrous oxide is that, due to the decomposition of nitrous oxide with the release of a relatively small amount of heat, the specific characteristics of the drive in which this process is used (efficiency, etc.) are quite low level.

Целью изобретения является получение движущегося газового потока, преобразуемого в механическую работу с высокими удельными характеристиками, за счет увеличения температуры процесса путем термического или термокаталитического разложения закиси азота в смеси с горючими газами или парами горючих веществ, т.к., чем выше температура процесса, тем выше давление в камере привода и соответственно выше его удельные характеристики.The aim of the invention is to obtain a moving gas stream, converted into mechanical work with high specific characteristics, by increasing the process temperature by thermal or thermocatalytic decomposition of nitrous oxide in a mixture with combustible gases or vapors of combustible substances, because the higher the process temperature, the higher pressure in the drive chamber and, accordingly, higher its specific characteristics.

Указанная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в преобразовании потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока, при котором образуется движущийся высокотемпературный газовый поток, согласно изобретению, высокотемпературный газовый поток образуется, в независимости от окружающей среды, в результате окисления горючих веществ кислородом, образующимся в результате термического или термокаталитического разложения закиси азота (N₂O) или закиси азота в смеси с инертными газами в реакторе.This goal is achieved in that in a method consisting in converting the potential energy of chemicals into kinetic energy of a gas stream, in which a moving high-temperature gas stream is formed, according to the invention, a high-temperature gas stream is formed, regardless of the environment, as a result of oxidation of combustible substances by oxygen resulting from the thermal or thermocatalytic decomposition of nitrous oxide (N ₂ O) or nitrous oxide mixed with inert gases in the reactor.

С целью регулировки температуры процесса закись азота может разбавляться инертными газами (азот, гелий, аргон, углекислый газ и т.д.).In order to adjust the process temperature, nitrous oxide can be diluted with inert gases (nitrogen, helium, argon, carbon dioxide, etc.).

Данный процесс происходит по следующим двум схемам.This process occurs according to the following two schemes.

По первой схеме газообразная закись азота в смеси с горючими веществами через регулятор поступает в реактор, где происходит ее термическое или термокаталитическое разложение, затем в газовый поток может производиться добавление инертных газов с целью регулировки температуры газового потока. Полученный таким образом высокотемпературный газовый поток используется в соответствующем приводе для получения механической работы.According to the first scheme, gaseous nitrous oxide in a mixture with combustible substances through the regulator enters the reactor, where it is thermally or thermocatalytically decomposed, then inert gases can be added to the gas stream in order to adjust the temperature of the gas stream. The high temperature gas stream thus obtained is used in an appropriate drive to obtain mechanical work.

По второй схеме газообразная закись азота в смеси с горючими веществами и инертными газами через регулятор поступает в реактор, где происходит ее термическое или термокаталитическое разложение, а также окисление горючих веществ продуктами разложения закиси азота. Затем в газовый поток может дополнительно производиться добавление инертных газов с целью регулировки температуры газового потока. Полученный таким образом высокотемпературный газовый поток используется в соответствующем приводе для получения механической работы.According to the second scheme, gaseous nitrous oxide in a mixture with combustible substances and inert gases through the regulator enters the reactor, where it is thermally or thermocatalytically decomposed, as well as the oxidation of combustible substances by decomposition products of nitrous oxide. Then, inert gases can be added to the gas stream to adjust the temperature of the gas stream. The high temperature gas stream thus obtained is used in an appropriate drive to obtain mechanical work.

По третьей схеме газообразования закись азота через регулятор поступает в реактор, где происходит ее термическое или термокаталитическое разложение, затем в полученный высокотемпературный газовый поток, содержащий кислород, происходит добавление горючих веществ, которые, окисляясь, значительно увеличивают давление и конечную температуру газового потока. Затем в газовый поток может дополнительно производиться добавление инертных газов с целью регулировки температуры газового потока.According to the third scheme of gas generation, nitrous oxide through the regulator enters the reactor, where it is thermally or thermocatalytically decomposed, then combustible substances are added to the obtained high-temperature gas stream containing oxygen, which, when oxidized, significantly increase the pressure and final temperature of the gas stream. Then, inert gases can be added to the gas stream to adjust the temperature of the gas stream.

Образующиеся при этом газы имеют больший объем, что приводит к их движению. Методы превращения энергии движущихся газов в механическую работу зависят от назначения привода.The gases formed in this case have a larger volume, which leads to their movement. The methods for converting the energy of moving gases into mechanical work depend on the purpose of the drive.

С целью инициирования процесса каталитического разложения закиси азота в смеси с горючими веществами на катализаторе, катализатор в реакторе предварительно нагревается. В дальнейшем, так как реакция экзотермическая, процесс регулируется подачей рабочего тела и теплопотерями в окружающую среду.In order to initiate the process of catalytic decomposition of nitrous oxide mixed with combustible substances on the catalyst, the catalyst is preheated in the reactor. In the future, since the reaction is exothermic, the process is regulated by the supply of the working fluid and heat loss to the environment.

Claims (1)

Способ преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока, при котором образуется движущийся высокотемпературный газовый поток, отличающийся тем, что высокотемпературный газовый поток образуется в независимости от окружающей среды в результате окисления горючих веществ кислородом, образующимся в результате термического или термокаталитического разложения закиси азота (N₂O) или закиси азота в смеси с инертными газами в реакторе. A method of converting the potential energy of chemicals into the kinetic energy of a gas stream, in which a moving high-temperature gas stream is formed, characterized in that the high-temperature gas stream is formed independently of the environment as a result of oxidation of combustible substances by oxygen resulting from the thermal or thermocatalytic decomposition of nitrous oxide ( N ₂ O) or nitrous oxide mixed with inert gases in the reactor.