RU2531146C1 - Fuel composition - Google Patents
Fuel composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531146C1 RU2531146C1 RU2013123454/04A RU2013123454A RU2531146C1 RU 2531146 C1 RU2531146 C1 RU 2531146C1 RU 2013123454/04 A RU2013123454/04 A RU 2013123454/04A RU 2013123454 A RU2013123454 A RU 2013123454A RU 2531146 C1 RU2531146 C1 RU 2531146C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- fuel
- carbon
- components
- graphene
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к топливным композициям на основе углеводородного топлива, которая может быть использована в авиамоторостроении и энергетике при проектировании широкодиапазонных воздушно-реактивных двигателей и компактных размеров двигательных установок в авиации, транспорте, а также при разработке энергетических установок.The invention relates to fuel compositions based on hydrocarbon fuel, which can be used in aircraft engine building and energy in the design of wide-range jet engines and compact sizes of propulsion systems in aviation, transport, as well as in the development of power plants.
Известна топливная композиция на основе топочного мазута с добавлением углеводородсодержащего компонента, в качестве которого композиция содержит продукты пиролиза углеводородов со среднеобъемной температурой кипения 260-290°C, коксуемостью 8-12% при следующем соотношении компонентов, масс.%: продукты пиролиза углеводородов со среднеобъемной температурой кипения 260-290°C, коксуемостью 8-12% - 5-60; топочный мазут - до 100 [1].Known fuel composition based on heating oil with the addition of a hydrocarbon-containing component, the composition of which contains hydrocarbon pyrolysis products with an average volume boiling point of 260-290 ° C, coking ability of 8-12% in the following ratio of components, wt.%: Hydrocarbon pyrolysis products with an average volume temperature boiling 260-290 ° C, coking ability of 8-12% - 5-60; heating oil - up to 100 [1].
Эта топливная композиция предназначена исключительно для использования в качестве котельного топлива и ее не представляется возможным применить в качестве топлива для современных реактивных двигателей и других энергетических установок из-за большого времени (длины) задержки воспламенения и низкой устойчивости горения пламени.This fuel composition is intended solely for use as boiler fuel and it is not possible to use it as fuel for modern jet engines and other power plants due to the long time (length) of the ignition delay and the low stability of flame burning.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является топливная композиция, содержащая в качестве основы углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу [2].The closest technical solution to the proposed one is a fuel composition containing hydrocarbon fuel as a basis, components that occur during a high-voltage electric discharge, additional carbon-containing additives and a dispersed phase [2].
Недостатком данной топливной композиции является то, что, несмотря на квизиобъемный поджиг, осуществляемый электрическим разрядом, время (длина) задержки воспламенения велико из-за отсутствия эффекта «горячих очагов» и объемного поджига, способствующих значительному уменьшению этой характеристики топлива.The disadvantage of this fuel composition is that, despite the quasi-volume ignition carried out by an electric discharge, the ignition delay time (length) is long due to the absence of the “hot spots” effect and volume ignition, which contribute to a significant decrease in this fuel characteristic.
Заявитель ставил перед собой задачу разработки топливной композиции на основе углеводородного топлива с таким его составом, который позволил бы резко уменьшить время (длину) задержки воспламенения и повысить устойчивость горения пламени. Указанный технический положительный результат был достигнут за счет новой совокупности существенных признаков предлагаемой топливной композиции, изложенной в нижеприведенной формуле изобретения: «топливная композиция, содержащая в качестве основы углеводородное топливо, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, дополнительные углеродсодержащие присадки и дисперсную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащих присадок композиция включает наночастицы в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм, или наночастицы в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта, а дисперсная фаза состоит из пузырьков газа, при следующем соотношении компонентов, входящих в топливную композицию:The applicant set himself the task of developing a fuel composition based on hydrocarbon fuel with such a composition that would drastically reduce the time (length) of the ignition delay and increase the stability of the combustion of the flame. The indicated technical positive result was achieved due to a new set of essential features of the proposed fuel composition set forth in the claims below: “a fuel composition containing hydrocarbon fuel as a base, components arising from a high-voltage electric discharge, additional carbon-containing additives and a dispersed phase, characterized in that as carbon-containing additives, the composition includes nanoparticles in the form of carbon nanotubes obtained to by the analytical pyrolysis of acetylene on iron or cobalt nanoclusters in an alumina matrix and having a structure of interwoven tangles with a diameter of more than 2 μm with an average outer diameter of ~ 20-30 nm, or nanoparticles in the form of graphene having a layered structure with grain sizes of ~ 400 nm and obtained by chemical by the method consisting in oxidizing graphite layers with subsequent reduction and obtaining nanometer-sized layers of the carbon product, and the dispersed phase consists of gas bubbles, with the following ratio of components included in t plivnuyu composition:
в качестве углеводородного топлива применен авиационный керосин; в качестве дисперсной фазы использованы пузырьки воздуха; компонентами композиции, возникающими при высоковольтном электрическом разряде являются ионы, или электроны, или радикалы.aviation kerosene is used as hydrocarbon fuel; air bubbles were used as the dispersed phase; the components of the composition arising from a high-voltage electric discharge are ions, or electrons, or radicals.
Заявляемая топливная композиция содержит в качестве основы углеводородное топливо, например авиационный керосин, дополнительные углеродные присадки, компоненты, возникающие при высоковольтном электрическом разряде, например ионы, или электроны, или радикалы, и дисперсную фазу в виде пузырьков газа, например пузырьков воздуха. В качестве углеродсодержащего компонента в композицию добавлены присадки наночастиц углерода. Эти присадки наночастиц углерода представлены в виде углеродных нанотрубок, полученных каталитическим пиролизом ацетилена на нанокластерах железа или кобальта в матрице из оксида алюминия и имеющих структуру переплетенных клубков диаметром более 2 мкм со средним внешним диаметром ~20-30 нм. Кроме того, наночастицы углерода выполнялись в виде графена, имеющего слоистую структуру с размером зерен ~400 нм и полученного химическим способом, заключающимся в окислении слоев графита с последующим восстановлением и получением нанометровых слоев углеродного продукта. В предложенной топливной композиции выбирались следующие соотношения входящих в нее компонентов: авиационный керосин - 100 г; углеродные нанотрубки - 0,5 г; графен - 0,5 г, остальное дисперсная фаза в виде пузырьков воздуха.The inventive fuel composition contains, as a basis, hydrocarbon fuel, for example aviation kerosene, additional carbon additives, components arising from a high voltage electric discharge, for example ions, or electrons, or radicals, and a dispersed phase in the form of gas bubbles, for example air bubbles. As a carbon-containing component, carbon nanoparticle additives were added to the composition. These carbon nanoparticle additives are presented in the form of carbon nanotubes obtained by catalytic pyrolysis of acetylene on iron or cobalt nanoclusters in an alumina matrix and having a structure of interwoven tangles with a diameter of more than 2 μm with an average outer diameter of ~ 20-30 nm. In addition, carbon nanoparticles were made in the form of graphene having a layered structure with a grain size of ~ 400 nm and obtained chemically by oxidizing graphite layers with subsequent reduction and obtaining nanometer-sized layers of the carbon product. In the proposed fuel composition, the following ratios of its constituent components were selected: aviation kerosene - 100 g; carbon nanotubes - 0.5 g; graphene - 0.5 g, the rest is the dispersed phase in the form of air bubbles.
Такой состав топливной композиции позволяет значительно уменьшить время (длину) задержки воспламенения топлива и повысить устойчивость горения пламени. Последнее обусловлено тем, что квизиобъемный поджиг топлива в данном варианте осуществляется электрическим разрядом высокого напряжения (амплитуда 60 кВ, частота 400 Гц), при котором электроны (ионы, радикалы) производятся в большом объеме, и благодаря их интенсивной подвижности они оседают на наночастицах. Вследствие малого размера наночастиц возникают локальные электрические поля высокой напряженности, зажигаются коронные разряды вокруг наночастиц и реализуются многочисленные локальные пробои. Все это приводит к тому, что поджиг распыленного топлива производится в огромном объеме, а это согласно критерию «Франк-Каменецкого» обеспечивает гарантированный поджиг топлива и стабилизацию пламени даже при больших, в том числе сверхзвуковых, скоростях топливно-воздушной смеси.This composition of the fuel composition can significantly reduce the time (length) of the ignition delay of the fuel and increase the stability of the combustion of the flame. The latter is due to the fact that the quasi-volume ignition of fuel in this embodiment is carried out by high-voltage electric discharge (amplitude 60 kV, frequency 400 Hz), in which electrons (ions, radicals) are produced in large volumes, and due to their intense mobility, they are deposited on nanoparticles. Due to the small size of the nanoparticles, local electric fields of high intensity arise, corona discharges around the nanoparticles are ignited, and numerous local breakdowns are realized. All this leads to the fact that the ignition of atomized fuel is carried out in a huge volume, and this, according to the criterion of Frank-Kamenetsky, ensures guaranteed ignition of the fuel and stabilization of the flame even at high, including supersonic, speeds of the fuel-air mixture.
Поджиг топливной композиции (композитного топлива) осуществляется специальным устройством посредством высоковольтного электрического дугового разряда, при этом, так как топливо с наночастицами не может храниться длительное время, смесеобразование предполагается выполнять прямо на борту летательного аппарата или непосредственно в энергетическом устройстве.Ignition of the fuel composition (composite fuel) is carried out by a special device by means of a high-voltage electric arc discharge, while, since fuel with nanoparticles cannot be stored for a long time, mixture formation is supposed to be carried out directly on board the aircraft or directly in the energy device.
На трех следующих фотографиях представлены варианты поджига топливной композиции: фото №1 - топливная композиция только на кросине; фото №2 - топливная композиция на керосине плюс присадки в виде углеродных нанотрубок; фото №3 - топливная композиция на керосине плюс присадки в виде графена.The following three photos show options for setting the fuel composition on fire: photo No. 1 - fuel composition only on krosin; photo No. 2 - a fuel composition on kerosene plus additives in the form of carbon nanotubes; photo No. 3 - fuel composition on kerosene plus additives in the form of graphene.
В ИПРИМ РАН разработаны способ изготовления заявленного состава композитного топлива, устройство для его сжигания, а также успешно проходят испытания этих технических решений и исследования процессов поджига и стабилизации горения различных вариантов композитных топлив электрическим дуговым разрядом.A method for manufacturing the claimed composite fuel composition, a device for its combustion have been developed at the IPRIM RAS, and they are also successfully testing these technical solutions and studying the ignition and stabilization processes of various types of composite fuels by electric arc discharge.
Источники информацииInformation sources
1. Описание изобретения к патенту РФ №2108369 «Топливная композиция», C10L 1/04, заявлено 08.07.1996, опубликовано 10.04.1998.1. Description of the invention to RF patent No. 2108369 "Fuel composition", C10L 1/04, claimed 08.07.1996, published 10.04.1998.
2. «Экспериментальное исследование процессов по джига и стабилизации горения жидких углеводородных топлив электрическим дуговым разрядом» // Прикладная физика 2011 //, №4, стр.36-41.2. “An experimental study of the processes of jigging and stabilization of the combustion of liquid hydrocarbon fuels by an electric arc discharge” // Applied Physics 2011 //, No. 4, pp. 36-41.
3. Описание изобретения к патенту РФ №2241024 «Композиция для получения углеводородного топлива, C10L 1/32, заявлено 09.12.2002, опубликовано 27.11.2004.3. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2241024 “Composition for the production of hydrocarbon fuels, C10L 1/32, claimed December 9, 2002, published November 27, 2004.
4. Описание изобретения к патенту РФ №2411287 «Топливная композиция и способ ее получения (Два варианта)», C10L 1/32, заявлено 05.02.2010, опубликовано 10.02.2011.4. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2411287 “Fuel composition and method for its preparation (Two options)”, C10L 1/32, claimed 05.02.2010, published 02.10.2011.
5. Описание изобретения к патенту РФ №2365618 «Водно-топливная эмульсия», C10L 1/32, заявлено 26.01.2007, опубликовано 27.08.2009.5. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2365618 "Water-fuel emulsion", C10L 1/32, claimed January 26, 2007, published August 27, 2009.
6. Описание изобретения к патенту РФ №2278892 «Композиция водно-топливной эмульсии», C10L 1/32, заявлено 19.04.2005, опубликовано 27.06.2006.6. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2278892 “Composition of a water-fuel emulsion”, C10L 1/32, filed April 19, 2005, published June 27, 2006.
7. Патент США №5372613 «Fuel compositions)), 44-301 (C10L 1/32), опубликован 13.12.1994 г.7. US Patent No. 5372613 "Fuel compositions)), 44-301 (C10L 1/32), published December 13, 1994.
8. Патент США №4477258 «Diesel fuel compositions and process for their production)), C10L 1/32, опубликован 16.10.1984 г.8. US patent No. 4477258 "Diesel fuel compositions and process for their production)), C10L 1/32, published October 16, 1984.
9. Описание изобретения к патенту РФ №2122567 «Топливная композиция», C10L 1/04, заявлено 27.04.1995, опубликовано 27.11.1998.9. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 21252567 "Fuel composition", C10L 1/04, claimed 04/27/1995, published 11/27/1998.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123454/04A RU2531146C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Fuel composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013123454/04A RU2531146C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Fuel composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2531146C1 true RU2531146C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53381918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013123454/04A RU2531146C1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Fuel composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2531146C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637942C1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-12-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Complex-action additive for transportation of oil and petroleum products |
| CN109207224A (en) * | 2018-09-29 | 2019-01-15 | 安徽兆拓新能源科技有限公司 | A kind of preparation method preparing efficient biomass fuel using graphene |
| RU2678457C2 (en) * | 2017-01-18 | 2019-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Application of a composition including mineral motor oil or industrial oil, suspension of nanomaterial (cnm) and surface-active substance (sas) for oil product marking, and method of product identity |
| CN110452745A (en) * | 2019-07-12 | 2019-11-15 | 林大经 | Energy-saving and emission-reduction compound prescription |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419717B2 (en) * | 2000-03-17 | 2002-07-16 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon nanotubes in fuels |
-
2013
- 2013-05-22 RU RU2013123454/04A patent/RU2531146C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419717B2 (en) * | 2000-03-17 | 2002-07-16 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon nanotubes in fuels |
| US20050108926A1 (en) * | 2000-03-17 | 2005-05-26 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Fuels and lubricants containing carbon nanotubes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| И.П.Суздалев. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006 стр.367-398. В.А.Битюрин, В.Ю.Великодный, Б.Н.Толкунов, А.А.Быков, А.В.Дыренков, В.В.Попов "Экспериментальное исследование процессов поджига и стабилизации горения жидких углеводородных топлив электрическим дуговым разрядом". Прикладная физика 2011, N4, стр.36-41. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2637942C1 (en) * | 2016-12-22 | 2017-12-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Complex-action additive for transportation of oil and petroleum products |
| RU2678457C2 (en) * | 2017-01-18 | 2019-01-29 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Application of a composition including mineral motor oil or industrial oil, suspension of nanomaterial (cnm) and surface-active substance (sas) for oil product marking, and method of product identity |
| CN109207224A (en) * | 2018-09-29 | 2019-01-15 | 安徽兆拓新能源科技有限公司 | A kind of preparation method preparing efficient biomass fuel using graphene |
| CN110452745A (en) * | 2019-07-12 | 2019-11-15 | 林大经 | Energy-saving and emission-reduction compound prescription |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gad et al. | A comparative study on the effect of nano-additives on the performance and emissions of a diesel engine run on Jatropha biodiesel | |
| RU2531146C1 (en) | Fuel composition | |
| Mei et al. | Combustion characteristics and emissions of a common rail diesel engine using nanoparticle-diesel blends with carbon nanotube and molybdenum trioxide | |
| Mehta et al. | Nanofuels: Combustion, engine performance and emissions | |
| Paramashivaiah et al. | Studies on effect of graphene nanoparticles addition in different levels with simarouba biodiesel and diesel blends on performance, combustion and emission characteristics of CI engine | |
| Karthikeyan et al. | An environmental effect of GSO methyl ester with ZnO additive fuelled marine engine | |
| Guerieri et al. | Nanoaluminum/Nitrocellulose microparticle additive for burn enhancement of liquid fuels | |
| Solero | Experimental analysis of the influence of inert nano-additives upon combustion of diesel sprays | |
| Singh et al. | Particulate emissions from laser ignited and spark ignited hydrogen fueled engines | |
| Zhang et al. | High Catalytic Activity of Nitrogen‐Doped Graphene on the Thermal Decomposition of CL‐20 | |
| Kamesh et al. | Effect of Nanoparticles on the Emissions of a CI Engine | |
| Suhel et al. | Impact of ZnO nanoparticles as additive on performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with waste plastic oil | |
| Gad et al. | Performance, emissions and exergy analyses of adding CNTs to various biodiesel feedstocks | |
| RU2562505C2 (en) | Method of efficiency increasing of hydrocarbon fuel combustion | |
| Emekwuru | Nanofuel droplet evaporation processes | |
| RU144951U1 (en) | COMPOSITE FUEL MIXING AND IGNITION PLANT | |
| Mao et al. | Improving the ignition and combustion of JP10/boron-based nanofluid fuel droplets by the interaction of PTFE and boron | |
| DE102014117799A1 (en) | Apparatus and method for improved combustion | |
| Rao et al. | Effect of fuel injection pressure on performance and emission characteristics of DI-CI engine fueled with chicken fat biodiesel | |
| Rajesh et al. | A review on nanoparticles as fuel additives in biodiesel | |
| KR102155265B1 (en) | A fuel composition comprising of water for coal bunning | |
| Fedorchak et al. | Analysis and classification of physical and chemical methods of fuel activation | |
| Gajera et al. | Effects of addition of various nanoparticles on performance and emission properties of compression ignition engine with diesel and biodiesel blends as a fuel–A review study | |
| Baloul et al. | Experimental assessment of ozone production by multichannel plasma discharges for automotive applications | |
| Hao et al. | Gas Production Characteristics and AC Breakdown of a New Three-element Mixed Insulation Oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160523 |