PL207357B1 - Sposób i urządzenie do modyfikacji paliwa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do modyfikacji paliwa zarówno paliwa stałego takiego jak węgiel kamienny i jego pochodne, węgiel brunatny, jak też paliwa ciekłego takiego jak olej napędowy czy benzyna.

Znany jest sposób modyfikacji paliwa metodą magnetyzacji przedstawiony w opisie patentowym wynalazku pt. „Magnetyzer do modyfikacji w polu magnetycznym własności fizyko-chemicznych płynów nr P-320072 opublikowanym w Biuletynie Urzędu Patentowego RP nr 24/98 na stronie 48. Magnetyzer ten ma pary magnesów usytuowanych wewnątrz przewodu z płynem, wykonanego z ferromagnetyku. Zwora magnetyczna połączona jest magnetycznie z przewodem i usytuowana wzdłuż przewodu. Płyn przepływa w szczelinie między biegunami magnesów nie połączonych zworą i wewnętrzną powierzchnią przewodów. Bieguny magnesów nie połączone zworą zaopatrzone są w nabiegunniki. Przewód ma kształt cylindryczny, zaś zwora jest płytą usytuowaną wzdłuż osi przewodu. Nabiegunniki są wypukłe w kierunku ścianki przewodu. Wolna przestrzeń między poszczególnymi magnesami oraz między magnesami a ścianką przewodu wypełniona jest niemagnetycznym tworzywem.

Znany jest także kołowy magnetyzer paliwa przedstawiony w opisie patentowym wynalazku pt. „Kołowy magnetyzer paliwa nr P-366878 opublikowany w Biuletynie Urzędu Patentowego RP nr 20/05 na stronie 22. Magnetyzer ten zawiera układ, w którym przewód łączący gaźnik z pompą paliwową znajduje się na obwodzie magnesów między magnesami tworząc kształt okręgu.

Sposób modyfikacji paliwa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że paliwo wprowadza się w stan koherentny.

Wprowadzanie paliwa w stan koherentny dokonuje się poprzez nasycanie spinowe.

Nasycanie spinowe dokonuje się przed procesem spalania.

Nasycanie spinowe dokonuje się poprzez oddziaływanie na paliwo chip - induktorem.

Oddziaływanie na paliwo chip - induktorem dokonuje się poprzez umieszczenie go w zbiorniku paliwa płynnego.

Oddziaływanie na paliwo chip - induktorem dokonuje się poprzez umieszczenie go w pryzmie paliwa stałego.

Oddziaływanie na paliwo chip - induktorem prowadzi się nieprzerwanie przez okres czasu poprzedzający spalanie.

Oddziaływanie na paliwo chip - induktorem prowadzi się okresowo przez okres czasu poprzedzający spalanie.

Nasycanie spinowe dokonuje się do poziomu odpowiadającemu charakterystycznej częstotliwości dla danego paliwa.

Nasycanie spinowe paliwa dokonuje się poprzez generowanie pola spinowego statycznego lub dynamicznego a otrzymane pole spinowe poddaje się rezonacji a następnie dokonuje się jego translacji do induktora.

Urządzenie do modyfikacji paliwa, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że jest utworzone z generatora pola spinowego połączonego rezonatorem a rezonator jest wyposaż ony w chip - translator połączony z chip - induktorem.

Chip - induktor i chip - translator mają symetrię translacyjną.

Generator ma zorientowany zespół spinów klasycznych.

Sposób oraz urządzenie według wynalazku rozwiązują problem konwersji pierwiastkowego węgla w paliwach stałych oraz płynnych. Powoduje to zmniejszenie emisji w spalinach takich składników jak: CO2, CO, NOx, SO2, sadzy, cząstek stałych, benzo - alfapirenów i węglowodorów aromatycznych. Ponadto sposób i urządzenie powodują zmniejszenie zużycia paliwa. Uzyskano to na skutek modyfikacji paliwa poprzez wprowadzenie go w stan koherentny.

Spalanie paliw - to jedno z bardziej skomplikowanych, znanych człowiekowi zjawisk. Z naukowego punktu widzenia jest to łańcuchowa reakcja kolejnego rozdrabniania cząsteczek paliwa na jeszcze mniejsze naładowane rodniki; dotyczy to także fizyko-chemicznych procesów przekształceń energii chemicznej wiązań między cząsteczkowych, jak również fizycznych procesów przekształceń (na poziomie cząsteczek i atomów) energii w ciepło i światło, jak też wielu innych, przebiegających jednocześnie procesów.

Prędkość reakcji spalania można określić z równania:

K = A0 • exp(-Ea/kT), gdzie:

A0 - wielkość stała

PL 207 357 B1

Ea - energia aktywacji, k - stał a Boltzmanna (1,4 • 10²³ J/K);

T - temperatura, K.

Jednak aby doszło do reakcji spalania węgla, należy dostarczyć pewnej energii dla pokonania bariery energetycznej, zwaną energią aktywacji, niezbędną do rozpoczęcia reakcji. Ta energia jest pobierana od energii cieplnej, na skutek czego idealne ciepło spalania węgla obniża się o wielkość energii aktywacji. Wiadomo że prędkość reakcji spalania można zwiększyć kosztem podniesienia temperatury i zmniejszenia energii aktywacji. Ponieważ jednak wielkości temperatury w kotłach oraz napędach środków transportowych są unormowane, jedynie dostępną dla sterowania jest energia aktywacji paliwa.

W reakcjach spalania paliwa ważną rolę odgrywa nie tylko dynamika molekularna, lecz także i spinowa, która w elementarnych aktach chemicznych gra rol ę podwójną; z jednej strony - aktywnie wpływając na mechanizm i kinetykę procesu, a z drugiej strony - czujnie reagując na molekularną dynamikę elementarnego aktu chemicznego.

Jedną z cech szczególnych dynamiki spinowej jest możliwość koherentnej kontroli reakcji chemicznych. W koherentnych warunkach efektywność spalania paliwa wzrasta na skutek zmniejszenia energii aktywacji przez nasycenie spinowe generowane przy pomocy urządzeń stworzonych na bazie specjalnie zorientowanego zespołu spinów klasycznych z materiału ze strukturą anizotropną.

Dla koherentnego stanu spinowego charakterystycznym jest nierównoważny stan środowiska materialnego, gdy na jednakowym poziomie kwantowym, charakteryzującym jedną z własnych częstotliwości drgań czynnika materialnego (paliwa), powstaje maksymalnie możliwa ilość spinów jądrowych. Jednakże gdy uzyskuje się koherentny stan spinowy - kosztem współdziałania spin-siatka - paliwo przechodzi w stan koherentny na skutek czego maleje jego energia aktywacji. Badania zmiany wartości energii aktywacji węgla brunatnego w stanie równowagi i koherentnych stanach były przeprowadzone przy użyciu analizatora TGA/SDTA/851e firmy Mettler Toledo.

Najwyższą wartości energii aktywacji stwierdzono dla węgla w stanie równowagi (stan wyjściowy). Następnie po wprowadzeniu paliwa w stan koherentny nastąpił spadek wartości energii aktywacji z 377837 kJ/kmol do 259953 kJ/kmol, tj. o 117884 kJ/kmol, co daje 31,2%. W wyniku prowadzenia dalszej koheryzacji paliwa obserwuje się dalszy spadek wartości energii aktywacji o kolejne 37,1%. Tym samym całkowite obniżenie badanej wartości w odniesieniu do stanu wyjściowego wynosi 56,7%. Świadczy to o obniżeniu bariery energetycznej którą należy pokonać w przypadku spalania paliwa poddanego procesowi koheryzacji.

Wprowadzenie paliwa w stan koherentny powoduje wzrost stopnia konwersji palnego składnika paliwa C: o ok. 14% - dla temp. 700°C i ok. 20% dla temp. 850°C; daje przyrosty temperatury w komorze paleniskowej. Skutkiem czego jest obniżenie zużycia węgla od 4 do 20% w zależności od zawartości popiołu i wilgotności węgla. Spalanie węgla w koherentnym stanie z sorbentem powoduje wzrost stopnia konwersji sorbentu wapniowego w stosunku do SO2. Badania prowadzone na kotle pyłowym pokazały znaczną poprawę dynamiki pracy kotła. Badania nad wpływem koherentnego stanu spinowego oleju napędowego na skład spalin prowadzone były na stanowisku badawczym z silnikiem Andoria 4 TC90, diesel, z turbodoładowaniem.

Wyniki badań wpływu koherentnego stanu spinowego oleju napędowego na skład spalin podano w tabeli.

L.p.	N, l/min	Ne, kW	Mo, Nm	Ge, G/s	ge, G/kWh	c, mg/m3	CxHy, mg/m3	PM mg/m3
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Olej napędowy w stanie równowagi
1a	2500	-	-	0,27	-	2,6	182	72
2a	2500	5,18	19,3	0,95	660	3,5	103	40
3a	2500	12,43	47,5	1,33	385	5,4	133	53
4a	2500	24,62	195	2,07	302	7,2	60	26
Stan koherentny oleju napędowego
1b	2500	-	-	0,25	-	0,3	96	34
2b	2500	5,10	19,0	0,94	653	0,9	70	24

PL 207 357 B1 cd. tabeli

1	2	3	4	5	6	7	8	9
3b	2500	12,43	47,5	1,36	393	2,3	94	35
4b	2500	24,62	190	2,16	315	3,3	33	13
Zmiany procentowe
1c	-	-	-	-7,40	-	-88,46	-47,25	-52,77
2c	-	-	-	-1,05	-1,06	-74,28	-32,03	-40,00
3c	-	-	-	2,25	2,07	-57,40	-29,32	-33,96
4c	-	-	-	4,34	4,30	-54,16	-45,00	-50,00

- znak minus oznacza procentowe zmniejszenie produktów emisji

Z przeprowadzonych badań wynika, ż e koherentny stan spinowy oleju nap ę dowego zwię ksza skuteczność jego spalania, zmniejsza toksyczność spalin, co w konsekwencji może doprowadzić do wzrostu ekologiczności silników Diesla. Stosowanie koherentnego oleju napędowego można zalecić w środkach transportu miejskiego, ponieważ silniki aut pracują najczęściej na biegu jałowym i rozbiegu.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładowym wykonaniu oraz na rysunku gdzie przedstawiono schematycznie budowę urządzenia według wynalazku.

Jak przedstawiono na rysunku urządzenie do modyfikacji paliwa jest utworzone ze spinowego generatora 1, do którego podłączony jest rezonator 2. Rezonator 2 jest wyposażony w chip - translator 3 a ponadto w rezonatorze 2 umieszczone jest identyczne paliwo, które będzie poddawane nasyceniu spinowemu. Chip - translator 3 jest połączony z chip - induktorem 4 umieszczonym w zbiorniku 5 zawierającym paliwo 6, które jest poddawane nasyceniu spinowemu.

Działanie urządzenia do modyfikacji paliwa, według wynalazku, przebiega następująco. Poprzez włączenie spinowego generatora 1 powoduje się wzbudzenie rezonatora 2 stanów spinowych do wymaganego poziomu. Wraz ze wzbudzeniem rezonatora 2 następuje wzbudzenie chip - translatora 3, który kosztem efektu splątanych stanów kwantowych dokonuje wzbudzenia spinowego chip induktora 4. Wzbudzony chip - induktor 4 powoduje spinowe nasycenie paliwa 6 zawartego w zbiorniku 5, oraz utrzymuje go w tym stanie aż do momentu spalania.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób modyfikacji paliwa, znamienny tym, że paliwo (6) wprowadza się w stan koherentny.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadzanie paliwa (6) w stan koherentny dokonuje się poprzez nasycanie spinowe.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że nasycanie spinowe dokonuje się przed procesem spalania.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że nasycanie spinowe dokonuje się poprzez oddziaływanie na paliwo (6) chip - induktorem (4).
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oddziaływanie na paliwo (6) chip - induktorem (4) dokonuje się poprzez umieszczenie go w zbiorniku (5) paliwa (6) płynnego.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oddziaływanie na paliwo (6) chip - induktorem (4) dokonuje się poprzez umieszczenie go w pryzmie paliwa stałego.
7. 7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oddziaływanie na paliwo (6) chip - induktorem (4) prowadzi się nieprzerwanie przez okres czasu poprzedzający spalanie.
8. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że oddziaływanie na paliwo (6) chip - induktorem (4) prowadzi się okresowo przez okres czasu poprzedzający spalanie.
9. 9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że nasycanie spinowe dokonuje się do poziomu odpowiadającemu charakterystycznej częstotliwości dla danego paliwa (6).
10. 10. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że nasycanie spinowe paliwa (6) dokonuje się poprzez generowanie pola spinowego statycznego lub dynamicznego a otrzymane pole spinowe poddaje się rezonacji a następnie dokonuje się jego translacji do induktora.
11. 11. Urządzenie do modyfikacji paliwa, znamienne tym, że jest utworzone z generatora pola spinowego (1) połączonego rezonatorem (2) a rezonator (2) jest wyposażony w chip - translator (3) połączony z chip - induktorem (4).

    PL 207 357 B1
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że chip - induktor (4) i chip - translator (3) mają symetrię translacyjną.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że generator (1) ma zorientowany zespół spinów klasycznych.