Патент на изобретение №2304228

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В КИНЕТИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ ГАЗОВОГО ПОТОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам преобразования потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока. Изобретение позволяет получить движущийся газовый поток, преобразуемый в механическую работу с высокими удельными характеристиками. Способ заключается в преобразовании потенциальной энергии химических веществ в кинетическую энергию газового потока, при этом образуется движущийся высокотемпературный газовый поток. 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.

Изобретение относится к способам получения движущегося потока газа за счет преобразования потенциальной энергии химических веществ, используемых для исполнительных систем приводов различного назначения.

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).

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.

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.

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.

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.

С целью регулировки температуры процесса закись азота может разбавляться инертными газами (азот, гелий, аргон, углекислый газ и т.д.).

Данный процесс происходит по следующим двум схемам.

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.

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.

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.

Образующиеся при этом газы имеют больший объем, что приводит к их движению. Методы превращения энергии движущихся газов в механическую работу зависят от назначения привода.

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.

Формула изобретения

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.