Теплоагенты Благуты @

Получение дополнительной химической или тепловой энергии выделяющейся в результате горения топлива и окислителя осуществляется с помощью специальных энергетических устройств, конструкция которых зависит от вида сжигаемого топлива, свойств топлива и от вида получаемой энергии. Механическую, электрическую или тепловую энергию в энергетических устройствах, за счет сжигания топлива и окислителя, получают при строго определенных условиях (подача определенного вида топлива и воздуха, зажигание и сжигание топлива и окислителя, вывод продуктов сгорания из зоны горения в окружающую среду).

Работа ДВС, с помощью которого возможно получать механическую, а после этого электрическую или тепловую энергию, например, дизельного двигателя, осуществляется путем сжатия воздуха до температуры 850-920К (580-650^oС) или в среднем около 600^oС и впрыском топлива в камеру сжатия. В процессе сжатия происходит нагрев системы (цилиндр, поршень, камера сжатия и воздух). Внутренняя энергия воздуха в процессе сжатия повышается и при температуре 600^oС равна 3166 ккал/кмоль. После впрыска топлива происходит передача тепла от системы к топливу, что приводит к фазовому переходу топлива c жидкого в газовое состояние. Под действием температуры в камере сжатия осуществляются процессы диссоциации молекул топлива, кислорода и азота. Энергия диссоциации молекул кислорода при нормальных условиях составляет 491,1 кДж/моль, азота 712,6 кДж/моль, углеводородного топлива 432+10 кДж/моль и водяного пара 432,5 кДж/моль. Процесс самовоспламенения водорода в кислороде и в воздухе, при нормальных условиях, происходит при температуре 450^oС и 500^oС. При тех же нормальных условиях температура самовоспламенения окислов углерода в кислороде и в воздухе происходит при температуре 510^oС и 610^oС. Под действием температуры выше 580^oС топливо и кислород вступают в реакцию рекомбинации или сгорания с выделением дополнительной тепловой энергии. В результате выделения дополнительного тепла осуществляется расширение газов и выполнение полезной работы. В процессе сгорания топлива температура в камере сжатия дизельного двигателя составляет примерно 2000^oС и давление около 10МПа. При такой температуре внутренняя энергия продуктов сгорания составляет 13900 ккал/кмоль.

Отношение внутренней энергии газов или продуктов сгорания, полученных в результате горения топлива и кислорода, к величине внутренней энергии воздуха необходимой для осуществления процесса самовоспламенения и сгорания топлива в воздухе при температуре около 600^oС показывает, что полученная тепловая энергия в 4,3 раз превышает затраты энергии от внешнего источника энергии в процессе пуска двигателя. Последующая работа двигателя или последующая подача свежей порции воздуха и топлива, самовоспламенение топлива в воздухе, получение в результате этого дополнительной тепловой или химической энергии и вывод продуктов сгорания из цилиндра двигателя осуществляется за счет использования части дополнительной тепловой энергии полученной при сгорании предыдущей порции топлива и окислителя. В конце процесса расширения температура отработанных газов в дизельных двигателях равна 1000-1200К (700-900^oС). Внутренняя энергия продуктов сгорания при таких температурах равна 4193-5562 ккал/кмоль.

Анализ работы ДВС показывает, что в окружающую среду при работе ДВС выбрасывается в 1,3 - 1,7 раз больше тепловой энергии, чем необходимо затратить энергию, которая обеспечивает осуществления процессов самовоспламенения и горения топлива и выполнения полезной работы. Кроме того общеизвестно, что для разложения молекул водяного пара на водород и кислород необходимо использовать меньше внешней энергии, чем затрачивается энергия на разложение только одного кислорода на составляющие, без учета энергии, которая затрачивается на разложение молекул азота и молекул топлива.

Недостатками получения или производства энергии с помощью ДВС, которые работают на традиционном топливе и воздухе, являются выбросы вредных веществ, парниковых газов и остаточной тепловой или внутренней энергии продуктов сгорания в окружающую среду, высокая стоимость топлива. Низкий коэффициент полезного действия обусловленный тем, что значительная часть тепловой энергии выбрасывается в окружающую среду.

С целью исключения образования вредных веществ в процессе работы двигателя и их выброса в окружающую среду предложено вред, который образовывается при сгорании топлива и окислителя, превратить на пользу, а именно продукты сгорания использовать как восстанавливаемое, вторичное топливо и окислитель или альтернативный источник энергии.

Продукты сгорания или отработанные газы по своим физическим свойствам (энергия диссоциации или разложение составных молекул на простые молекулы или горючие и окислительные вещества, высокое значение или величина внутренней энергии) является более качественными или эффективными источниками энергии, чем применяемое традиционное топливо и воздух.

Способ работы двигателя Благуты основан на законах термодинамики, теории горения и теплового массового обмена (патенты Украины на изобретения №№ 86216, 86247). Такой способ работы двигателя исключает выбросы отработанных газов в окружающую среду. Стоимость производства энергии практически снижается до эксплутационных затрат. Это достигается тем, что продукты сгорания или отработанные газы, преимущественно водяной пар используется для работы двигателя в качестве восстанавливаемого, вторичного топлива и окислителя или «Теплоагенты Благуты» (патенты Украины на полезную модель №28963, 33931).

В предложенном способе работы двигателя водяной пар или продукт сгорания водорода и кислорода в конце процесса расширения или в начале процесса сжатия разделяется на части. Одна часть водяного пара с остаточной тепловой энергией и температурой около 700^oС повторно сжимается в цилиндре двигателя, а другая часть водяного пара выпускается из цилиндра двигателя, охлаждается и в виде горячей воды впрыскивается под давлением 40-50МПа в камеру сжатия при подходе поршня к в.м.т..

Сжатие рабочего тела в начале пуска и в процессе работы двигателя Благуты осуществляется таким же образом, как у всех поршневых двигателей. В процессе сжатия рабочего тела состоящего из продуктов сгорания в цилиндре двигателя постоянно и беспрерывно происходят процессы диссоциации и рекомбинации молекул, что приводит к повышению температуры в конце процесса сжатия до заданного значения. Степень диссоциации продуктов сгорания на горючие и окислительные вещества являются незначительной в каждый определенный промежуток времени или при каждом определенном значении температуры рабочего тела, что является недостаточным для самовоспламенения рабочего тела в процессе сжатия и тем самым создание дополнительного давления для выполнения полезной работы.

Давление исходной части водяного пара в конце процесса сжатия или при нахождении поршня в в.м.т. определяется выражением

Ррасч= m1RT1/Vсж (1),

где m1 масса исходной части водяного пара, R - универсальная газовая постоянная, T1- температура исходной части водяного пара в конце процесса сжатия, Vсж- объем камеры сжатия.

С целью создания дополнительного давления в камере сжатия и выполнения за счет этого полезной работы в конце процесса сжатия в камеру сжатия подается горячая вода с температурой около 100^oС.

Двигатель Благуты является гибридным или комбинированным двигателем. Он представляет собой одновременно двигатель внутреннего сгорания, в котором происходят процессы диссоциации и рекомбинации молекул рабочего тела (водяной пар, углекислый газ или их смесь) с поглощением тепловой энергии и выделением дополнительной химической или тепловой энергии, и двигатель, который работает за счет расширения водяного пара или паровой двигатель.

Импульс силы в двигателе Благуты при нахождении поршня в в.м.т. возникает за счет подачи горячей воды и фазового перехода горячей воды из жидкого в газовое состояние. Переход воды из жидкого в газовое состояние увеличивает число молекул (молей) или массу водяного пара, понижает температуру более нагретого водяного пара и повышает давление за счет увеличения. числа молекул (молей) или массы водяного пара. В этом случае давление всей массы водяной пары в камере сжатия, при нахождении поршня в в.м.т., или давление после фазового перехода определяется выражением

Рф.п.= m2RT2/Vсж (2),

где m2 общая масса водяного пара, R - универсальная газовая постоянная, T2 - температура водяного пара после фазового перехода, Vсж- объем камеры сжатия.

Из выражений (1) и (2) следует, что давление в камере сжатия цилиндра двигателя после фазового перехода горячей воды в газовое состояние определяется выражением

Рф.п.= Ррасч m2 T2/ m1 T1 (3).

Предварительный анализ показывает, что при снижении температуры в камере сжатия от 2000^oС до 600^oС внутренняя энергия водяного пара снизится от 19200ккал/кмоль до 3995 ккал/кмоль. Если считать, что фазовый переход горячей воды, с температурой около 100^oС, осуществляется за счет охлаждения цилиндра, поршня и камеры сжатия, тогда количество молекул (молей) или масса водяного пара в камере сжатия увеличивается в 4,8 раза. Увеличение количества молекул (молей) или массы водяного пара создает соответствующим образом давление на поршень и увеличивает мощность двигателя. Чем больше количество водяного пара образуется в камере сжатия при фазовом переходе горячей воды из жидкого в газообразное состояние, тем больше будет мощность двигателя. При понижении температуры от 2000^oС до 600^oС масса водяного пара в камере сжатия увеличивается в 4,8 раз, а температура снижается только в 3,33 раза. Поэтому давление после фазового перехода горячей воды в камере сжатия, больше расчетного давления, необходимого для сжатия исходной части водяного пара и нагрева с помощью внешней силы до температуры 2000^oС, в 1,44 раз от Ррасч. При нагреве исходной части водяного пара до 2500^oС с последующим охлаждением до 600^oС в камере сжатия возникает давление, которое имеет значение Рф.п.= 1,34 Ррасч, Отношение полученной работы или энергии к затраченной работе в обоих случаях больше единицы, поэтому работоспособность двигателя Благуты является очевидной.

Кроме того, на мощность двигателя влияют процессы диссоциации и рекомбинации молекул водорода и кислорода, которые всегда между ними происходят в процессе расширения водяного пара в зависимости от температуры и давления. Причем для разложения молекул водяного пара на водород и кислород при высоких температурах требуется меньше энергии, чем для разложения водяного пара 432,5 кДж/моль при нормальных условиях, а выделяется дополнительного тепла, при сгорании полученного водорода и кислорода, всегда больше, а именно 573 кДж/моль.  Температура сгорания водорода в кислороде составляет более 2500^oС. При температуре 2500^oС внутренняя энергия водяного пара равна 22510ккал/кмоль. Отношение внутренней энергии водяного пара полученного в результате сгорания водорода и кислорода к внутренней энергии кислорода, а именно когда кислород разлагается при температуре 450^oС и возникает воспламенение водорода, показывает, что дополнительной тепловой или химической энергии выделяется в 8 раз больше, чем необходимы затраты энергии для осуществления процесса самовоспламенения смеси водорода и кислорода. В предложенном двигателе используется водяной пар с остаточной тепловой энергией, температура которого выше 450^oС. Энергия диссоциации или разложения водяного пара на горючие и окислительные элементы в 1,13 раз ниже чем энергия диссоциации молекул кислорода на атомы, поэтому очевидно, что сжигание водяного пара или использование водяного пара в качестве альтернативного источника энергии позволяет получать дополнительную тепловую энергию примерно в 2 раза больше, чем выделяется дополнительная энергия при сгорании углеродного топлива в воздухе. При этом исключается возможность образования вредных веществ и их выброс в окружающую среду.

Запатентованный в Украине способ работы двигателя Благуты (патенты Украины на изобретения №№ 86216, 86247) только за счет перевода четырехтактных двигателей на двухтактный режим работы повышает мощность двигателя в два раза. Наполнение цилиндров двигателя на 100% восстанавливаемым, вторичным топливом и окислителем или «Теплоагенты Благуты» и подача в камеру сжатия двигателя горячей воды в объеме, который зависит от температуры рабочего тела в конце процесса сжатия, позволяет прогнозировать увеличение мощности существующих конструкций двигателей, при переходе на альтернативный вид топлива, не менее чем в пять раз. Окончательный результат во сколько раз увеличится мощность двигателя возможно установить только на основании испытания опытных образцов и изучения процессов происходящих внутри цилиндра двигателя при его работе. Авторами на основании изобретения «Способ работы энергетического или теплового агрегата» (патент Украины на изобретение №85876) разработана горелка или генератор тепла (www.teploagent.com.ua), которая позволяет сжигать водяной пар или воду при взаимодействии с поверхностью нагретой до температуры более 500^oС. Также предложен дешевый способ получения горючих и окислительных веществ из продуктов сгорания путем воздействия на продукты сгорания электромагнитым полем с заданной частотой, которое вызывает резонансные колебания в молекулах продуктов сгорания при низких затратах энергии (патент Украины на изобретение №88006).

Переход на альтернативные источники энергии – «Теплоагенты Благуты» возможно осуществить на базе существующих, например, дизельных двигателей путем усовершенствования отдельных узлов и разработки насоса высокого давления для подачи воды в камеру сжатия.

В двигателе Благуты исключается возможность взрыва или пожара, что позволяет резко уменьшить число жертв при аварии транспортных средств. Для разработки двигателей Благуты необходимо привлечь высококвалифицированных ученых и специалистов, произвести теоретические расчеты, разработать, изготовить и испытать опытные образцы, разработать рекомендации по усовершенствованию узлов и агрегатов на, что по предварительным расчетам необходимо затратить средства около 10 млн.грн.. Это в свою очередь обеспечит возможность совершения коренной перестройки в промышленности, снизить стоимость производства товаров и услуг, закрыть вредные производства и получить средства по Киотскому протоколу за продажу квот на выбросы вредных веществ в атмосферный воздух.