Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






ИСТОРИЯ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА


 

Идеи магнитной обработки топлива занимали человеческие умы еще в начале прошлого века. Но впервые практическое применение магнитной обработки нашло во время Второй мировой войны в Германии. Первоначально такой обработке подвергали выхлопные газы «Мессершмидтов», чтобы скрыть их конденсационный след от зенитной артиллерии. Еще тогда было замечено, что при магнитной обработке топлива мощность двигателей возрастала при том же его расходе. В конце войны изобретение попало в качестве трофея в Америку и было предано забвению до самого взрыва цен на нефть в 70-х годах. Тогда этот метод начали использовать в авиации. Первой была фирма «Макдоннелл-Дуглас». Данную разработку стали применять и в гражданской авиации США (для экономии топлива и снижения экологического ущерба окружающей среде).

Попытки применить магнитную обработку топлива в гражданской технике начали делать совсем недавно. Первыми сделали это автомобилисты еще в конце 80-х годов прошлого столетия. Это были врезные магнитные активаторы на постоянных магнитах, вставляемые в разрыв топливного шланга. Делали их кустари-одиночки. Но из-за ряда недостатков такие магнитные активаторы потребитель не стал применять. Более совершенные активаторы были выпущены в конце 90-х годов фирмой «Бионет» Мастер-Бернер, что в переводе означает «мастерки сжигающий». Но и эти активаторы также не нашли широкого применения из-за недостаточной активации топлива. Сейчас на некоторых иномарках есть электромагнитная обработка топлива, но эффективность их тоже желает быть лучшей.

Выпускаемые сейчас в Германии магнетизеры топлива «MagnoFuel» имеют те же недостатки.

Много внимания магнитной обработке топлива уделяется в России фирмой «ДС ТЕХНОЛОГИЯ», ООО «Фирма Флеттер» и др. (3). Серьезные работы по физическим методам обработки топлива проводятся в Японии.

На Украине магнитной обработкой топлива занимается несколько фирм: НПФ «ЭКОВОД», Центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИЛ) АО «Укрнефть» и др.

Увеличение количества выдаваемых патентов по со­вершенствованию сжигания топлива свидетельствует о большом внимании к этому вопросу в разных странах.


ФИЗИКА ВОЗДЕЙСТВИЯ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ
НА УГЛЕВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО

 

Давайте рассмотрим как действует магнитная обработка на свойства углеводородных жидкостей: бензин, дизтопливо и др. Газ мы здесь не будем рассматривать -ему в этой книге уделена специальная глава.

В момент пересечения магнитных силовых линий при прокачивании топлива у него изменяется структура и многие свойства: снижаются силы поверхностного натяжения, увеличивается растворимость кислорода в топливе, возрастает ядерная поляризация (особенно водорода), изменяются константы скорости химической реакции горения (скорость горения увеличивается), уменьшается детонационная стойкость бензинов, уменьшается изменение оптической плотности и диэлектрической проницаемости, увеличивается диамаг­нитная восприимчивость топлива... Установлено, что увеличивается способность кислорода к реакциям. Причем она сохраняется 1-1,5 часа, потом она снижается до прежнего уровня. Увеличивается диамагнетизм топлива.

В результате обработки магнитным полем особенно значительные изменения претерпевают параметры дизельного топлива: так кислотность дизельного топлива, определяемая по ГОСТ 5985-79, увеличивается на 25-30%, есть изменения содержания смол.

Эти изменения свойств топлива при воздействии МП существенно влияют на эксплуатационные свойства топливосмазочных материалов (ТСМ):

1. Противоизносные свойства.

2. Полнота сгорания топлива.

3. Нагарообразование.

4. Воспламеняемость.

5. Степень очистки в топливном фильтре.

6. Коррозионная активность.

 

 

Рис.1 Схема магнитной активации топлива

Магнитное поле (МП) снимает электростатический заряд с молекул топлива, которое они получили при прокачивании по трубам, понижает его вязкость. При воздействии МП (нужной напряжённости и величины магнитного потока) на углеводородные жидкости (бензин, керосин, дизтопливо, мазут, печное топливо) и газ, происходит поляризация топлива с одновременной ориентацией хаотично двигающихся его частиц. При этом происходит снятие статических зарядов топлива, разрушаются молекулярные связи между частичками топлива.

Частички топлива получают дополнительный положительный заряд (см. рис.1). А, как известно, кислород воздуха имеет отрицательный заряд. Разноименность зарядов топлива и кислорода интенсифицирует процесс их взаимодействия. В результате этого ускоряются реакции окисления топливовоздушной смеси (т.е. горение топлива).

Под действием магнитного поля в углеводородной жидкости снижаются силы молекулярного притяжения или, как их чаще называют, силы поверхностного натяжения. Это облегчает испаряемость, диспергирование топлива, что приводит к лучшему распылению его в камере сгорания двигателя.

При воздействии МП определённой напряжённости в топливе (жидком или газообразном) возникают различные радикалы по таким реакциям:

 

В топливе получаются разные радикалы: из метана образуется метил из этана – этил , из бутана – бутил и т.д. Свободные радикалы – это сравнительно устойчивые осколки органических соединений, в которых отсутствует один атом водорода, т.е. радикалы имеют электрический заряд со знаком «минус». Радикалы малого молекулярного веса: , – менее устойчивы. Этих радикалов больше в легких бензинах «А-95», «А-98». Радикалы большего молекулярного веса (бутил и др.) – более устойчивы. Последних радикалов больше образуется в бензинах низких марок, дизтопливе, мазуте и печном топливе. Радикалы ведут себя как ионы, которые легче окисляются кислородом воздуха. За открытие этого явления группа советских учёных (Ю.К. Молин и пр.) была удостоена в 1986 г. Ленинской премии (диплом на открытие № 217).

Освещение физики воздействия на топливо будет неполным, если не описать, каким изменениям подвергаются загрязнители, имеющиеся всегда в жидком топливе: бензине, дизтопливе...

Как выше говорилось, загрязнители топлива представлены: водой, солями (в т.ч. солями жёсткости), АСПО и продуктами коррозии железа: окись, закись двухвалентного железа.

Воздействие МП вызывает серьезные изменения состояния всех загрязнителей. Остановимся на изменении свойств каждого из загрязнителей.

Вода находится в виде стойкой эмульсии в нефтепродуктах (бензине, дизельном топливе, керосине). Поэтому она плохо распыляется и ухудшает процесс горения (на ее нагрев и испарение требуется большая энергия). А в дизельных двигателях вода приводит еще и к заклиниванию топливных пар. Под воздействием МП эмульсии становятся неустойчивыми и легко распадаются за счет разрушения гидратных оболочек. В камеру сгорания входят уже «голые» молекулы воды. При действии высокой температуры (800 градусов по Цельсию и больше) освободившиеся таким образом молекулы воды распадаются на ион водорода и гидроксильную группу, которые при высокой температуре (в камере сгорания) вступают в такие химические реакции с выделением тепла:

 

Как указывает российский профессор Базаров В. (2), предельно-допускаемое количество воды в топливе, когда она вся «сгорает», – до 4,2%. При таком количестве воды происходит более полное сгорание топлива. Кроме этого, возникает еще один полезный эффект – снижается детонация топлива. А это серьезный фактор повышения работоспособности автомобильных двигателей.

Остальные загрязнения, в том числе содержащие железо, находятся в топливе в коллоидной форме (т.е. покрыты гидратными оболочками). Эти загрязнения плохо распыляются и также ухудшают горение топлива. Они являются причиной ускорения образования нагара в поршневой группе, головке блока, на свечах зажигания...

Соли, сернистые отложения и механические примеси являются абразивом, увеличивая износ всех деталей двигателя. Названные загрязнения в топливе находятся в коллоидной форме.

Коллоидные частицы, попадая под действие магнитных силовых линий, сбрасывают с себя гидратные оболочки. При этом железосодержащие частицы, после выхода из магнитного поля, сами становятся магнитиками, притягиваются друг к другу и, укрупнившись, задерживаются в топливном фильтре (для этого один магнитный модуль должен стоять до топливного фильтра). Те механические частицы, которые не осели в топливном фильтре, выбрасываются вместе с выхлопными газами.

Асфальто-смолисто-парафи новые отложения представлены вязкими частицами, имеющими более высокую температуру испарения, чем бензин и дизтопливо. Поэтому АСПО ухудшают процесс горения и являются причиной образования сажи. Сажа и вышеназванные твердые загрязнения (соли), вызывают более интенсивный износ поршневой группы (и поршней, и стенок цилиндров) и клапанов. Кроме этого, сажа с загрязнениями оседает в камере сгорания, на клапанах, в канавках поршневых колец и т.д. В результате этого клапана и кольца обгорают и по этой причине полностью не закрываются. Это дополнительно ухудшает горение, снижает общий КПД. Сажа проникает и в смазочное масло, ухудшая его качество. Двигатель начинает больше расходовать масла через запавшие поршневые кольца, сработанную поршневую группу. Это масло выбрасывается вместе с выхлопными газами, дополнительно загрязняя окружающую среду. Налипшая на головке блока и камеры сгорания ДВС сажа приводит к ухудшению ее охлаждения (сажа – изолятор теплопередачи) и вызывает общий перегрев двигателя, что снижает его моторесурс.

Под действием магнитного поля частички АСПО разукрупняются, уменьшаются силы адгезии, снижаются силы молекулярного притяжения.

Так как сняты (или значительно уменьшены) силы адгезии, эти частицы не налипают на металлических поверхностях. Общим результатом воздействия магнитного поля является улучшение распыления АСПО, их более полное сгорание и снижение выброса сажи.

В эффективности магнитной обработки водород-содержащих жидкостей и газов мы убедились при проведении испытаний на нефтяных и газовых скважинах ОАО «Укрнефть» в 1996 – 2001 гг. При добыче высоковязкой нефти происходят интенсивные отложения АСПО на стенках насосно-компрессорных труб (нефтяники их называют – подъемных труб), нефтепроводов. В результате сечение труб полностью забивается этими отложениями и добыча нефти прекращается. Нефтяники вынуждены такие скважины ремонтировать и тратить при этом огромные средства, чтобы восстановить их работоспособность. С этой же целью нефтепроводы прогревают паром с помощью паро-передвижных установок. Это тоже дорогие опасные работы.

По этим же причинам газовые скважины и газопроводы забиваются отложениями солей и их тоже приходится ремонтировать. После магнитной обработки газа и нефти, эти проблемы исчезают. Естественно, что такой же эффект при магнитной обработке жидкого и газообразного топлива для теплоэнергетических установок, в т.ч. и автомобильной, и тракторной техники.

Возвращаясь к магнитной обработке топлива, следует сказать, что попутно от поляризованных молекул топливовоздушной смеси поляризуется и масло в двигателе, частички масла меньше выбрасываются с выхлопными газами (особенно на старых автомобилях). Это обеспечивает снижение выброса вредных газов (в т.ч. СО и СН). За счет поляризации масла на деталях двигателя образуется прочная маслянистая пленка. Это приводит к снижению износа деталей двигателя.

 

 

АНАЛИЗ
ИЗВЕСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ МАГНЕТИЗЕРОВ

 

Анализ патентной литературы показывает, что в веду­щих странах мира (США, Япония, Россия и др.) уделяется большое внимание магнитной обработке топлива и вообще водород­содержащих жидкостей и газов.

В настоящее время в разных странах применяются различные конструкции магнетизеров для магнитной акти­вации[1] топлива. По принципу действия можно выделить два типа магнитных аппаратов:

1. На постоянных магнитах.

2. Электромагнитного типа.

Магнетизеры второго типа (электромагнитные) бывают двух видов:

Комбинация постоянных магнитов с узлом подачи электрического тока.

Электромагнитные аппараты, имеющие катушку, в которую подается постоянный ток. При этом внутри катушки создается постоянное магнитное поле, воздействующее на прокачиваемое топливо.

Общим недостатком обеих видов аппаратов является их сложность. Учитывая это, а также то, что оба аппарата не вышли из стадии опытного применения, мы их рассматривать не будем.

Довольно широкое применение нашли магнетизеры на постоянных магнитах, которые можно разделить на две группы:

1. Врезного типа.

2. Накладного типа.

Магнетизер врезного типа («ЭКОМАГ-ЮГ» и др.) выполнен (см. рис.2) в виде патрубка, который имеет корпус 1, в нем размещены магниты. К корпусу (1) присоединены соединительные штуцера (2). В качестве магнитов применены либо тонкие пластины, либо кольца, либо насыпана в корпус магнитная крошка.

 

Рис. 2 Магнетизер врезного типа.

1-корпус; 2-штуцера.

 

Соглашаясь с отмеченными в патентах (1,7,8,9,10 и 11) положительными сторонами, нужно сказать, что данные магнетизеры имеют ряд недостатков:

1. При их установке в разрыв топливопровода добавляется два возможных места утечки топлива.

2. Из-за малого пути обработки (меньше 200 мм) магнитным полем топлива – низкая эффективность работы магнетизеров.

3. Сложность конструкции.

4. В пластмассовом корпусе через некоторое время (за счет вибрации при движении автотранспорта), появляются трещины, через которые происходит утечка топлива. Это в условиях работающего двигателя создает пожароопасную обстановку.

 

Интересная конструкция магнетизера создана в Ивано-Франковской ЦНИЛ, Тарабариновым П.В. (см.фото № 5). В данном магнетизере магнитный активатор совмещен с отстойником топлива. Причем топливо в нем магнитным полем обрабатывается дважды: на подводящем трубопро-воде и отводящем топливо от отстойника. Топливо в корпусе этого магнетизера закручивается и все загрязнители, в том числе и вода, стекают вниз в конусную часть. Недостатком является то, что магнетизер нужно устанавливать в разрыв топливного шланга, а также он имеет малую длину обработки топлива магнитным полем. Из-за сложности конструкции данный магнетизер имеет высокую цену.

Рис. 3, Магнетизер «Мастер-Бернер»

1-топливопровод, 2-гибкая защелка, 3-полухомуты.

 

Фирмой «БИОНЕТ» мастер-Бернер, выпускаются магнетизеры накладного типа (см. рис. 3). Магнетизер выполнен в виде двух полухомутов 3, в которых вмонтировано по два прямоугольных магнита. Полухомуты устанавливаются на топливо-провод 1 и стягиваются гибкой защелкой 2.

Преимущество данного магнетизера против ранее приведенных – простота его монтажа на двигатель. Но из- за малого пути обработки топлива эффективность воздействия очень низкая. Цена магнетизера довольно высокая.

Из-за этих недостатков магнетизер мастер-Бернер не нашел широкого применения у потребителя.

Кроме названной модели магнетизера, фирма «БИОНЕТ» выпускает такой аппарат с расширителем (см. рис.4), который устанавливается в разрыве топливопровода (топливного шланга).

 

Рис. 4. Магнетизер «Мастер-Бернер» с расширителем.

1 – топливопровод, 2 – гибкая защелка, 3 – полухомуты,
4 – расширитель, 5 – узел подсоединения расширителя к топливному шлангу.

 

Этот магнетизер обеспечивает более полное сгорание топлива (за счет увеличения времени обработки топлива магнитным полем) по сравнению с предыдущим аппаратом. Но усложняется монтаж и возможно появление двух мест утечки топлива в узлах соединения к топливному шлангу.

Фирмой НПФ «ЭКОВОД» разработано несколько моделей магнетизеров (см. фото № 6 и № 12) наилучшие результаты показали магнетизеры накладного типа, которые используют достоинства магнитных аппаратов фирмы «БИОНЕТ», но созданный аппарат значительно больший по мощности магнитного потока и имеет длину больше 200 мм (см. ниже), очень прост по монтажу.


МАГНЕТИЗЕР ТОПЛИВА «МТ-1»

 

Рассмотрим особенности магнетизера топлива «МТ-1» (см. рисунок № 5 и фото № 12) накладного типа, не имеющий названных недостатков и позволяющий обрабатывать топливо на значительной длине. Последнее достоинство обеспечивается тем, что он выполнен многомодульным с возможностью его установки на любом участке топливопровода. Магнетизер «МТ – 1» предельно прост по конструкции

 

 

Рис. 5. Магнетизер топлива «МТ-1».

1 – белая точка на рисунке или красный цвет на фото -

северный полюс магнита; 2 – магнит; 3 – топливный шланг;

4 – гибкая защелка.

 

На рис. 5 изображен магнетизер «МТ-1», состоящий из 4-х модулей, каждый из которых имеет пару магнитов 2. Каждая пара 2 установлена на топливопровод 3 таким образом, чтобы северный полюс 1 одного магнита находился против южного полюса другого магнита (не обозначен цифрой). После установки их (это будет один магнитный модуль) на шланговом трубопроводе 3 обоих магниитов, как это показано на рис. 5, они закрепляются гибким элементом 4 (гибкой защелкой, скотчем, оракалом, изолентой).

Следующий модуль устанавливается так, чтобы последующая пара магнитов 2 была развернута на 180 относительно первой. В результате магнитные силовые линии каждой следующей пары магнитов воздействуют на поток топлива с противоположного направления, развернутого относительно предыдущего на 180 . За счет этого сила воздействия магнитного поля на топливо каждый раз увеличивается еще в 2 раза.

Разворот магнитов на такой угол в каждом следующем модуле позволяет максимально возможно использовать всю магнитную энергию. В результате общая эффективность воздействия МП повышается многократно (при наличии 4-х модулей – в 8 раз).

Существенное повышение эффективности описыва­емых магнетизеров дает выполнение магнитов в виде срезанных секторов. В результате этого и ноу-хау обеспечивается эффективное воздействие магнитных силовых линий на прокачиваемое в топливопроводе топливо.

Общая длина пути обработки магнитным полем топлива превышает 200 мм, что немаловажно для достижения эффекта (13). Автор считает, что все магнетизеры, у которых длина пути обработки меньше 200 мм, не дают эффекта, то есть по сути дела, такая продукция является халтурой. Рассмотренные выше особенности магнетизеров «МТ-1» обеспечивают эффективную обработку топлива всех видов, что подтверждено длительными испытаниями. Сильное магнитное поле снимает электростатические заряды с молекул топлива, понижает его вязкость и снижает силы поверхностного натяжения. В результате топливо при распылении распадается на более мелкие частицы, которые лучше смешиваются с воздухом. Ввиду этого с молекулами топлива соприкасается большее количество молекул кислорода, и горение значительно ускоряется.

Простота конструкции магнетизера позволяет каждому его устанавливать на любом оборудовании, в т.ч. и автомобиле, котле и т.д.

 

ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ МАГНЕТИЗЕРА «МТ-1»

 

Расчлененность магнетизера на несколько отдельных модулей дает возможность устанавливать его на любом участке топливопровода, в т.ч. и изогнутом. При этом первый модуль рекомендуется устанавливать перед топливным фильтром (см. рис. № 6). В этом случае значительно повышается эффективность задержки загрязнителей топлива, особенно железа, в топливном фильтре. Наблюдения показали, что практически все железо, даже двухвалентное, осаждается в фильтре и оно не будет принимать участие в образовании прочного нагара на деталях двигателя, не будет забивать горелки в котле, газовой колонке...

Остальные модули следует установить между насосом и узлом подачи топлива в камеру сгорания (карбюратором, инжектором или между топливной аппаратурой и форсунками на дизельных двигателях).

Рис. 6. Схема установки магнетизера..

1- топливопровод; 2 – топливный фильтр;

3 – топливный насос;

4 – узел впрыска топлива в камеру сгорания.

Общая длина пути обработки магнитами должна быть не меньше 200мм. При меньшем пути эффективность обработки будет ниже. Чтобы эффективность была достаточной, нужно устанавливать магниты с напряженностью не ниже 50 млТ. Пары магнитов 2 обязательно устанавливать с осевым зазором между модулями не меньше 7-9 мм (см. рис. № 5).

После выхода из магнетизера молекулы топлива вновь трутся друг о друга и о стенки топливопровода и за счет этого могут получить электростатический заряд неоптимальной величины. Чтобы этот фактор меньше влиял на эффект желательно магнетизер «МТ-1» устанавливать как можно ближе к узлу подачи топлива в камеру сгорания.

Если топливопровод выполнен из магнитоэкра-нирующего материала (например, из стали), то его хотя бы частично следует заменить на диамагнитный (например, медный) для достижения нужного результата. Если снять магнетизер с топливопровода, то сгорание топлива вновь станет хуже, как и раньше, и постепенно устанавливается более низкий КПД, типичный для данного двигателя.

При установке магнетизера нужно следить, чтобы магниты не касались сильно нагретых частей двигателя (температура больше 90°С). При повышенной температуре теряется магнитная энергия. Ниже приводим пример подсчета таких потерь магнитной энергии за определенный срок эксплуатации магнетизера. Подсчет делают по формуле:

 

 


где Д – потери магнитной энергии за год в %;

I – температура среды, в которой находится магнит, °С.

Пример: Нужно определить потери магнитной энергии магнетизера, который эксплуатируется при температуре 1=100°С в течение года.

 

Тогда

 

Т.е. в течение года будет потеряно 2% магнитной энергии. Учитывая, что такая температура на поверхности двигателя будет не полные сутки, то эти потери будут еще меньше.

Для Вашего сведения: полностью неработающий магнит «разрядится» только через 100 лет, т.е. срок эксплуатации таких магнитов очень большой при соблюдении инструкции изготовителя.




Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.