способ улучшения качества дизельного топлива

Формула изобретения

Способ улучшения качества дизельного топлива путем воздействия на него лазерного излучения, отличающийся тем, что используют непрерывное лазерное излучение с длиной волны 1,06 мкм и мощностью излучения 100-150 Вт и подачу топлива в зону излучения ведут с постоянной скоростью в виде дозированной ламинарной струи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано как в Вооруженных Силах, так и в народном хозяйстве.

Известен способ улучшения качества дизельного топлива, при котором в топливо полученное при разгонке нефти, добавляют различные присадки. В одном случае это используют для повышения цетанового числа, в другом для снижения температуры застывания и фильтруемости топлива и т.д. Улучшение качества дизельного топлива с помощью присадок экономически выгодно и весьма перспективно. Однако данный способ имеет и ряд существенных недостатков: большая себестоимость топлива из-за применения присадок, вносимых в значительных количествах; малостабильность и разрушаемость при хранении, что является следствием их химической природы и др.

В качестве прототипа выбран способ улучшения качества дизельного топлива после разгонки нефти с последующим воздействием на него лазерным УФ-излучением.

Главными недостатками указанного способа является импульсное воздействие на топливо лазерного излучения, а также низкая мощность излучения.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение качества товарного дизельного топлива и экономических характеристик быстроходных дизелей на 10-15% после предварительного облучения топлива лазерным излучением.

Сущность предложенного способа заключается в том, что полученное дизельное топливо подвергают воздействию лазерного излучения длиной волны 1,06 мкм и мощностью 100-150 Вт с помощью специального устройства.

Осуществление данного способа с помощью устройства, позволяющего проводить обработку топлива лазерным излучением (ЛИ), поясняется чертежом, на котором:

Фиг.1. Состав и взаимное расположение устройства для обработки дизельного топлива лазерным излучением.

Фиг. 2. Проверка юстировки оптики и симметричности пересечения струи топлива с лазерным лучом.

Устройство состоит из твердотельного многомодового Nd ИАГ лазера с непрерывной накачкой (серии ЛТН 103), длиной волны 1,06 мкм и мощностью излучения 0-200 Вт (см. фиг. 1). В состав устройства входят: лазерный излучатель 1, блок зажигания 2, стойка питания и охлаждения 3, подставка под излучатель 4, верхняя емкость 5, стол 6, кран с калиброванным отверстием в пробке 7, воронка 8, нижняя емкость 9, штатив 10, дизельное топливо 11.

Перечисленные выше конструктивные элементы выполнены следующим образом: источник лазерного излучения промышленностью изготовленный лазер ЛТН-103, подключается к сети питания электроэнергией и к водопроводной сети. Перед излучателем 1 по оси луча устанавливается на столе 6 верхняя емкость 5 с краном 7 таким образом, чтобы нижний край носка крана 7 был выше оси луча на 40-50 мм. Это расстояние позволяет сформировать ламинарную струю топлива на пересечении с лучом лазера. С помощью штатива 10 устанавливается воронка 8 под краном 7 ниже оси луча на 10 15 мм, носок воронки устанавливается в горловину нижней емкости 9, которая располагается на полу.

Кран 7, по конструкции, пробковый с диаметром отверстия в пробке 4 мм. Это дает возможность подавать в зону излучения строго дозированную порцию топлива ламинарной струей с постоянной скоростью 0,333 л/мин.

Осуществление способа улучшения качества дизельного топлива с помощью устройства производится следующим образом.

Подготавливается лазер и технологическая оснастка к работе, для чего включается лазер на минимальную мощность и производится юстировка оптики и регулировка пересечения струи топлива с лучом лазера. С помощью специальной указки 1 производится проверка, как показано на фиг. 2, диаметра пятна луча 2, который должен быть равен 8 + 0,5 мм, и симметричности пересечения струи нефтепродукта 3 с лучом лазера 4. Симметричность пересечения проверяется визуально по тени струи топлива в пятне лазерного луча 5 на экране 6 указки 1, для чего в верхнюю емкость 5 (см. Фиг. 1), заливается 2 2,5 л топлива и открывается кран с калиброванным отверстием 7. После проведения регулировочных работ, собранное топливо в нижней емкости 10 переливается в верхнюю емкость 5. Лазер включается на режим излучения мощностью 100 150 Вт. Заполняют верхнюю емкость необходимым количеством топлива, и устройство готово к работе.

Включение устройства в работу производится полным открытием крана, на выходе из которого образуется ламинарная струя топлива. Далее дизельное топливо струей около 4 мм проходит через центр луча и подвергается воздействию его электромагнитного поля. После этого через воронку 9 сливается в нижнюю емкость 10.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами его осуществления.

Пример 1. В верхнюю емкость устройства заливали по 20 л дизельного топлива плотностью 0,840 г/см³. Затем вели обработку струи топлива лазерным лучом с длиной волны 1,06 мкм, мощностью 10 90 Вт. После чего провели экспериментальные исследования по определению физико-химических свойств дизельного топлива: кинематической вязкости и плотности.

Разницы в величине показателей не обнаружено.

Пример 2. В условиях примера 1 вели обработку дизельного топлива лазерным лучом с длиной волны 1,06 мкм и мощностью 100 Вт. Обнаружено: уменьшение кинематической вязкости на 5% плотность изменилась с 0,840 до 0,826 г/см³. Объем топлива увеличился на 0,5 л.

Пример 3. В условиях примера 1 вели обработку дизельного топлива мощностью 150 Вт. Топлива до обработки было 20 л. После обработки стало 21 л. Кинематическая вязкость уменьшилась на 10% Плотность топлива изменилась с 0,840 до 0,805 г/см³.

На облученном топливе провели экспериментальные исследования по определению изменения характеристик дизеля (эффективной мощности, часового расхода топлива, удельного эффективного расхода топлива). Обнаружено: уменьшение часового расхода топлива на 5 кг/ч; удельного эффективного расхода на 7 г/л. с. ч во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала двигателя 800-2000 об/мин.

При замере дымности выхлопных газов с помощью газоанализатора выхлопных газов TESTO-33 (фирмы TESTO TERM (ФРГ)) обнаружено уменьшение выбросов СО с 405 мг/м³ до 326 мг/м³.

При увеличении мощности лазерного излучения со 150 до 200 Вт и рассмотренных примерах дальнейших изменений свойств дизельного топлива: кинематической вязкости, плотности, а также характеристик дизеля не наблюдалось.

По предложенному техническому решению в ВА БТВ им Р.Я. Малиновского разработан технологический процесс обработки дизельного топлива лазерным лучом (исследован в лабораторных условиях).