Ахметов Жанболат Елемесович,

Сембаев Нурболат Сакенович,

Ыксан Жанар Мунсызбаевна

Павлодарский государственный университет имени С.Торайгырова, г.Павлодар Республика Казахстан

Повышение эффективности импульсного воздействия

Для повышения усилия прессования и уменьшения расхода газового составляющего при производстве тротуарных плит газоимпульсным прессов (рисунок 1) проведены экспериментальные исследования [1]. Целью экспериментов является наложение акустических колебаний на горючую смесь, которая способствует повышению полноты сгорания газовоздушной смеси.

Установка для прессования методом газоимпульсного уплотнения сыпучих и порошкообразных смесей с влажностью 4-12% состоит из камеры сгорания 1, перфорированного дефлектора 2, вентилятора 7, электродвигателя 8. Перфорация представляет собой отверстия (для обеспечения равномерности перемешивания газа с воздухом) диаметром 20 мм, расположенные в шахматном порядке. Дефлектор выполнен с отверстиями, оси которых расположены под углом 45-60º к оси устройства и направлены в сторону выходного отверстия. В верхней части перфорированного дефлектора находится крыльчатка вентилятора, укрепленная на валу электродвигателя с регулируемой скоростью вращения, посредством упругой муфты 9. В геометрическом центре дефлектора находится запальное устройство 6 (авиационная свеча).

В нижней части камеры установлено устройство для уплотнения смеси который содержит: содержит поршень 3, шток 4 и возвратный механизм 5. На конец штока с наружной стороны устанавливается рабочая насадка 12, которая в зависимости от формы изготовляемой тротуарной плитки имеет различную конфигурацию. Рабочая насадка крепится к штоку при помощи фиксатора 13.

Под рабочую насадку подается форма со смесью. Подача форм производится автоматически при помощи конвейера 14.

Рисунок 1– Схема экспериментальной установки

Устройство работает следующим образом. В камеру сгорания 1 подается порция горючего газа, необходимая и достаточная для получения газовоздушной смеси стехиометрического состава. Включается вентилятор, который работает до момента подачи электрических импульсов на зажигание. Газовоздушная смесь подается системой дозирования, которая состоит из газового дозатора 10 с электроконтактным клапаном. Газовоздушная смесь перемешивается воздухом при помощи вентилятора, находящимся в камере сгорания.

После перемешивания горючего с воздухом включается источник акустических колебаний. Затем осуществляется зажигание горючей смеси и происходит горение при дополнительном воздействий акустического колебания. По окончании процесса горения источник колебания отключается.

Наложение акустических колебаний на горючую смесь до и в ходе реакции позволяет повысить полноту сгорания топлива, что повышает эффективность импульсного воздействия и улучшает экологические условия. Так, при воздействии колебаний частотой 9000 Гц плотность изделий достигает до 1,9 кг/см³, что на 0,1-0,2 кг/см³ больше, чем при отсутствии звуковых колебаний. При этом сила звука составляла 8 кВт/м². Количество CO в отходящих газах при этом составляет 16 мг/м³, а при отсутствии звуковых колебаний 39 мг/м³ (замеры производились внутри камеры сгорания).

Как известно, процесс горения углеводородов носит цепной характер и складывается из двух стадий.

Полнота и скорость сгорания растут, если облегчить условия зарождения цепи и предотвратить возможность ее прерывания на стенке или на инертной частице. Зарождение цепи начинается с возникновения радикала - активной частицы, имеющей свободную химическую связь. Для ее возникновения необходимо разорвать связь в молекуле. В известных способах это достигается за счет воздействия температура источника зажигания. Поэтому активные частицы возникают только в непосредственной близости от источника и затем только разносятся потоком по объему рабочей камеры. При воздействии акустических колебаний активные центры возникают во всем объеме и появляются условия для зарождения сразу большего количества цепей горения [2]. Таким образом, создается благоприятная «исходная позиция» для полного горения и газовоздушной смеси. Наличие акустических колебаний также положительно влияет на вторую стадию процесса, так как снижается вероятность осаждения частиц (образование сажи) на стенках камеры сгорания и тем самым вероятность дальнейшего развития цепи горения.

Частота колебаний, накладываемых на систему, зависит от конструктивных особенностей камеры сгорания пресса. Так, для экспериментальной установки объемом 0,027 м³ она соответствует 9 кГц.

Литература:

1. Инновационный патент Распублики Казахстан №24366. Бекенов Т.Н., Ахметов Ж.Е., Абишев К.К., Богомолов А.В. Бюл.№8 от 15.08.2011 г.

2. Неорганическая химия : учебное пособие / Н.А. Абакумова, Н.Н. Быкова. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009.