Шаповалов В.И, Высоцкий А.С.*

Materials and Electrochemical Research Corporation, Tucson, Arizona (USA)

* Кировоградский национальный технический университет. Украина.

Газоармированные конверторы углеводородного топлива

Углеводородное топливо в обозримом будущем останется одним из основных источников энергии в условиях её возрастающих дефицита, стоимости и ухудшения экологической составляющей. Поэтому технологии повышения качества моторных углеводородов с целью улучшения экологичности и эффективности, в частности, двигателей внутреннего сгорания, становятся все более актуальными [1].

Конвертор топлива, встаиваемый, например, в напорно-топливную систему автомобиля, состоит из набора пористых газоармированных [2,3] таблеток различного функционального назначения – для каталитического изменения состава топлива, его магнитной деполимеризации и т.п. (Рис.1).

Рис. 1. Схема конструкции конвертора углеводородного топлива, состоящего из газоармированных «таблеток» различного функционального назначения.

В представляемом конструктивном варианте конвертора применены функциональные газоармированные «таблетки» с осевой пористостью (Рис.2).

Рис.2. Схема функциональной газоармированной «таблетки» конвертора.

Очевидно, морфологическое разнообразие структур газаров [4] делает возможными многочисленные конструктивные решения организации потоков топлива в конверторе (Рис.3).

Рис.3. Схемы морфологических вариантов поровых структур газаров.

Помимо получения газоармированной матрицы определенного функционального состава (напр. системы NdFeB) для магнитной деполимеризации топлива, активные компоненты могут привносится в матрицу и поры «таблетки» разнообразными известными технологиями, например, методом вакуумной диффузионной металлизации (Рис. 4).

Рис.4. Анизотропные поры-каппиляры и матрица газоармированной «таблетки» конвертора, насыщенные каталитическими компонентами методом вакуумно- диффузионной металлизации. х 30.

Получение газоармированных материалов с задаваемыми служебными характеристиками возможно в необходимых объемах методами водородной металлургии [5,6] на установках, проектирование которых производится в соответствии с требованиями заказчика (Рис.5).

Рис. 5. Один из вариантов установки для получения газаров, использующихся в военно-космическом секторе экономики США.

Уникальные структура и свойства газаров как вполне соответствуют служебным требованиям к конверторам углеводородов:

· Прочностные характеристики газаров - одни из наивысших среди пористых материалов. «Аномально» высокая прочность объясняется арочным строением матрицы и пор газаров (отсюда – газом армированные материалы). Данное обстоятельство позволяет использовать газоармированные насадки при рабочих давлениях топлива в ДВС непосредственного впрыскивания (от 10 МПа).

· Анизотропное поровое пространство образовано порами-каппилярами сечением от 1 мкм с зеркальной поверхностью. Такой каппиляр представляет собой «контактную поверхность громадной кривизны», при взаимодействии с которой под высоким давлением углеводороды интенсивно варьируют молекулярный состав.

· Газары – продукты водородной металлургии и литейного производства. Легко создаются пористые сплавы программируемого состава и свойств. Например, система NdFeB обладает необходимыми характеристиками для магнитной деполимеризации углеводородов. Деполимеризация топлива, обеспечивающая его более полное сгорание, способствует повышению КПД двигателей.

· Механическое измельчение топлива в порах-каппилярах сверхмалого сечения при прокачивании его под высокими давлениями диспергирует жидкостный поток в квазигазообразное состояние. Такое агрегатное состояние топлива в процессе последующего смешивания с воздухом также повышает экологичность и литровую мощность ДВС за счет последующего более полного сгорания.

Авторы надеются, что газартехнологии займут достойное место в ряду современнейших методов обеспечения технического прогресса [7].

Литература:

1. Высоцкий А.С., Карпов В.Ю. Применение газоармированных гильз блока цилиндров в концептуальном двигателе внутреннего сгорания ДизОтто // Тезисы VI международной научно-практической конференции «Наука и технология: шаг в будущее - 2010» Прага.– Чехия. 27.10.2010-05.11 2010. 36-38С.

2. Шаповалов В.И. Газоармированные материалы – 30-летний путь проблем и прогресса // Сообщение 1. Металл и Литье Украины.– 2011. – №3.– С. 3-12.

3. Шаповалов В.И. Газоармированные материалы – 30-летний путь проблем и прогресса // Сообщение 2. Металл и Литье Украины.– 2011.– №3.– С. 3-9.

4. Высоцкий А.С., Карпов В.Ю. Размерная обработка изделий общетехнического назначения из газоармированных капиллярно-пористых материалов// Тезисы II международной научно-практической конференции «Наука и технология: шаг в будущее - 2010» Прага.– Чехия. 13.11. 2010-18.11. 2010. 53-56С.

5. Shapovalov V. Method for manufacturing porous articles. USA Patent #5181549, Jan. 26, 1993.

6. Withers J., Shapovalov V., Method and Apparatus for Producing Porous Articles. US Patent Application Serial No. 60/956,374. Filed: August 16.– 2007.

7. Отрошенко. В.А. Сплав со структурой лотоса //Украинская техническая газета. 7 ноября 2011.