Факельна насадка пальникового пристрою

1. Факельна насадка пальникового пристрою, що виконана з вогнетривкого матеріалу, яка відрізняється тим, що внутрішня її поверхня містить активуючий шар з радіоізотопів. 2. Факельна насадка пальникового пристрою за п. 1, яка відрізняється тим, що як радіоізотопи активуючий шар містить інтерметалооксидні сполуки лантаноїдів з коротким періодом напіврозпаду, наприклад неодим, самарій. (19) (21) a201006119 (22) 20.05.2010 (24) 25.06.2011 (46) 25.06.2011, Бюл.№ 12, 2011 р. (72) АСТАФЬЄВ ВІКТОР ВСЕВОЛОДОВИЧ (73) АСТАФЬЄВ ВІКТОР ВСЕВОЛОДОВИЧ (56) US 6200537, B1, 13.03.2001 US 20040238802, A1, 02.12.2004 US 6653646, B1, 25.11.2003 RU 2362945, C1, 27.07.2009 3 95033 ру до 1000-1200 °С, що, у свою чергу, призводить до збільшення радіаційного потоку з поверхні. Велика глибина насадки утрудняє підмішування холодного навколишнього повітря в зону хімічної реакції, а збереження високої температури продуктів, що не перевищує 1200 °С, забезпечує повну завершеність хімічних реакцій, у тому числі доокислення СО в CO2, і не приводить до утворення помітної кількості оксидів азоту. Дана насадка пальникового пристрою, яка має підвищені енергетичні та експлуатаційні характеристики, забезпечує різке збільшення питомої потужності пальника. Головним недоліком відомого технічного рішення (а також і інших вищеописаних конструкцій насадок) є те, що при хімічному окисленні горючої суміші (горінні) беруть участь лише валентні електрони зовнішніх електронних оболонок (оптичні електрони з енергіями зв'язків 0,5-2,0 еВ), при цьому електрони внутрішніх оболонок атомів і молекул не приймають участі в утворенні хімічних зв'язків і, як наслідок, ефективність пальникового пристрою з даною насадкою недостатньо велика. Задачею, поставленою в основу пропонованого технічного рішення, є різке підвищення ефективності процесів горіння за рахунок максимального використання внутрішніх електронів елементів горючого середовища з енергіями зв'язків 5-100 еВ і вище. Генерування подібних електронів можна досягти шляхом формування у високотемпературному середовищі локальних фотонейтронних джерел з їх подальшим розмноженням в процесі роботи пристрою пальника. Поставлена задача вирішується тим, що у факельній насадці пальникового пристрою, яка виконана з вогнетривкого матеріалу, згідно з пропонованим технічним рішенням, внутрішня її поверхня містить активуючий шар з радіоізотопів, а також і тим, що як радіоізотопи активуючий шар насадки містить інтерметалооксидні сполуки лантаноїдів з коротким періодом напіврозпаду, наприклад, неодим, самарій. Створення на внутрішній поверхні факельної насадки активуючого шару із радіоізотопів, наприклад, інтерметалооксидних сполук лантаноїдів з 4 коротким періодом напіврозпаду (неодим, самарій) істотно збільшує її фотолізну та радіолізну здатність. Як робоче середовище для генерування високоенергетичних електронів і іонів з утворенням високотемпературної плазми можна використовувати перегріту водяну пару, що інжектується в пальник. Конструктивно факельна насадка (див. креслення Фіг.) являє собою трубчастий елемент 1 з вогнетривкого матеріалу (металокераміка) з циліндровою або зрізаною конічною поверхнею, розміри якої вибираються за умов нещільного охоплення факела пальника, на внутрішню частину якої нанесений активуючий радіоактивний шар 2 з радіоізотопів, наприклад, інтерметалооксидні сполуки лантаноїдів з коротким періодом напіврозпаду (неодим, самарій) та поверхневою щільністю 1-1,2 3 г/см . Насадка містить кріпильні елементи 3 для її фіксації в зоні горіння пальникового пристрою. Факельна насадка працює таким чином. За допомогою газового пальникового пристрою внутрішню порожнину насадки розігрівають до температури більше 1500 °С, після чого інжектують в неї перегріту водяну пару, яка, взаємодіючи з випромінюючою поверхнею насадки, розкладається на іони водню та кисню, в процесі горіння яких підвищується температура робочого середовища до 3000 °С. При цьому вихід фотонейтронів з утвореної таким чином водневої плазми дозволяє отримати високоенергетичні електрони, які у свою чергу істотно збільшують електронну температуру самої плазми, а значить і кількість фотонейтронів. Для підтвердження ефективності роботи радіаційної насадки, визначення теплофізичних характеристик плазмоутворюючої поверхні усередині випромінюючої факельної насадки, витрат природного газу, необхідного для ініціації фотоплазмового розкладання перегрітої водяної пари, визначення витрат води для її утворення, а також часу виходу на режим водневого живлення, автором були проведені випробування на базі термодинамічного центру "УкрНДІнафтогазінформ». Результати випробувань представлені в Таблиці 1. Таблиця 1 № п/п Час від початку випробувань, год. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 Витрати газу, м /год 3 8,25 7,94 7,62 7,3 7,05 6,82 6,67 6,21 5,83 5,35 5,10 Т° випромінює, плаВитрати води, л/год змоутворюв. поверхні, °С 4 5 20,0 1550 21,0 1580 22,0 1630 23,0 1690 23,5 1750 23,8 1820 24,2 1890 24,6 1960 24,8 2050 24,9 2110 25,0 2160 5 95033 6 Продовження таблиці 1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 5,08 4,93 4,24 3,77 3,03 2,51 2,06 1,98 1,03 0,25 0,00 0,00 За методикою вихід на режим здійснювався шляхом періодичного - раз в 0,5 години зменшен3 ня витрат газу - в середньому на 0,4 м /год при одночасному збільшенні витрат води, що подається в термокомпресійну камеру, - в середньому на 0,85 л/годину. Динаміка зниження споживання природного газу і переведення пальникового пристрою на воднево-плазмове живлення приведена на діаграмі Фіг. 2. Проміжні значення на графіку лінійно інтерпольовані. При зростанні температури плазмоутворюючої поверхні (після 14,5 годин випробувань) 25,1 25,2 25,9 26,2 27,0 27,2 30,9 33,8 36,0 37,9 40,0 41,8 2180 2210 2320 2400 2510 2600 2650 2690 2720 2760 2790 2820 швидкість споживання води для підтримки температури зросла і склала 2,2-2,5 л/годину. Вихід на режим стався через 21 годину. Після відключення джерела газового живлення подальше збільшення теплової потужності пристрою (і збільшення температури випромінювання при збільшенні довжини факела) пальника здійснювалося виключно за рахунок спалювання воднево-кисневої суміші, збагаченій озоном, отриманими в результаті фотоплазмового розкладання водяного газу, що подавався в плазмову зону. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 95033 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601