Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области процессов горения и детонации.



Научное открытие "Явление высокой химической активности продуктов неполного сгорания богатой углеводородной смеси".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление высокой химической активности продуктов неполного сгорания, обусловленной образованием сверхравновесной концентрации химически активных частиц (свободных атомов и радикалов) при горении богатой углеводородной смеси".
Автор: Л. А. Гусак.
Номер и дата приоритета: № 142 от октября 1952 г.


Описание открытия.
Доктор технических наук Л. А. Гуссак (Институт химической физики АН СССР) открыл явление высокой химической активности продуктов неполного сгорания, образующихся при горении смеси углеводородов с воздухом богатого состава, в которой для полного сгорания не хватает приблизительно 50% кислорода.
"Как известно, при горении углеводородовоздушной смеси указанного состава, - рассказывает Л. А. Гуссак,- образуются стабильные продукты неполного сгорания с большим количеством окиси углерода и молекулярного водорода и с небольшим - углекислоты и воды. Нам удалось установить, что одновременно с этими продуктами сгорания образуются нестабильные химически, активные свободные радикалы и атомы, концентрация которых в сотни и тысячи раз выше величин, рассчитанных для термодинамических равновесных условий, а также для случая горения бедной и стехиометрической смесей.
Продолжительность химически активного состояния частиц с момента их возникновения составляет 10-15 мс. Затем это состояние полностью или частично пропадает в результате столкновения и рекомбинации частиц между собой или с молекулами смеси в объеме или на поверхности реакционного пространства. Химически активные частицы, обладающие высокой скоростью турбулентной диффузии, инициируют быстрые, почти сплошь разветвленные химические реакции и тем резко сокращают период задержки воспламенения рабочей смеси.

При истечении в основную камеру продуктов сгорания форкамерной смеси под небольшим перепадом давления происходит систематический срыв потока с погасанием факела пламени. Это ведет к завихрению и почти регулярному образованию множества небольших очагов воспламенения рабочей смеси в зоне горения камеры сгорания. Благодаря малым размерам очагов и большой скорости турбулентной диффузии химически активных частиц последние быстро и достаточно равномерно распределяются по рабочей смеси. При этом полностью устраняется фаза медленного и неустойчивого самопроизвольного развития цепных реакций с вырожденным разветвлением, задерживающим воспламенение и горение, процесс сразу переходит в фазу лавинной активации горения. Лавинная активация горения - ЛАГ-процесс - приводит к значительному (в 3-4 раза) увеличению скорости сгорания, к повышению на 10-15% ее полноты и к улучшению стабильности горения.

Высокая химическая активность продуктов неполного сгорания горючей смеси наблюдается в природе (взрывы и взрывное горение в шахтах, огненные смерчи при лесных, торфяных и других пожарах) в виде аномалий в процессах, где имеют место окисление, воспламенение, сгорание и детонация".
На основе открытия автор разработал новый принцип организации процесса сгорания, а также способ форкамерно-факельного инициирования воспламенения и стабилизации горения. Последний был применен к разным типам двигателей, силовых и тепловых устройств. Для поршневых двигателей были разработаны конструктивные схемы (для бензиновых двигателей - с внешним, карбюраторным, смесеобразованием, для разнотопливных двигателей - с впрыском топлива непосредственно в камеру сгорания в конце сжатия). Созданы и доведены до длительной надежной работоспособности форкамерные карбюраторные двигатели для грузовых и легковых автомобилей.

На Московском автомобильном заводе имени И. А. Лихачева в 1975 г. закончились эксплуатационные испытания нового форкамерного двигателя. Двадцать грузовых автомобилей, оснащенных этим двигателем, прошли более 100 тыс. км. Путь лежал по степям, горам и пустыням. Испытания показали высокую экономичность новой конструкции - форкамерный двигатель по сравнению с обычным расходует на 10% меньше горючего. Для его работы можно использовать бензин с низким октановым числом. Но главное то, что удалось полностью ликвидировать выброс в атмосферу вредных и ядовитых веществ.

Применение форкамерно-факельного способа организации ЛАГ-процесса для сжигания природного газа в печах в целях технологического и термического нагрева металла позволило создать химически равновесную нейтральную среду, резко сокращающую окисление и потери металла на угар, уменьшить обезлегирование и обезуглероживание поверхности нагреваемых изделий и сохранить их качества. Этот способ нагрева дает возможность применить прецизионную технологию производства заготовок и изделий без припусков на угар металла и на последующую обработку деталей после нагрева.
Форкамерно-факельная стабилизация ЛАГ-процесса в камерах сгорания газотурбинных двигателей и других энергосиловых агрегатов повышает их технико-экономические показатели.
На основе открытия автором сделано 15 изобретений. Многие из них патентуются за границей.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz