168091. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyadékok, egyebek között cseppfolyós tüzelőanyagok porlasztásának tökéletesítésére

3 168091 4 gükből, másrészt a turbulens áramlásban ütköznek és összetapadnak, következésképpen tömegük növekszik. Ez utóbbi hatás növeli a gyulladási késedelmet és lassítja az égésfolyamatot, emiatt a tüzelőanyagcseppek égéstérben való tartózkodásának ideje nem elegendő a teljes és tökéletes elégéshez. A cseppfolyós tüzelő- és oxidálóanyaggal működő rakétahajtóművek esetén az oxidánsból a reakció során felszabaduló inert komponensek és égéstermékek foglalják el az égéstér térfogatának jelentős részét és töltik ki a nagyságrendekkel kisebb fajtérfogatú tüzelő- és oxidálóanyagcseppek közti teret. Ilyen körülmények között a4üzelő- és oxidálóanyagból álló cseppek találkozása, ütközése és egyesülése lényegesen nagyobb mértékben függ a porlasztás finomságától. Az égésfolyamaton alapuló valamennyi berendezésnél fontos szerepe van az égőkeverék mikrostruktúrája mellett az égéstér jó kihasználásának, ami a gyors, intenzív keveredéstől, a keverékeloszlás térbeli homogenitásától, valamint a holtterek lehető legnagyobb mértékű kiküszöbölésétől függ. Minthogy a cseppfolyós tüzelőanyag égése felületi jelenség, az égésfolyamat annál tökéletesebben megy végbe, minél nagyobb a fázishatároló felület. A cseppfolyós tüzelőanyagnak finoman diszpergált állapotban igen nagy kiterjedésű fázishatároló felülete van, következésképpen igen nagy mennyiségű felületi energiát reprezentál, ami ugyancsak nagy mennyiségű felületképző, porlasztási munka befektetését teszi szükségessé. Ez a munkavégzés a kinetikus energia közvetítésével megy végbe, így az összenergiának a kinetikus energiává alakitható hányada a szokásos konstrukciós elvek alkalmazása esetén eleve korlátozza a porlasztás finomságát, és ezen keresztül az égésfolyamat tökéletességét. A találmány célja a porlasztás finomságát korlátozó feltételek kiküszöbölése olyan technológiai elv alkalmazása útján, amely érvényesíthető a folyamatba belépő folyadék és a folyamatból kikerülő közeg kémiai összetételétől, fizikai tulajdonságaitól és állapotától (gáz, gőz, csepp, szilárd felületi bevonat, por stb.) függetlenül, egyebek között az égésfolyamaton alapuló valamennyi berendezésnél, amelyek lehetnek szakaszos égésűek (belsőégésű motorok), folyamatos égésűek (gázturbinák, külső hőforrással működő motorok, kazánok, kemencék) vagy működhetnek cseppfolyós tüzelő- és oxidálóanyaggal (rakétahajtóművek). Bizonyított tény, hogy ionizáló sugárzás hatására a diszperz folyadékfázishoz tartozó részecskék egynemű elektromos töltések hordozóivá válnak, ennek következtében a cseppek között és ezek belsejében taszító erő lép fel. A cseppen belüli taszító erő azt eredményezi, hogy minden egyes csepp többfelé osztódik. Az így keletkezett cseppek megőrzik egynemű elektromos töltésüket, ennek következtében taszítják egymást. Ez a jelenség nemcsak nyugvó, hanem áramló közegben is fellép. Tehát abban az esetben, ha az áramló folyadékot a porlasztó fúvókából való kilépéskor kellő intenzitású ionizáló sugárzásnak tesszük ki, részecskéi egynemű elektromossággal töltődnek fel és a folyadéksugár rendkívül finom cseppekre oszlik, amelyek utólagos összetapadását elektromos töltésük megakadályozza, a cseppek felgyorsulnak, a rendelkezésre álló teret kitöltő közegben egyenletes eloszlásra törekszenek, miközben i erős turbulenciát és intenzív keveredést váltanak ki. A finom porlasztáshoz, a nagy fajlagos fázishatároló felület létrehozásához szükséges munkát az a körülmény biztosítja, hogy a szokásos porlasztási 5 módszerekhez képest többletként bevitt energia lényegesen nagyobb az azonos célt korábban kizárólag szolgáló kinetikus energiánál. Az ily módon létrejött diszperzióban egyrészt a cseppek elektromosan töltött állapota megakadályozza összetapadásu-10 kat, másrészt a fázishatároló felület nagymértékű megnövekedése következtében lényegesen megváltozik a folyamatok időbeli alakulása és javulnak minőségi jellemzői. Ismeretes az ionizáló sugárzásoknak az a tulajdon-15 sága, hogy hatásukra egyes vegyületek molekulaszerkezete megváltozik. Az égésfolyamattal kapcsolatban ez a jelenség abban nyilvánul meg, hogy a radiolízis hatására egyrészt a cseppfolyós tüzelőanyagokat alkotó szénhidrogénekből jól égő gázok (hidrogén, 20 metán stb.) válnak ki, másrészt az égéstermékekben megjelenő policiklikus szénhidrogének és nitrogénoxidok bomlanak. Ez a körülmény tehát mind tüzeléstechnikai, mind környezetvédelmi szempontból előnyös, mert egyrészt a cseppfolyós tüzelőanyagnak jól 25 égő gázokká való részleges átalakulása eleve a szokásosnál tökéletesebb, egyenletesebb égést, kisebb gyulladási késedelmet biztosít és egyes esetekben olcsóbb tüzelőanyag használatát teszi lehetővé, másrészt az égéstermékekben lényegesen csökken a káros kompo-30 nensek (rákkeltő policiklikus szénhidrogének, szénmonoxid, nitrogénoxidok, korom, füst stb.) vagy más kopogásgátló adalékanyagok használata. Az ionizáció alkalmazása rakétahajtóművek esetén különösen hatékonnyá válhat, amikor mind a tüzelő-35 anyag, mind az oxidálóanyag cseppfolyós halmazállapotú. Ilyenkor a reakció létrejöttéhez szükséges, hogy a tüzelő- és az oxidálóanyag cseppjei érintkezzenek egymással vagy a másik közeg gázfázisával, amit az égéstermékek és egyéb inert komponensek akadályoz-40 nak. Az ionizáció hatására a cseppek lényegesen kisebb méretűek, nagyobb fajlagos felületűek és nagyobb sebességűek lesznek, következésképpen a reakció gyorsabban megy végbe, mint ionizáció nélkül. Az eljárás hatékonysága tovább fokozódhat, 45 ha a tüzelő- és az oxidálóanyag ellentétes töltést eredményező sugárzásnak van kitéve. Általában az égésfolyamaton alapuló berendezéseknél az ionizáció a tökéletesebb égés következtében jobb tüzelési hatásfok, nagyobb fajlagos teljesítmény 50 elérését teszi lehetővé, amellett, hogy kisebb mennyiségű és a környezetet nem vagy alig szennyező égéstermékek kibocsátásával jár együtt. A radioaktív sugárforrással szemben támasztott fő követelmény, hogy hatása az ionizációra szorítkoz-55 zék, a besugárzott közegben és a szerkezeti anyagokban ne indukáljon radioaktivitást, sugárvédelme egyszerűen megoldható legyen és legalább néhány éves felezési idővel rendelkezzék. Az ionizáló sugárzás lehet közvetlen vagy közve-60 tett, a sugárforrást alkotó egy vagy több izotóp lehet színállapotban, vegyületben, keverékben vagy ötvözetben. A sugárforrás az alkalmazott izotóp természetétől függően lehet zárt vagy nyitott. Az égésfolyamat tökéletesítése, illetve az ehhez szükséges, rendkívül 65 finom porlasztás megvalósítása céljából főleg magas 2