147707. lajstromszámú szabadalom • Akusztikus eljárás és berendezés folyékony üzemanyagok porlasztására és az égés hatásfokának javítására
Megjelent 1960. október 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL ZABADALMI LEÍRÁS 147.707. SZÁM 24..b. OSZTÁLY — LI—118. ALAPSZÁM Akusztikus eljárás és berendezés folyékony üzemanyagok porlasztására és az égés hatásfokának javítására Farkas József igazgató, dr. Greguss Pál ultrahangszakértő és Lipoveíz Iván, Kossuth-díjas kohómérnök, budapesti lakosok A bejelentés napja: 1959. március 9. Az akusztikus energia, különösen a nagyobb rezgésszámú ultrahangok folyadékokat porlasztó hatása közismert. Számos külföldi szabadalom foglalkozik ezzel a kérdéssel, de a mai napig sem sikerült olyan akusztikus energiával működő porlasztófejet kidolgozni, mely ipari célokra valóban megfelel, ugyanis az eddigi megoldásokban az akusztikus energia gerjesztésére magnetosztrikciós, vagy más típusú elektroakusztikus átalakítókat használtak, melyek rendkívül érzékenyek a külső behatásokra, jóllehet üzemeltetésük nem költséges. A berendezések azonban többnyire olyan nagy beruházást jelentenek, Hogy még a finomabb porlasztóhatás mellett sem látszanak minden esetben gazdaságosnak. Jelen találmány egyik célja egy olyan akusztikus porlasztófej kialakítása, mely a folyékony üzemanyagot finom köddé porlasztja el azáltal, hogy annak szállítására szolgáló nyomási energiát akusztikus energiává alakítja át. A találmány másik célja, hogy az így nyert akusztikus energia diffúziós folyamatokat elősegítő hatását kihasználva, az égés jobb hatásfokkal mehessen végbe. Az irodalomból ismeretes, hogy az akusztikus energiának különösen két fázis határfelületén lejátszódó folyamatokra van nagy hatása. Próbálkoztak is azzal, hogy az égés hatásfokát akusztikus besugárzással javítsák, de ezt laboratóriumi méreteken túlmenően megoldani nem sikerült, mivel eddig mindig kívülről akartak az akusztikus energiával az égő lángra hatni. A különböző hőfokgradiensekből adódó különböző akusztikus keménységű rétegeken azonban a kívülről jövő akusztikus energiának csak elenyésző része tudott abba a határrétegbe hatolni, ahol kívánatos lett volna, hogy hatását érvényesítse. Jelen találmánynál az akusztikus energia gerjesztésére a folyékony üzemanyag, illetve az oxidálószer (rendszerint levegő) áramoltatása útján gerjesztődik magában a tüzelőanyagban az akusztikus energia s ezáltal a fenti rossz hatásfokot előidéző okok kiküszöbölődtek. Jelen találmány tárgyát képező mind a porlasztásnak, mind az égés hatásfokának javítására szolgáló fej egyik lehetséges kiviteli alakját láthatjuk az ábrán. A középső (1) vezetékben áramlik a nyomás alatt levő folyadék a tulajdonképpeni akusztikus energiát gerjesztő fej felé, melybe a ferde (2) furat segítségével érintőlegesen jut. Ugyanezen henger alakú (3) térségbe torkollik — egy méreteiben az előző (2) furattól esetleg eltérő (4) furat ugyancsak érintőlegesen, mely az oxidáló szer, pl. levegő bevezetésére szolgál. A folyékony üzemanyag és az oxidáló szer elsődlegesen keveredése általában ebben a (3) térségben történik. Ez azonban nem. alapfeltétel, mert lehetséges olyan megoldás, ahol az a folyamat előbb történik meg attól függően, hogy milyen oxidáló szert használunk. Levegő és általában légnemű oxidáló szer esetében ez a megoldás látszik legcélszerűbbnek. Ebben az esetben a furatok méreteinek egymáshoz való viszonyát úgy célszerű megállapítani, hogy a folyékony üzemanyagot szállító csövön V = 6,l-102 , F-(p — l)á~l cm 3 /sec üzemanyag szállítódhasson másodpercenként, ha F a furat keresztmetszete cm2 -ben. p az alkalmazott nyomás atmoszférákban, d pedig az üzemanyag sűrűsége a bevezetés hőmérsékletén. Az oxidáló szert — légnemű anyag esetében — szállító csőre viszont: L = 2,3-l(T4 -F-p kg/sec összefüggés adódjék, ahol L a kilogrammban kifejezett másodpercenként szállított levegőmennyiség, F a furat keresztmetszete cm2 -ben, p pedig az alkalmazott nyomás atmoszférákban. Az eltüzelendő elegy a (3) térből az ennél kisebb átmérőjű (5) üregen keresztül jut el az égéstérbe. A (3) és (5) tér méretei a hidrodinamika törvényei alapján úgy vannak megválasztva, hogy a tüzelőanyagban rajtuk való átáramláskor nyomásinstabilis helyek keletkezzenek, melyek azután lökéshullámok kialakulásához vezetnek. A találmányt képező porlasztófejnek külön előnye, hogy a láng alakjának és minőségének változtatása nélkül lehet a tüzelőtérbe bevezetendő melegmennyiséget szabályozni.
