Вода как топливо для дизельного двигателя

Вода как альтернативное топливо

Дата публикации: 23 января 2019

Многие пробовали использовать воду в качестве топлива. Эта идея до сих пор остается главенствующей среди домашних изобретателей. Чтобы удешевить топливо, предполагалось полностью заменить его водой или использовать ее в качестве примеси. Это оказалось возможным, но результаты получились неоднозначными.

Свойства воды как топлива

Формула воды известна практически каждому – H₂O. В ней присутствуют два атома водорода (H₂) и один кислорода (O₂). Они соединены между собой ковалентной связью. Здесь стоит напомнить о сути любого топлива. Это вещества, способные к окислению под действием окислителя, которым является кислород.

Функцию окисла в составе воды может выполнять молекула кислорода (O₂). Водород (H₂) при этом становится своеобразным топливом. При его горении выделяется в 3 раза больше энергии, нежели при использовании обычного природного газа, и в 2 раза больше, чем при сжигании бензина. Именно эти свойства легли в основу идеи использовать воду вместо топлива.

Существует ли вечное полено

В реальности это не бревно, а обычный металлический бак (труба), заваренный с обеих сторон. Сверху по всей длине в нем сделаны отверстия, предназначенные для выхода пара. В самой трубе тоже есть отверстие, которое можно закрывать при помощи вентиля после того, как весь объем будет заполнен водой.

Можно использовать холодную, но с горячей нагрев будет быстрее. Как работает устройство:

1. Бак кладут на самый низ печки. Слева, справа и сверху обкладывают его обычными поленьями. Печку растапливают.
2. При разогреве до большой температуры из трубы начинает выходить водяной пар.
3. Он поступает на горящие угли, смешиваясь при этом с воздухом. Удельная теплоемкость такой смеси в 2 раза больше, чем у обычного воздуха. Водяной пар имеет теплоемкость 2,14 кДж/кг·К, а воздух – 1 кДж/кг·К.

Результаты такого эксперимента по заявлениям тех, кто его проводил:

• Из дыма уходит черная сажа. Это объясняется реакцией частичек углерода с кислородом.
• Пламя становится более насыщенным, с длинными языками.
• Дрова горят дольше: 1 час 40 мин. в сравнении с 1 часом 10 мин. при горении без вечного полена. Время увеличивается на 40%.

Почему же водой до сих пор не топят

Межмолекулярные связи воды возникают и разрываются гораздо легче, чем внутримолекулярные. Поэтому именно их и решили использовать в процессах теплообмена. Химиками экспериментально было установлено, что энергия межмолекулярных связей воды находится в пределах от 0,26 до 0,5 эВ (электронвольт).

Проблема заключается в том, что для получения топлива из воды ее необходимо разложить на составляющие. Простыми словами, ее нужно разложить на кислород и водород, затем сжечь водород и вновь получить воду. Расщепление достигается путем пропускания через жидкость электрического тока.

При кипении вода не разрывается на отдельные молекулы, а только испаряется. Нагревание от обычного горения не вызывает в жидкости никаких других реакций. Причем и на этот процесс требуется много энергии, которую можно было бы применить с пользой. К примеру:

• сжигание 1 кг сухих дров с долей влажности не более 20% дает около 3,9 кВт;
• если уровень влажности древесины повышается до 50%, то с 1 кг выделяется уже всего 2,2 кВт.

Разложение воды для получения реального горения требует значительных затрат энергии. Ее нужно намного больше, нежели выделится при использовании восстановленных элементов вновь в качестве горючего. Можно привести примерное соотношение:

• 100% энергии – на расщепление;
• 75% энергии – при сжигании восстановленных составляющих.

Именно тот факт, что при обратной реакции выделенных водорода и кислорода выделяется меньше энергии, и выступает причиной, почему вода как топливо для автомобилей и не только до сих пор не используется. Экономически такой метод оказался невыгоден. Более реально сделать топливо из мусора. Оно может быть жидким, газообразным и твердым.

Существует ли «водный» автомобиль

В 2008 году в Японии «водное» авто было представлено компанией Genepax на выставке в Осаке. В качестве топлива можно было использовать стакан воды из-под крана или из реки и даже обычную газировку.

Устройство расщепляло жидкость на молекулы водорода и кислорода, которые начинали гореть и давать автомобилю энергию для езды. На сегодня известно, что компания Genepax уже через год разорилась и закрылась.

Добавление воды в обычное топливо

Вода как топливо для вашего автомобиля может применяться в составе обычной солярки. Это еще одно предположение, которое было выдвинуто «домашними» изобретателями. Оказалось, что при добавлении в бутылку с водой небольшого количества солярки полученная смесь горит. Причем выделяется меньше копоти, а процесс горения становится более бурным.

Также в процессе горения бумажки, которую окунули в полученную смесь, появляется треск, но он всего лишь указывает на испарение жидкости. Кроме того, взбалтывание не растворяет солярку в воде. Однородной смеси здесь не получится. Со временем солярка, как и масло или бензин, собирается на поверхности.

Похожий эксперимент провели с трактором, в который залили солярку и воду, смешанные в определенных пропорциях. Агрегат завелся и стал тарахтеть, стоя на месте. Но только на это и хватает энергии подобного топлива. Да и высок риск, что двигатель выйдет из строя.

Перспективы развития

Сегодня еще пока не создали реальных разработок, которые бы позволили использовать воду как альтернативное топливо. Подтверждено лишь то, что добавление ее или водорода в горючую смесь способствует повышению КПД двигателя.

Так, если примесь будет составлять 25-35% объема дизельного топлива, выбросы окислов азота в атмосферу уменьшаются, а топливно-экономические показатели увеличиваются. Этот факт был подтвержден еще в 80-е годы прошлого века. Но реальные испытания также показали, что выпадение при горении осадка солей приводит к повышенному износу двигателя. В результате экономический эффект сводится на нет.

Если оценивать перспективы применения альтернативных источников энергии и топлива, то нужно отметить, что на это требуется время. В случае с водой остается только надеяться, что в процессе своих экспериментов изобретатели все же смогут дойти до того, что автомобиль можно будет заправить из-под крана.

• Мини гидроэлектростанции
• Гидроэлектростанция своими руками
• Миниатюрная гидротурбина Turbulent
• Достоинства и недостатки приливных электростанций

Я не поняла почему разорилась компания, если доказали и смогли внедрить это нововведение с водой или была причина в другом? Всему свое время, будет и топливо из воды, нужно просто изучить все детально о воде.

Ну а как вы думаете? Конечно нефтянники, газовики и тому подобные энергетические компании лобируют свое производство. Автомобиль на воде, поэтому, стоит как самолет. Естественно он не получает широкого распространения.

Автор несколько лукавит. Вода используется не как топливо, а как теплоноситель, передающий энергию от сгорающих дров к печке. Иначе горящий воздух слишком быстро вылетает в трубу, не передав всю энергию.

Странно, если уже есть автомобиль, который можно заправлять стаканом воды, почему он не получил распространения ? Происки нефтяных компаний ?

Думаю, что если изобретут способ, с помощью которого воду можно будет использовать в качестве топлива, это будет очень сильным прорывом. Но в этом наверное не заинтересованы пока что те, кто зарабатывает на добыче газа и угля.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Вода как топливо для дизельного двигателя

Только наше невежество заставляет нас пользоваться ископаемым топливом.1928 г. К.Э. Циолковский

Автомобиль на двойном топливе, это Реальная Экономия топлива до 60% с Новыми Гибридными Водородными Генераторами. В 21-ом веке это уже не вопрос! Хотя собственно подобная Система успешно была изобретена ещё в середине прошлого века, по определенным и вполне понятным причинам. Фантастическое начинает превращаться в Реальность! Речь идет о Гибридном, Водородном Энергосберегающем Генераторе предназначенный главным образом для экономии топлива на автомобилях разной модификации, от легковых и Грузовых, до мини-яхт.. Помимо прочего, Водородный Генератор имеет еще ряд довольно значительных преимуществ, превосходя таким образом функциональность обычных двигателей, которые работают исключительно на Бензине, или Дизеле.

Мир, использующий воду в качестве источника энергии, сейчас может показаться несбыточной мечтой, фантастикой. Но то же самое сказали бы сто лет назад, в эпоху паровых двигателей, о нашей эпохе использующей нефть. Стенли Мейеру удалось создать устройство способное разлагать воду на водород и кислород с эффективностью 1700% по сравнению с обычным электролизом. Есть все основания предполагать, что с последним, пока еще секретным изобретением, он получил гораздо лучший результат.

К примеру Ю. Браун в США построил демонстрационный автомобиль, в бак которого заливается вода, а Р. Гуннерман в ФРГ доработал обычный двигатель внутреннего сгорания для работы на смеси газ/вода или спирт/вода в пропорции 55:45. Доктор Дж. Грубер из ФРГ упоминает о двигателе С. Мейера с водой в роли топлива, запатентованном в США в 1992 году (патент США N 5149507). Об этом двигателе сообщалось в телепередаче по 4-му каналу Лондонского телевидения 17 декабря 1995 года. Дж. Грубер пишет и о двигателе немецкого изобретателя Г. Пошля, работающем на смеси вода/бензин в пропорции 9:1., и т.д.. Как нельзя к стати, приходится в данной связи цитата Николы Тесла:

Никола Тесла

Некоторые реимущества которые дают Водородные Генераторы:
Эксплуатационные Преимущества..
Технические Преимущества..
Ну и конечно же Экологические..

Процесс действия водорода работает в автомобиле. Кратко:
В двигателе находятся поршни, которые быстро двигаются вверх и вниз со стабильной скоростью, обеспечивая мощность авто. Когда поршень находится в нижнем положении он создает вакуум, который всасывает топливо и воздух (Подвод). Когда поршень поднимается, он сжимает топливную смесь (Компрессия) и свеча её зажигает (Мощность). В идеальном двигателе, возгорание топливной смеси должно происходить, когда поршень находится в самой верхней позиции. Но, к сожалению, в большинстве двигателей возгорание происходит раньше и топливо не сгорает полностью. Это приводит к неэффективной работе двигателя, повышенному расходу топлива и повышенным выбросам СО2 в атмосферу.

Когда водород смешивается с топливом Вашего автомобиля, он повышает октановое число топливной смеси (топливо и воздух), так-же повышается и объем компресии необходимый для возгорания топлива. Поршень должен полностью сжать топливную смесь для ее возгорания, водород дополнительно помогает топливу сгореть и снизить выбросы СО2. Таким образом повышается мощность двигателя, он становится «живее» и снижается расход топлива (л/км).

Только ускоренный переход на Альтернативные Источники Энергии, замена углеводородного топлива — водородным, может остановить антропогенное изменение климата и очистить атмосферный воздух от вредных примесей, влияющих на все живое на нашей планете. И наверное вводить в качестве временной меры, более жесткие экологические нормы для производителей автомобилей и предприятий теплоэнергетики.

Источник

Применение водно-топливных эмульсий (ВТЭ) в топливных технологиях

Постоянное увеличение стоимости топлив и ужесточение требований к экологической безопасности топлив вызвали повышенный интерес к водотопливным эмульсиям (ВТЭ).

Постоянное увеличение стоимости топлив и ужесточение требований к экологической безопасности топлив вызвали повышенный интерес к водотопливным эмульсиям (ВТЭ).

Эти работы начались в 20-х годах прошлого века и продолжаются до настоящего времени во многих странах мира.

Накоплен огромный опыт использования ВТЭ в двигателях внутреннего сгорания различного назначения и котельных установках.

Эксплуатационные испытания ВТЭ в дизельных судовых двигателях проводились в Новороссийском и Литовском морских пароходствах.

Проведенные испытания показали, что ВТЭ обеспечивает экономию топлива около 3% (обычно от 0 до 6% в зависимости от режима работы двигателя) при значительном улучшении экологических характеристик продуктов сгорания и снижении нагарообразования.

Износ и надежность работы основных систем и деталей дизеля находились на том же уровне, как при его работе без воды.

Многочисленными исследованиями установлено, что оптимальный размер частиц воды в ВТЗ составляет от 5 до 10 микрон.

При увеличении размеров снижается стабильность ВТЭ, при уменьшении снижается эффективность. Количество воды в ВТЭ обычно не превышает 20%, что соответствует максимальному значению экономии топлива.

Увеличение количества воды до 40 % приводит к непрерывному снижению дымности и содержания окислов азота в уходящих газах, их температуры, а также уменьшению нагарообразования в дизеле.

Мощность двигателя до содержания в ВТЭ 30% воды не снижается, а при 40% воды уменьшается на 9-12%.

Механизм действия воды на горение топлива изучен достаточно подробно. Капли воды оптимального размера начинают кипеть раньше топлива, вызывая «микровзрыв» капли ВТЭ улучшая распыление топлива.
Кроме того, вода является катализатором горения, особенно для углерода (сажи), что также повышает полноту сгорания топлива.

ВТЭ, приготовленные из топлив повышенной и высокой вязкости (моторное топливо ДТ, флотские и топочные мазуты) и пресной воды, обладают достаточно высокой стабильностью за счет содержания в топливе природных поверхностно-активных веществ.
При приготовлении ВТЭ из дизельного топлива ДЛ для придания стабильности необходимо дополнительно вводить поверхностно-активные вещества (стабилизатор).

В 1967 году институтом инженеров железнодорожного транспорта (Ростов на Дону) были проведены исследования в дизелях ЯАЗ-204 и 2Д-100 ВТЭ, содержащей дизельное топливо, 15% воды и 15% мазута М-20 в качестве стабилизатора.

В ходе испытаний были получены значения экономии топлива от 4 до 10%. Экологические показатели сгорания ВТЭ находились на уровне чистого дизельного топлива.

Использование мазута как добавки-стабилизатора и одновременно более дешевого топлива является одним из самых перспективных направлений развития ВТЭ.

Мазут, стабилизируя воду, образует вокруг частиц воды защитный слой из самых тяжелых фракций.
В результате при «микровзрыве» капель ВТЭ эти тяжелые фракции хорошо распыляются и быстрее сгорают, обеспечивая нормальное сгорание топлива и стабильную работу двигателя.

Получение оптимальной структуры ВТЭ в первую очередь зависит от используемого диспергатора (гомогенизатора).

В настоящее время гомогенизаторы широко используются во всем мире не только для приготовления ВТЭ, но и для обработки тяжелого топлива с целью получения однородной (гомогенной) структуры.

Связано это с тем, что тяжелые топлива являются сильно неоднородными по составу и при хранении расслаиваются. Тяжелые фракции образуют сгустки, которые ухудшают горение топлива и, выпадая в осадок, образуют отложения в мазутных емкостях.

Это приводит к существенным потерям топлива (до 6%) и появлению опасных для экологии отходов. Обработка топлива в гомогенизаторах позволяет получить однородное топливо и практически избежать появления отходов (снизить их до уровня менее 0,5%).

Повышение однородности структуры топлива сильно улучшает его горение.

Например, как показали испытания гомогенизатора ВКИ-2В, обработка флотского мазута Ф-5 позволяет для двигателя ИТ9-3 при постоянной подаче топлива увеличить мощность двигателя (с 2,4 кВт до 2,8 кВт) и среднее индикаторное давление (с 4,42 кгс/см? до 5,11 кгс/см?).

При этом дымность уходящих газов снизилась в два раза, что свидетельствует о повышении полноты сгорания топлива.

Недавно был пределен оптимальный состав трехкомпонентной ВТЭ, отвечающей требованиям к топливам, используемым в судовых дизельных установках при условии соблюдения экологической безопасности выброса вредных веществ в окружающую среду.

Испытания проводились в Центральном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте морского флота (ЦНИИМФ) на судовом двигателе 2Ч 8,5/11(5Д2) для которого используется дизельное топливо по ГОСТ 305

Трехкомпонентные ВТЭ готовились в гомогенизаторе ВКИ-2В конструкции МГП «Импульс» на базе дизельного топлива ДЛ, мазута и пресной воды.

В результате проведенных стендовых испытаний определен состав трехкомпонентной водотопливной эмульсии отвечающий требованиям, предъявляемым к эксплуатации дизеля и экологии выпускных газов:

дизельное топливо — 37,5%
мазут Ф-5 — 32,5%
вода — 30%

Испытания проводились при температуре топлива 18°С.

При этой температуре дымность уходящих газов, а также содержание в них окиси углерода и углеводородов находилось на уровне чистого дизельного топлива.

При предварительном подогреве ВТЭ до 50°С дымность и содержание углеводородов стали ниже чем для дизельного топлива, что свидетельствует о повышении полноты сгорания топлива.

Приготовленная трехкомпонентная ВТЭ сохраняла стабильность в течение 5-6 часов, после чего начинала расслаиваться на концентрированную ВТЭ и дизельное топливо.

После длительного хранения трехкомпонентной ВТЭ (в течение 10 месяцев) вода не выделялась и при перемешивании вручную восстанавливалась ее исходная структура.

В связи с этим при использовании данной ВТЭ необходимо обеспечить ее циркуляцию, что для судов не составляет сложности.

Пуск и остановку двигателей также как и при применении обычных ВТЭ следует производить на топливе без воды.

Средний размер частиц воды в эмульсии составлял 5 микрон, условная вязкость ВТЭ при 18°С-1,26°ВУ ( дизельного топлива 0,85°ВУ), при 50°С-1,10°ВУ.

Динамическая вязкость ВТЭ при 18°С составляла 0.032 Па*с (при той же температуре вязкость дизельного топлива составляет 0.007 Па*с, мазута Ф-5 — 0,21 Па*с), при 50°С -0,026 Па*с (мазут Ф-5 при 50° — 0.035 Па*с).

Увеличение содержания воды и мазута в эмульсии выше оптимального (при сохранении того же соотношения между мазутом и водой) приводит к нестабильной работе двигателя и ухудшению экологических характеристик выпускных газов и рабочего процесса дизеля.

Замена дизельного топлива на трехкомпонентную ВТЭ, содержащую мазут, позволит снизить эксплуатационные расходы на топливо.

Для двигателей использующих более тяжелое топливо (ДТ, ДМ) после проведения дополнительных испытаний возможно дальнейшее увеличение содержания мазута в эмульсии.

Для судов с двухтопливной системой (использующих мазут и дизельное топливо) целесообразно приготовление эмульсии с использованием смонтированной на судне установки ВКИ 2В (производительность установки 3 тонны в час).

Для небольших судов наиболее целесообразна бункеровка готовой ВТЭ без переделки топливной системы.
Для приготовления ВТЭ в стационарных условиях можно использовать установки ВКИ-3Б и ВКИ 4Б с производительностью по смеси мазута с водой 8 и 10 тонн в час соответственно.

Данные установки в настоящее время используются для гомогенизации и эмульгирования мазута в котельных Санкт-Петербурга, Ленинградской, Псковской и республики Карелия.

Многолетняя эксплуатация установок ВКИ в непрерывном режиме показала их высокую надежность. Конструкция установок защищена патентом Российской Федерации № 2124935.

Предлагаемая трехкомпонентная ВТЭ может быть использована в дизельных двигателях и котельных агрегатах использующих дизельное топливо.

Источник