DE2550269A1

DE2550269A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der energetischen ausbeute einer reaktion

Info

Publication number: DE2550269A1
Application number: DE19752550269
Authority: DE
Inventors: Pierre Paillaud
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-12
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1976-05-13
Also published as: FR2290945A1; FR2290945B1; GB1527359A; US4052139A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der energetischen Ausbeute einer Reaktion, insbesondere einer Verbrennung und auf Vorrichtungen zu seiner Durchführung .

Bei einer Reaktion, wie der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, ist es seit langem bekannt, daß die Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem Verbrennungsgas in progressiver Form verläuft unter Zerstörung der Partikel oder Tröpfchen des Brennstoffs, Bildung von Zwischenprodukten in Kettenform und normalerweise Erzeugung von Verbrennungsprodukten. Wenn man diese eliminiert mit einem Luftüberschuß, ergibt sich ein Verlust an energetischer Ausbeute.

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Man weiß außerdem, und dies entspricht nur der Logik, daß die Reaktion umso vollständiger und schneller verläuft, je besser die Reaktionsteilnehmer vorher durchmischt werden. Man hat vorgeschlagen, das Durchmischen zu verbessern durch Vibrationen mit variablen Frequenzen. Dabei führt jedoch die Komplikation der verwendeten Apparaturen im allgemeinen zu einer Kompensation des Ausbeutegewinnes, und nur die einfachen Verbesserungen bezüglich der Form und Anordnung der Rohrleitungen für die Verbesserung der Turbulenz haben wirklich Eingang in die Praxis gefunden.

Schließlich ist seit langem bekannt, daß es möglich ist, eine Verbrennung zu verbessern durch Zufügung eines Körpers, der teilweise dissoziiert bei einer Temperatur unterhalb der der Verbrennung in Anwesenheit des Brennstoffs, wobei die Dissoziationsprodukte in der Flammenzone rekombinieren, entweder untereinander oder mit den Zwischenprodukten der Verbrennung. Der einfachste solche Zusatz ist Wasser. Der energetische Gewinn, der jedoch durch Zusatz von Wasser erzielt wird, ist viel kleiner als man erwarten könnte, und kompensiert höchstens die Kosten für die zusätzliche Komplikation, bedingt durch die Hinzufügung von Wasser, so daß dieses Verfahren keine weite Verbreitung gefunden hat.

Die obigen Ausführungen treffen nicht nur für Verbrennungsreaktionen, sondern für alle analogen Reaktionsformen zu.

Der Grundgedanke, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist die Erkenntnis, daß die Zusätze, wie Wasser, weit davon entfernt sind, die Wirksamkeit zu entfalten, die sie haben könnten, weil die Bewegung, die man bisher den Molekülen des festen oder flüssigen Reaktionsteilnehmers gegeben hat, sehr gering ist und nicht hinreicht, die Partikel oder Tröpfchen soweit zu dislozieren, daß sie insgesamt mit dem Zusatz reagieren könnten.

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In überraschender und unerwarteter Weise hat sich gezeigt, daß für die quasi Gesamtheit der Materialien,die reaktionsfähig sind, die maximale thermische oder ionische Bewegung sich in einem Frequenzband entsprechend 8800 MHz +/- Io % befindet.

Diese hohen Frequenzen konnten bis vor ganz kurzem nicht einfach erzeugt werden, doch besitzt man jetzt Vorrichtungen, mit denen man diese Frequenzen erzeugen und übertragen kann, wobei solche Radarfrequenzen wirtschaftlich und mit ausreichender Leistung erhältlich sind.

Gemäß dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung setzt man die Produkte vor der Reaktion, nachdem man ihnen gegebenenfalls einen Zusatz beigefügt hat, dessen Dissoziationsprodukte mindestens zum Teil miteinander oder mit den Reaktionsprodukten kombinationsfähig sind, einem elektromagnetischen Feld aus, dessen Frequenz,gewählt in dem Band von 8800 MHz +/- 10 %, der maximalen thermischen oder ionischen Bewegung der Produkte vor der Reaktion entspricht.

Im Falle der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen ist der bevorzugte Zusatz Wasser vorteilhafterweise mit einem Oberflächenentspannungsmittel versetzt, wie dem unter der Bezeichnung "Teepol" handelsüblichen Mittel.

Wenn die Reaktion hauptsächlich oder als Nebenprodukt für die G-ewinnung von Wärme bestimmt ist, beispielsweise, wenn die Verbrennung von Brennstoff zum Aufheizen eines Heizkessels vorgenommen wird, verbessert man ganz erheblich die Übertragung der Wärme auf die Heizflächen, wie die Kesselwandungen und Kesselrohre, indem man die Reaktionszone einem elektrostatischen Feld mit einer Spannung zwischen 300 und 15000 V aussetzt. Die Wirkung dieses Feldes besteht darin, daß eine ionische Dispersion

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in der Reakt ions zone, und dann in Richtung auf die Wandungen des Reaktionsgemisches erfolgt, das stark ionisiert worden war unter der simultanen Wirkung des elektromagnetischen Feldes und der Reaktion. Eine Spannung unter etwa 3OO V hat wenig Wirkung, während eine Spannung oberhalb etwa 15000 V vorzeitige und unvollständige Verbrennungen infolge augenblicklicher Ionisation bewirkt. Bei einer Brennkraftmaschine kann die Spannung bis auf 25000 V gesteigert werden.

Eine der Wirkungen des Zusatzes von Wasser ist in einem solchen Falle, daß wegen'der Dielektrizitätskonstante von Erdöl und Gas,die im allgemeinen kleiner als die von Wasser ist, in einem Verhältnis 1 : 40 oder noch mehr, diese Differenzen eine molekulare Fokalisation wegen ihrer Wirkung auf die Geschwindigkeit ν der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen mit sich bringen, entsprebend der Formel

ν = 1/ γ E ,u

worin E die absolute Dielektrizitätskonstante des Milieus ist, und ,u seine magnetische Permeabilität.

Andererseits ist die spezifische Wärme von Gasen im allgemeinen sehr viel kleiner als die von Wasser und Wasserstoff, so daß das Vorhandensein von Wasser - dissoziiert oder nicht - die Energieübertragung verbessert.

Beispielsweise umfaßt eine Heizungsanlage für einen Kessel mit Flüssigbrennstoff gemäß der Erfindung einen an sich bekannten" Brenner, mit dem der Brennstoff in die Verbrennungskammer injiziert wird, und dem ein Injektor zugeordnet ist, der das Zusatzwasser abgibt, das mit einem oberflächenaktiven Mittel versetzt und unter Druck zerstäubt wird. Der Wasserdurchsatz beträgt maximal 20 Gew.-% des Brennstoffdurchsatzes.

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Der Hochfrequenzgenerator, der auf eine Mittenfrequenz von 8800 MHz eingestellt ist, umfaßt einen Isoliertransformator zur Spannungsumsetzung, einen Gleichrichter für eine Pestspannung, einen Hohlraumoszillator mit Impulsbetrieb und eine Wellenleiterantenne vom Horntyp, die in die Verbrennungskammer nahe dem Brenner gerichtet ist derart, daß ihre Achse die des Brenners in der Mitte der Brennkammer trifft. Der Hochfrequenzgenerator verbraucht etwa 215 VA für einen Haushaltskessel.

Der elektrostatische Generator umfaßt einen Spezialspannungsisolationstransformator, einen Spezialgleichrichter für die Hochspannung, einen Spannungs- und Strommaximumbegrenzer und einen metallischen Ring, der isoliert vor dem Brennerkopf angeordnet ist, und der einen Durchmesser aufweist, der um 15 mm größer ist als der Querschnitt des Einspritzkonus für das brennbare Gemisch in der Ringebene. Die Ausgangsspannung ist zwischen 500 und 15000 V einstellbar, wobei ein Stromverbrauch zwischen 0,1 und 5 Milliampere festgestellt wird. Die verbrauchte Leistung beträgt 17 VA für einen Haushaltskessel.

Zwar bezieht sich das vorstehende Beispiel auf eine Heizung für einen Kessel, doch versteht es sich, daß die Erfindung insbesondere auch brauchbar ist für Verbrennungsmotoren, bei denen sie es gestattet, zusätzlich zur Verbesserung der energetischen Ausbeute einen erheblichen Gewinn für die Vergleichmäßigung der Verbrennung zu erzielen, sowie eine beinahe vollständige Unterdrückung von unverbrannten Bestandteilen.

(Patentansprüche)

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Claims

Patentansprüche

1)j Verfahren zum Verbessern der energetischen Ausbeute

ner Reaktion eines Körpers auf einen anderen oder zum Erfassen eines Körpers, der reaktionsfähig ist, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Körper vor oder während der Reaktion eine elektromagnetische Strahlung richtet, deren Frequenz gleich oder nahe derjenigen ist, entsprechend der thermischen oder ionischen maximalen Molekülbewegung des Körpers, um so die Reaktion zu verbessern und/oder die Strahlung zu beenden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des elektromagnetischen Feldes in dem Band von 8800 MHz +/- 10 % gewählt ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, für die Verbesserung der energetischen Ausbeute einer Reaktion, dadurch gekennzeichnet, daß dem Körper, bevor er der elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird, ein bei einer unter der Reaktionstemperatur liegender Temperatur mindestens teilweise dissoziierbarer Zusatz zugefügt wird, dessen Dissoziationsprodukte kombinationsfähig untereinander oder mit den Reaktionsprodukten während oder nach der Reaktion sind.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Zusatz unter solchen Substanzen gewählt ist, deren Dissoziationsprodukte Wasserstoff und/oder Sauerstoff enthalten.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Wasser ist.

6) Verfahren nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein Oberflächenentspannungsmittel enthält.

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7) Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Produkte vor der Reaktion zusätzlich einem elektrostatischen Feld mit einer Spannung von 300 bis 25000 V ausgesetzt werden.

8) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahreens nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hornantenne vorgesehen ist, von der ein Ende mit seiner Achse in die Reaktionszone gerichtet ist, während das andere Ende über einen Wellenleiter mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden ist.

9) Vo8richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Ring umfaßt, durch den vor der Reaktion ein gasförmiger Körper und gegebenenfalls ein Zusatz vor der Reaktion geführt ist, welcher Ring isoliert ist und auf einem Potential zwischen 300 und 15000 V gehalten ist.

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