Введение 5
1. Патентно-информационный обзор 6
1.1 Анализ патентно-информационного поиска 6
1.2. Информационный обзор 30
2. Исследовательская часть 45
2.1 Экспериментальная установка 46
2.1.1 Система электрического питания 51
2.1.2 Гидросистема для создания потока электролита 52
2.2. Порядок проведения эксперимента 61
2.3 Результаты исследований 62
2.4 Расчет термического КПД плазмотрона 66
Выводы
Список литературы
История человечества знает довольно много примеров, когда в силу необходимости рождались кардинально новые подходы к решению существующих жизненно важных проблем. Например, в Германии в промежуток между первой и второй мировыми войнами, лишенной доступа к крупным нефтяным источникам, назревал серьезный дефицит топлива, которое было необходимо для функционирования гражданской и военной техники.
Имея большие запасы ископаемого угля, в Германии начали искать пути его трансформации в жидкое топливо, пригодное для двигателей внутреннего сгорания. Эта проблема была решена благодаря усилиям выдающихся немецких химиков Францу Фишеру и Гансу Тропшу, из которых отдельного внимания заслуживает Франц Фишер, директор Института кайзера Вильгельма по исследованию угля.
В 1926 году Ф. Фишер и Г. Тропш выпустили работу "О прямом синтезе нефтяных углеводородов при нормальном давлении", где сообщалось, что при восстановлении монооксида углерода водородом при нормальном атмосферном давлении в присутствии катализаторов при температуре в 270 градусов по шкале Цельсия можно получить жидкие и твердые гомологи метана.
Так изобрели знаменитый способ синтеза углеводородов из монооксида углерода, называемый с того времени методом Фишера-Тропша. Благодаря этому методу смесь водорода и углекислого газа в различных соотношениях может легко быть получена как из каменного угля, так и из любого другого сырья, содержащего углерод. Полученный в результате этого процесса смесь газов называют синтез-газом.
1. Разработана и смонтирована плазменно-жидкостная установка для получения синтез-газа при атмосферном давлении.
2. Конструктивные и теплофизические параметры разработанного плазмотрона позволили получить устойчивый тлеющий разряд при межэлектродном расстоянии 20 см и при разрядном токе от 7 до 15А и напряжениях от 1480 до 2000В.
3. Вольтамперная характеристика является возрастающей, т.е. плазматрон тлеющего разряда может работать без балластного сопротивления.
4. Снижая массовый расход электролита через проточный катод можно уменьшить тепловые потери и увеличить эффективность использования электрической энергии для создания плазмы.
5. Увеличением силы тока мощность и КПД плазмотрона повышаются.
1. Пат. 2466514, Российская Федерация, МПК H05H 1/48. Способ получения электрического разряда в парах электролита и устройство для его осуществления / Тазмеев Х.К.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА), Россия- № 2011104902/07; заявл. 09.02.2011; опубл. 10.11.2012 Бюл. № 31.
2. Пат. 2390108, Российская Федерация, МПК H05H 1/00. Способ зажигания тлеющего разряда между жидким электролитом и твердотельным электродом / Тазмеев Х.К.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (RU), Россия- №2007145018/09; заявл. 03.12.2007, опубл. 20.05.2010 Бюл. № 14.
3. Пат. 2340978, Российская Федерация, МПК H01J 1/00. Электродный узел / Тазмеев Х.К.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (RU), Россия- №2007145290/09; заявл. 06.12.2007, опубл. 10.12.2008 Бюл. № 34.
4. Пат. 2350051, Российская Федерация, МПК H05H 1/26. Анод генератора электролитной плазмы / Тазмеев Х.К.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерноэкономическая академия" (RU), Россия- №2007145365/06; заявл. 06.12.2007, опубл. 20.03.2009 Бюл. № 8.
5. Пат. 2554577, Российская Федерация, МПК C01B 3/34, F23D 14/12. Способ получения синтез-газа / Арутюнов В.С., Шмелев В.М., Шаповалова О.В., Рахметов А.Н.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) (RU), Россия- №2013111478/05; заявл. 15.03.2013, опубл. 27.06.2015 Бюл. № 18.
6. Пат. 2677146, Российская Федерация, МПК C01B 3/38, B01J 7/00. Установка для получения синтез-газа с каталитическим нагревателем / Курочкин Андрей Владиславович; заявитель и патентообладатель: Курочкин А.В. (RU), Россия- №2018116813; заявл. 04.05.2018, опубл. 15.01.2019 Бюл. № 2.
7. Пат. 171025, Российская Федерация, МПК C01B 3/02, C01B 3/16. Устройство для получения синтез-газа / Передистов Е.Ю., Бобылев И.В., Марденский В.Н.; заявитель и патентообладатель: Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научноисследовательский институт радиотехники" (RU), Россия- №2017101494; заявл. 17.01.2017, опубл. 17.05.2017 Бюл. № 14.
8. Пат. 2478580, Российская Федерация, МПК CO2F 1/467, CO2F 1/48. Устройство для обеззараживания стоков электрическими разрядами. /Захаров П.П., Кузьмин М.В.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-конструкторский центр "АКС" (RU), Россия- №2011138107/05; заявл. 19.09.2011, опубл. 10.04.2013 Бюл. №
10.
9. Пат. 2604086, Российская Федерация, МПК C23C 4/12. Способ плазменного напыления многофункциональных покрытий./ Лясникова А.В., Гришина И.П., Лясников В.Н., Маркелова О.А., Дударева О. А., Таран В.М.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU), Россия- №2015127160/02; заявл. 06.07.2015, опубл. 10.12.2016 Бюл. № 34.
10. Пат. 2616079, Российская Федерация, МПК C10J 3/00. Способ и устройство для плазменной газификации твердого углеродсодержащего материала и получения синтез-газа. / Аньшаков А. С., Фалеев В. А.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения
Российской академии наук (ИТ СО РАН) (RU), Россия- №2015144833; заявл. 19.10.2015, опубл. 12.04.2017 Бюл. № 11.
11. Пат. 103807, Российская Федерация, МПК С25В 1/04. Система для получения тепловой энергии / Богданович Г.А., Жуков В. А., Слесаренко И.Б.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Федеральное агентство по образованию "Тихоокеанский государственный экономический университет" (ТГЭУ) ^ЩРоссия- №2010133471/07; заявл. 09.08.2010, опубл. 27.04.2011 Бюл. № 12.
12. Пат. 2397625, Российская Федерация, МПК Н05Н 1/32. Способ
эффективного преобразования электроэнергии в энергию плазмы / Пресс Е.А.; заявитель и патентообладатель: Пресс Е.А. (RU), Россия-
№2008134964/06; заявл. 29.08.2008, опубл. 20.08.2010 Бюл. № 23.
13. Пат. 2622596, Российская Федерация, МПК F23K 1/02, F23B 90/00. Способ сжигания твердых углеродосодержащих топлив или отходов / Турышев Б.И., Черненко П.П.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU), Россия- №2014142803; заявл. 29.12.2014, опубл. 16.06.2017 Бюл. № 17.
14. Пат. 2596605, Российская Федерация, МПК H02N 3/00.
Водородный генератор электрической энергии / Семенов П. В., Звонов А. А.; заявитель и патентообладатель: Буравков А.В. (RU), Россия-
№2014154467/07; заявл. 30.12.2014, опубл. 10.09.2016 Бюл. № 25.
15. Пат. 2562505, Российская Федерация, МПК F02M 27/04. Способ повышения эффективности сгорания углеводородного топлива / Нагорный Владимир Степанович, Колодяжный Д.Ю., Марчуков Е. Ю., Федоров С. А., Пщелко Н.С.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") (RU), Россия- №2013156223/06; заявл. 17.12.2013, опубл.10.09.2015 Бюл. № 25.
16. Рутберг Ф.Г., Братцев А.Н., Кузнецов В.А. и др. Получение синтез-газа конверсией метана в плазме водяного пара и диоксида углерода // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 40. № 17. С. 1-10.
17. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Попутный нефтяной газ.
18. Алиев Р.А., Белоусов В.Д., Немудров А.Г. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. М.: Недра, 1988. 368 с.
19. Буховцев Б.М. Методология развития энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта газов: дис. канд. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа, 2002. 138 с.
20. Рутберг Ф.Г., Сафронов А.А., Горячев В.Л. Мощные плазматроны переменного тока // Изв. РАН. Энергетика. 1998. № 1. С. 80-92.
21. Эксплуатация скважин погружными электроцентробежными
насосам. Режим доступа: http://oilloot.ru/component/content/article/84-
oborudovanie-truby-materialy-dlya-nefti-i-gaza/188-ekspluatatsiyaskvazhin- pogruzhnymi-elektrotsentrobezhnymi-nasosami.
22. Альтовский Г.С., Бернадинер М.Н., Иванов В.В. Перспективы высокотемпературной паровой газификации отходов с использованием плазменных источников энергии. // ЭКИП. 2011. № 2. С. 8-11.
23. Артемов А.В., Переславцев А.В., Крутяков Ю.А. и др. Экологические аспекты плазменной переработки твердых отходов. // ЭКИП. 2011. № 9. С. 20-23.
24. Фридланд С.В., Тазмеев А.Х., Мифтахов М.Н., Тазмеев Х.К. О возможности переработки твердых отходов генераторами плазмы с жидкими электродами // Вестник машиностроения. 2006. № 7. С.72-73.
25. Тазмеев Х.К., Арсланов И.М., Тазмеев Г.Х. Электрические и спектральные характеристики газового разряда с жидким электролитным катодом в сильноточном режиме горения // Известия ВУЗов. Физика. 2014. Т. 57, № 3-2. С. 227-230.
26. Аньшаков А.С., Радько С.И., Урбах Э.К. и др. Электрические и тепловые характеристики генератора плазмы водяного пара с медными трубчатыми электродами // Известия ВУЗов. Физика. 2014. Т. 57, № 3-2. С. 40-41.