Возможные направления и сферы применения и использования технологии приготовления газожидкостных дисперсий, отличающихся устойчивостью существования.

1 Биологическая очистка сточных вод

Интенсификация биотехнологических процессов в системах биологической очистки сточных вод. На примере оборудования, известного как «окситенк», очевидно, что увеличение содержания кислорода в сточных водах в 4 раза ведёт к интенсификации окислительной мощности окситенков в сравнении с аэротенками в 5…10 раз. Резко снижается расход сжатого компрессорными установками воздуха на постоянную аэрацию.

2 Использование явления флотации для промывки каналов, стоков, трубопроводов

Насыщенная мельчайшими парогазовыми пузырьками вода обладает хорошей моющей способностью за счет использования явления флотации. Проблема промывки каналов, стоков, трубопроводов городской инфраструктуры состоит в том, что, в первую очередь, необходимо удалять мелкодисперсные фракции отложений, склонность которых в процессе слёживаемости к полному отвердеванию (до прочности цемента) хорошо известна.

3 Использование явления флотации для дисперсного разделения сыпучих материалов

В некоторых строительных технологиях необходимо просеивать сыпучие материалы через специальные сита для отделения более мелких фракций от крупных. Процессы просеивания сопровождаются обильным пылеобразованием. Данная технология способна улучшить условия труда и механизировать с автоматизацией работы дисперсного разделения.

4 Аэрозольное распыление жидких материалов (лакокраска)

Насыщенная мельчайшими парогазовыми или газовыми пузырьками жидкая среда при распыливании её через форсуночные устройства, дробится до капель аэрозольных размеров (от 0,1 мкм до 0,001 мкм). Большинство лакокрасочных процессов машиностроительного производства основано именно на распылении лакокрасочных материалов, что уменьшает их расход и обеспечивает нужное качество окраски изделий. Но подобная среда является чрезвычайно пожаровзрывоопасной. Эту проблему можно снять, если «упаковывать» в объемы пузырьков инертные газы.

5 Изменение агроприемов в сельском хозяйстве

В растениеводстве обильное орошение культивируемых растений может быть серьезно видоизменено, если в воду добавлять не только удобрения, но и «упаковывать» в объемы пузырьков атмосферный воздух. В этом случае к корневой системе растений будет поступать вода с необходимыми минеральными добавками и в достаточно больших количествах кислород воздуха, что немедленно скажется на ускорении процессов окисления, брожения, гниения в среде микроорганизмов. Это, в конечном итоге, скажется на условиях вегетации растений. Вполне возможно удастся отказаться от такого трудоемкого агрономического приёма, как рыхление почвы.

6 Использование явления микробарботажа для разрушения снега, льда, замерзших грунтов, природных и техногенных газогидратных образований

Паровой пузырь в жидкости, как известно, при соприкосновении с более холодной средой способен схлопываться. При этом, давление в центре схлопывания по данным технической литературы может составить 4000 атмосфер. Ударная волна, возникшая при схлопывании, во фронте имеет уже удвоенное значение давления. Имеет место разрушительное действие явления на окружающую среду, твердые предметы. В теплоэнергетике это явление именуют барботажем (гидроударами) и стараются его избегать. Но можно в объемы мельчайших пузырьков «упаковать» горячий газ и тогда они будут схлопываться точно так же, но уже в микрообъёмах, с пробегом ударной волны в жидкости в несколько миллиметров. Назовем это явление «микробарботажем». Его можно использовать для разрушения снега, льда, например, в установках утилизации снега при снегоуборочных работах на городских улицах и дорогах зимой. Это же явление может быть использовано для разрушения мерзлых грунтов при работах на Севере, в зонах вечной мерзлоты. Кроме того, это явление можно использовать в перспективе при добыче метана из природных залежей метангидратов, которых, по данным специалистов, на два-три порядка больше по объемам метана, чем разведанные объемы метана обычных (пустотных) газовых месторождений.

7 Изготовление пористых строительных материалов

В последнее время в строительных технологиях часто используются «пенобетоны», «пеноблоки» и т.п. Это делается в целях экономии строительных материалов, облегчения строительных конструкций, уменьшения тепловых потерь за счет улучшения теплоизоляционных свойств материалов (хорошо известно, что чем меньше размеры пор, тем меньше скорость передачи тепла через пористые материалы) и т.д. Данная технология вполне может быть использована в строительной индустрии.

8 Утилизация низкопотенциального «бросового» тепла

Известно, что при сжигании углеводородов в топках котлов, в цилиндрах ДВС, в камерах сгорания газовых турбин, тепло каждого десятого килограмма топлива выбрасывается в атмосферу (так называемые «тепловые потери с уходящими газами»). Данная технология может быть использована для утилизации «бросового» тепла и извлечения порядка 60…70% тепловой энергии для подогрева, например, питательной воды котлов. Конструкция утилизатора «бросового « тепла проработана в ООО «Инбитек-ТИ».

9 Переработка отходов сельского хозяйства с целью получения биогазов и удобрений

В последнее время уделяется много внимания переработке отходов сельскохозяйственного производства. В том числе, отходов животноводства. Существует практика переработки отходов в установках, использующих анаэробные микроорганизмы. В этом случае из отходов удается получить значительные количества биогазов и удобрений. Этот процесс также может быть интенсифицирован, если в анаэробную среду помещать газы, например, азот, с целью связывания его и получения азотосодержащих удобрений.

10 Улавливание и нейтрализация токсичных газовых отходов промпредприятий

В атмосферу некоторыми химическими производствами выбрасывается значительное количество токсичных газовых отходов. Конструкция уже упомянутого утилизатора «бросового» тепла может быть использована для улавливания газовых отходов с их «упаковыванием» в объемы пузырьков. В мельчайших, меньше 1 микрона в диаметре, пузырьках давление газа такое, что он диффундирует в объем жидкости. Поэтому химическая нейтрализация токсичности уже имеющегося раствора не представляет технической трудности.

11 Улавливание и нейтрализация промышленной пыли

В случае интенсивного пылеобразования в производственных процессах конструкция уже упомянутого утилизатора «бросового» тепла может быть использована для улавливания и последующего извлечения фильтрованием жидкости любого объема пыли.

12 Интенсификация теплообменных процессов в теплообменной технике

Имеются многочисленные исследования, доказывающие то, что мельчайшие парогазовые пузырьки в жидкости — получены ли они кавитационным или иным способом, — разрушительно действуют на пограничный слой жидкости, который представляет собой главное гидродинамическое и термодинамическое сопротивление для теплообменных процессов. Именно из-за наличия этого слоя кпд теплообменника остается всегда ниже расчетных величин. Конструкция теплообменников постоянно усложняется и растет в цене за счет использования в них всевозможных турбулизирующих устройств (например, хорошо известны турбулизаторы конструкции Сикорского). Механизм разрушения пограничного термического слоя пузырьками изучен пока не полностью, но может и должен быть широко использован для интенсификации теплообменных процессов.

13 Противопожарные технологии

Вода и другие огнегасящие вещества используются для тушения или предупреждения пожара за счет их свойств - либо интенсивно отводить тепло из очага пожара, либо за способность создавать парогазовую прослойку, исключающую поступление кислорода воздуха в зону горения. Обычная вода, насыщенная парогазовыми пузырьками с «упаковыванием» в их объемы нейтральных газов (двуокиси углерода, азота, аргона и т.п.) приобретает и сочетает в себе обе названных способностей — отводить тепло и создание парогазовой прослойки, исключающей доступ кислорода воздуха в зону горения.

14 Рассеивание тумана над взлетной полосой аэродромов

Форсуночное распыление газожидкостной дисперсии сопровождается проявлением эффекта Джоуля — Томсона. То есть, при разрыве пузырьков идет процесс высвобождения внутренней энергии газа (эффект адиабатного расширения), предварительно «упакованного» в объем пузырька. Этот процесс идет с падением температуры (адиабатного охлаждения) выбрасываемого газа и, соответственно, с падением температуры капелек аэрозольных размеров жидкости. Данная технология может позволить подобрать такие параметры газожидкостной дисперсии, которые при распыливании будут вызывать зарождение центров конденсации влаги до степени замораживания, то есть, образования мельчайших кристаллов снега или льда. Туман в этих условиях будет терять свою плотность, и осаждаться за счет искусственного снижения температуры так называемой «точки росы».

15 Интенсификация процесса охлаждения в установках (градирнях) систем оборотной воды

Тот же процесс проявления эффекта Джоуля — Томсона адиабатного охлаждения может быть использован для интенсификации охлаждения воды и водяного пара в градирнях ТЭЦ, ГРЭС, в водооборотных системах промышленных предприятий.

16 Охлаждение и смазка тяжелогруженых механизмов «масляным туманом»

В картерах крупных и тежелонагруженных механизмов, где требуется одновременно снимать избыточное тепло от трения и смазывать трущиеся поверхности достаточно часто используется метод «масляного тумана». Распыление масла в этих условиях — процесс сложный и трудоемкий, приходится прибегать к высоким давлениям среды. Насыщение масла парогазовыми пузырьками заметно упростит применение метода «масляного тумана».

17 Замещение фреоносодержащих веществ в аэрозольных баллончиках

В конструкции существующих и массово используемых аэрозольных баллончиков часто используются фреоносодержащие газы. Это способствует увеличению дисперсности распыливания жидкости. В последнее время эти газы стараются заменить другими, которые не оказывают столь пагубное влияние на окружающую среду (разрушение озонового слоя атмосферы и т.п.). Данная технология позволит использовать практически любой газ в этих целях. Например, при энергичном встряхивании предварительно насыщенной парогазовыми пузырьками жидкости, наблюдается явление коалесценции (слияния) мельчайших пузырьков в более крупные. То есть, создаются точно такие же условия внутри баллончика, как и в аэрозольных.

18 Замещение систем горячего водоснабжения в быту на системы «горячий газ (в пузырьках)/вода»

Холодную воду можно насытить паровоздушными пузырьками, при этом воздух предварительно нагреть до температуры в 105…110°C. Такая газожидкостная дисперсия будет обладать хорошей моющей способностью. Пар пузырьков будет способен разрушать жировые отложения на поверхности кожи тела или поверхности одежды. Грязь, как правило, удерживается именно жировым слоем, жировыми отложениями. Температура среды — величина статистическая. Поэтому газожидкостная дисперсия может иметь комфортную для тела температуру в 45…50°C, несмотря на то, что воздух в объеме пузырьков имеет более высокую температуру. Это даст существенную экономию топливных ресурсов (известно, например, что греть воду в интервале температур от +10°C до +65°C, когда вода имеет наименьшее значение теплоемкости, - значит, увеличивать расход тепловой энергии) и, вполне возможно, существенно сократит расходы моющих средств.

19 Использование технологии в пищевой промышленности (например, пористый шоколад)

Имеется информация о том, что знаменитая компания «Нестле» использует разработки британских ученых для производства особо мягкого пористого шоколада. Причем, названные ученые пробуют насыщать шоколад различными газами, добиваясь особых вкусовых качеств продукта и увеличения сроков хранения продукта.

20 Использование явления «самоконсервации» в холодильных технологиях

В природных газовых гидратах наблюдается явление самоконсервации. То есть, поверхность кристалла газогидрата при испарении в условиях повышенной температуры окружающей среды, покрывается ледяной коркой, предотвращающей дальнейшее таяние. Замороженная газожидкостная дисперсия будет обладать точно таким же свойством, что и предлагается широко использовать в холодильных промышленных технологиях.

21 Опреснение морской воды

Для опреснения морской воды можно использовать проявление эффекта Джоуля — Томсона в другом плане, для чего надо использовать данную технологию с «упаковыванием» горячих газов в объемы пузырьков и прибегнуть к форсуночному распылению (см. п.14). Осаждаемая сконденсированная влага в этом случае будет лишена присутствия солей. То есть, этот метод опреснения может оказаться менее энергоемким, нежели опреснение методом интенсивного нагрева, выпаривания воды с последующей конденсацией её паров.

22 Интенсификация рыбоводных технологий

Данная технология может помочь решить проблему интенсификации промышленного разведения промысловых рыб. Кроме корма, рыбам нужна соответствующим образом подготовленная среда обитания. То есть, предварительно насыщенная паровоздушными пузырьками вода (с кислородом воздуха) становится готовой средой обитания для быстрорастущего поголовья. Не будет проблем с постоянной заменой отработанной «среды обитания».

23 Разделение водных и иных растворов

В этом случае предлагается использовать те же методы, что изложены в п.п. 14 и 21. Кроме того, можно использовать разность температур замерзания разных газожидкостных дисперсий для отделения их друг от друга.

24 Разделение и хранение газов

В некоторых случаях следует избегать методов хранения газов в сосудах под давлением (например, водород). Однако приемлемых технологий для решения этой проблемы до сих пор не существует. У разработчиков данной технологии имеется определенная уверенность в том, что газы можно хранить при нормальных физических условиях, если «упаковывать» газы в объемы пузырьков. Точно также решается проблема разделения газов, если варьировать не только сами газы, но и жидкости.

25 Использование технологии в горнорудных отраслях

В горнорудных технологиях часто используются методы разрушения породы с помощью так называемого «гидромониторного» эффекта. Высокоскоростная струя воды способна «резать» материал пород. Насыщение воды парогазовыми пузырьками приведет к усилению эффекта разрушения за счет явления кавитационной эрозии твердых поверхностей породы. Кроме того, явление флотации будет способствовать ускоренному выносу из зоны разрушения мелкодисперсных частиц породы.

26 Использование технологии в нефтедобыче

В буровых технологиях нефтедобычи также можно использовать «гидромониторный эффект», - это доказано существующей практикой. Но насыщенную парогазовыми пузырьками жидкость в нефтедобыче можно использовать также для увеличения степени извлечения нефти из нефтяных пластов. При интенсивном извлечении нефти пластовое давление скважины падает, дебит скважины уменьшается. В этом случае прибегают к искусственному поддержанию пластового давления для чего закачивают воду в более низкие пласты. Эффективность этого метода можно существенно увеличить, если закачиваемую воду предварительно насытить парогазовыми пузырьками с использованием, например, попутных нефтяных газов. В более глубоких пластах месторождения температуры гораздо выше. Поэтому при постепенном прогреве газожидкостной дисперсии размеры пузырьков будут расти, что, в свою очередь, приведет к росту давления внутри самой жидкости. При этом, под действием гравитационных сил начнется движение пузырьков вверх с их проникновением и внедрением в нефть, что будет способствовать уменьшению ее вязкости и плотности. Начнет работать процесс «газлифта» («эрлифта»), что и приведет в конечном итоге к увеличению степени извлечения нефти из скважин.

Рекуперативный цикл в ДВС

Особый интерес представляет использование ультра-дисперсий газов в жидкостях в теплоэнергетическом оборудовании: в теплообменных процессах, в системах охлаждения и смазки, в топливоподготовке, в системах подавления и нейтрализации токсичных газовых отходов и т.п.

Однако наибольший интерес представляет использование ультра-дисперсий газов в жидкостях на основе воды и атмосферного воздуха (водовоздушная дисперсия – ВВД) в качестве промежуточного рабочего тела для организации рекуперативного цикла в ДВС.

Если воду насытить паровоздушными пузырьками диаметрами менее 1 микрона, в объёмы которых «упакован» атмосферный воздух, то такая дисперсия способна при нагревании за счёт съёма тепла с поверхностей замкнутой камеры совершать работу расширения. Вода, как известно, обладает наибольшим значением теплоёмкости среди всех известных в природе жидкостей. Кроме того, при насыщении воды мельчайшими парогазовыми пузырьками её, так называемая, «кавитационная прочность» значительно уменьшается. То есть, при распыливании воды через форсунку имеет место снижения затрат энергии на разрыв жидкости, который происходит по поверхности, образованной центрами пузырьков (пузырьки играют роль концентраторов механического напряжения). Чем больше пузырьков на единицу объёма воды (например, на кубический миллиметр), тем меньше размеры капель воды при разрыве.

Технология «упаковывания» в объёмы пузырьков воздуха больше по объёму самой жидкости (например, на 1 см3 воды 20…50 см3 воздуха) даёт возможность не только довести размеры капель распыливания до аэрозольных (от 0,1 мкм до 0,001 мкм), но и подавать в камеру значительное количество предварительно сжатого воздуха. Причём, степень предварительного сжатия может составлять десятки, а то и сотни атмосфер. Поскольку, чем меньше диаметр паровоздушного пузырька в среде воды, тем больше давление внутри пузырька. То есть, при стремлении радиуса пузырька к нулевому значению, его внутреннее давление стремится к бесконечности.

Как известно, большое количество тепловой энергии – до 55%, - отводится от двигателя в систему охлаждения и уносится с отработавшими газами. Отвод теплоты в систему охлаждения необходим для того, чтобы воспрепятствовать пригоранию поршневых колец, обгоранию седел клапанов, задиру и заклиниванию поршня, растрескиванию головок цилиндров, возникновению детонации и т. п.

Уже на заре развития двигателей внутреннего сгорания начались поиски путей преобразования хотя бы части теплоты, отводимой в систему охлаждения, в эффективную мощность двигателя. В то время широко и достаточно эффективно применялся паровой двигатель с теплоизолированным цилиндром и поэтому, естественно, стремились применить этот метод теплоизоляции и для двигателя внутреннего сгорания. Опыты в этом направлении проводили крупные специалисты, такие, например, как Р. Дизель, Н. Отто, Э. Ленуар, А. Бо де Роше. Однако в ходе опытов выявились значительные проблемы.

В применяемом в двигателях внутреннего сгорания кривошипном механизме давление газов на поршень и сила инерции поступательно-движущихся масс прижимают поршень к стенке цилиндра, что при высокой скорости поршня требует обеспечения хорошего смазывания этой трущейся пары. Температура масла при этом не должна превышать допустимых границ, что ограничивает в свою очередь температуру стенки цилиндра. Для современных моторных масел температура стенки цилиндра не должна быть выше 220°С, в то время как температура газов в цилиндре при сгорании и ходе расширения на порядок выше, и цилиндр по этой причине необходимо охлаждать.

Другая проблема связана с поддержанием нормальной температуры выпускного клапана. Прочность стали при высокой температуре падает. При использовании специальных сталей в качестве материала выпускного клапана его максимально допустимая температура может быть доведена до 900 °С.

Температура газов в цилиндре при сгорании достигает 2500-2800 °С. Если бы теплота, передаваемая стенкам камеры сгорания и цилиндра, не отводилась, то их температура превысила бы допустимые значения для материалов, из которых изготовлены эти детали.

Например, рассмотрим тепловой баланс дизеля, приведенный в таблице ниже.

Составляющие теплового баланса	Доля в балансе, %
Теплота, преобразованная в полезную работу		45
Теплота, отведенная в систему охлаждения:
в фазе сгорания	8
при ходе расширения	6
при ходе выпуска	9
Общая	23	23
Теплота, возникающая при трении поршня		2
Теплота, отведенная с отработавшими газами и излучением		30
Итого		100

Поверхность камеры сгорания включает в себя не только принудительно охлаждаемые детали, но и днище поршня, тарелки клапанов. Теплоотдача в стенки камеры сгорания тормозится слоем нагара, а в стенки цилиндра - масляной пленкой. При открывании впускной клапан охлаждается потоком входящего заряда, тогда как выпускной клапан в процессе работы сильно нагревается отработавшими газами. Чаще всего, стержень этого клапана защищен от воздействия горячих газов длинной направляющей, доходящей почти до его тарелки.

Резкие изменения температуры газов в камере сгорания оказывают влияние и на температуру стенок, которая на поверхности стенок и глубине менее 1,5-2 мм колеблется в течение одного цикла, а глубже - устанавливается на некотором среднем значении, благодаря тому, что теплота передается охлаждающей жидкости.

Между тем процесс теплопроводности - явление инерционное. То есть, требуется какое-то время для распространения тепла внутрь металла. Это свойство распространения тепла может быть использовано для организации рекуперативного цикла в ДВС.

Рассмотрим данное предположение на примере работы двухтактного дизельного двигателя. Например, в первом такте произошло сгорание топливовоздушной смеси в объёме цилиндра. Работа расширения принудит поршень к движению к НМТ с одновременной передачей полезной работы валу двигателя. Пройдя НМТ, поршень начинает обратное движение. В этом положении из объёма цилиндра происходит выпуск отработанного газа и одновременно идёт процесс продувки свежим зарядом воздуха (рассматриваем вариант двигателя с принудительной подачей воздуха, например, от турбонаддувочного агрегата).

Если в последней четверти пути поршня от НМТ к ВМТ осуществить впрыск водовоздушной дисперсии (ВВД), то данное форсуночное распыление газожидкостной дисперсии сопровождается проявлением эффекта Джоуля – Томсона. То есть, при разрыве пузырьков идет процесс высвобождения внутренней энергии газа (эффект адиабатного расширения), предварительно «упакованного» в объем пузырька. Этот процесс идет с падением температуры (адиабатного охлаждения) выбрасываемого газа и, соответственно, с падением температуры капелек аэрозольных размеров жидкости. Но температура и давление сжимаемого поршнем свежего заряда также уменьшатся, что приведёт к уменьшению затрат механической энергии двигателя на завершающей стадии сжатия (фактически, рекуперативный такт начинается именно с этого момента).

Далее капельно-воздушная смесь начнёт нагреваться. Вода капель аэрозольных размеров, как правило, под действием сил поверхностного натяжения сжата до давлений в одну-две сотни атмосфер. При стремительном нагреве капли рвёт на мельчайшие части их внутреннее давление, что вызывает интенсивный процесс парообразования за счёт съёма тепла с поверхностей цилиндра и поршня. Одновременно стремительно нагревается и воздух. В итоге, происходит процесс расширения, оказывающий действие на поршень. То есть, совершается полезная работа.

Подавать просто воду в цилиндр для реализации рекуперативного цикла нельзя. Поскольку попадание крупных капель воды на стенки цилиндра и поршня ведёт к интенсивному разрушению структуры поверхности металла и к разрушению масляной плёнки. Подача ВВД в её аэрозольном состоянии снимает эти проблемы.

Вблизи НМТ начинается процесс выпуска отработанного объёма паровоздушной смеси, и поверхности выпускного клапана и канала также интенсивно охлаждаются. Сейчас около половины теплоты, отводимой в систему охлаждения, приходится на такт выпуска. Отработавшие газы выходят из цилиндра с большой скоростью и имеют высокую температуру. Часть их теплоты отводится в систему охлаждения через выпускной клапан и выпускной канал головки цилиндра. Непосредственно за клапаном поток газов изменяет направление почти на 90°, при этом возникают вихри, что интенсифицирует теплоотдачу в стенки выпускного канала. В период выпуска газов в систему охлаждения отводится около 15% теплоты, содержащейся в топливе.

Рекуперативный цикл позволит это количество тепловой энергии обратить в полезную работу и, тем самым, увеличить кпд двигателя практически до 60% вместо имеющихся ныне 45%. Кроме того, могут быть сняты все существующие на сегодня ограничения по теплонапряжённости двигателя. Более того, двигателю с рекуперативным циклом даже выгодно иметь высокое тепловое напряжение. А это приведёт к тому, что двигатель с рекуперативным циклом будет более компактным, удельная мощность на килограмм массы будет выше, нежели у существующих конструкций ДВС.

Водяное охлаждение уступит место воздушному, что значительно уменьшит габариты и массу корпуса двигателя. Конечно, в составе ДВС появятся дополнительная ёмкость под ВВД, дополнительный насос для подачи ВВД, соответствующая аппаратура регулирования и впрыска ВВД. Но всё это будет компенсировано изъятием из конструкции ДВС всего того лишнего, что связано с водяным охлаждением.

Всё это реализуемо, тем более что в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы практически решена проблема точного регулирования и впрыска топлива. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Этими же датчиками может быть решена задача высокоточной регулировки системы впрыска ВВД без чего осуществить на практике процесс рекуперации невозможно.

Предварительно можно сделать следующие выводы:

1. Рекуперативный цикл скажется также на экологической составляющей двигателя. Многими исследованиями доказан факт подавления образования таких вредных выбросов, как окись углерода (СО), окислы азота и бензпирены, если процесс сжигания углеводородов идёт в присутствии увеличенного содержания воды. Более того, некоторые западные фирмы (например, британская Aquamist, фирма Saab) до сих пор используют впрыск воды для подавления вредных выбросов. В 70-е в СССР на Запорожском автозаводе была выпущена малая серия ЗАЗ-966 с впрыском воды в цилиндр двигателя.

Дело в том, что, несмотря на все существующие виды продувки цилиндра ДВС (петлевая, контурная, прямоточно-клапанная и их многочисленные варианты), добиться полной очистки объёма цилиндра не удаётся. После процесса выпуска в цилиндре вместе с поступившим свежим зарядом всё равно остаётся значительная часть отработанных газов. Впрыск ВВД в рекуперативном такте ДВС решает и эту проблему. Ведь, после выпуска из цилиндра отработанной смеси ВВД и одновременной продувки, в объёме цилиндра остаются и воздух смеси, и водяной пар смеси. То есть, последующий такт горения топлива будет проходить в объёме свежего заряда с увеличенным содержанием воды (водяных паров), что уменьшает образование вредных газов уже не на проценты, а – в разы.

2. Для дизельных двигателей также важно решение проблемы сажеобразования. Для этого надо поднять температуру сгорания топлива. В обычном дизельном двигателе это невозможно по определению. Но в дизельном ДВС с рекуперативным тактом эта проблема также решается. Как уже указывалось, двигателю с рекуперативным тактом даже выгодно иметь повышенную тепловую напряженность. Остаётся с помощью технологии приготовления газожидкостных дисперсий насыщать обычное стандартное дизельное топливо парогазовыми пузырьками с «упаковыванием» в их объёмы природного газа метана или даже пропанобутановой газовой смеси. Процентное содержание газов по массе требуется незначительное, – не более 1,5..2%. В этом случае образование сажистых частиц исключается, как при пуске двигателя из холодного состояния, так и при работе на форсированном режиме (с богатой смесью топлива).

3. После выпуска ВВД из объёма цилиндра в выпускном канале ДВС с рекуперативным циклом образуются уходящие газы с увеличенным содержанием водяных паров. И это также обращается в плюс, если двигатель имеет систему турбонаддува. Дело в том, что водяной пар обладает большей упругостью, нежели другие трёхатомные газы продуктов сгорания. То есть, водяной пар имеет большую по значению энтальпию и большую работоспособность. При тех же параметрах газотурбинный привод наддува будет выдавать большую по абсолютному значению мощность. И это также можно использовать для увеличения эффективной мощности ДВС. Например, направив избыточную мощность на улучшение системы воздушного охлаждения двигателя.

4. Поскольку в двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, то можно ожидать существенного повышения мощности по сравнению с четырёхтактным циклом. На практике же это не удаётся реализовать. В настоящее время двухтактные дизели широко применяются только на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта, то есть, с малыми оборотами. Можно предположить, что появление рекуперативного цикла в двухтактном дизеле, допущение повышенной теплонапряжённости корпуса, замещение водяного охлаждения воздушным, позволит в недалёком будущем более массовое применение высокооборотных двухтактных дизелей в автомобильном, железнодорожном и морском транспорте.

5. Перспектива снижения удельного расхода топлива на единицу мощности или единицу массы двигателя на 30…35% за счёт реализации идеи рекуперативного цикла в ДВС, - можно быть уверенным, - заставит моторостроителей более внимательно отнестись к технологии приготовления ультра-дисперсий газов в жидкостях, отличающихся устойчивостью существования. Более того, реализация идеи рекуперативного цикла в ДВС станет ступенью к осуществлению массового перехода автотранспорта на водородное топливо, поскольку наличие рекуперативного цикла с технологией приготовления ультра-дисперсий газов в жидкостях на основе воды и водорода, гораздо проще решает проблемы безопасности хранения и использования водорода в качестве, например, автомобильного топлива.

Данная предложенная тема актуальна для Нижегородской области, где имеются моторостроительные производства для автомобильного, морского и речного транспорта.