Еще совсем недавно ученые во многих странах мира рассматривали воду в качестве источника топлива будущего. Речь, естественно, шла о водороде, который пытались получать из воды разными способами. Были даже созданы экспериментальные автомобили, но до массового применения дело пока не дошло. Перспектива перехода на водородное топливо, конечно, весьма заманчива. Просто мечта! Но в ближайшее время сбыться ей, похоже, не суждено.
Зато вода обнаружила себя с другой, очень положительной стороны. Она буквально «чистит» пламя горелки! Точнее, не сама вода, а водяной пар, образующийся при ее испарении при высоких температурах. С простой обывательской точки зрения это кажется невероятным.
В нашем сознании вода и огонь – это непримиримые антагонисты. И представить, что вода может поддерживать горение, способствовать чистоте пламени и, вдобавок ко всему, повышать температуру сгорания топлива, для многих очень сложно. Однако ничего фантастического здесь нет. Всё элементарно объясняется законами физики и химии.
Естественно, чтобы «заставить» воду войти, так сказать, в союз с огнем, ее нужно особым образом включить в процесс горения, с помощью специальных приспособлений. И тогда мы видим такую картину: тусклое, чадящее пламя вдруг преображается в яркий чистый факел. Копоть куда-то исчезает. Огонь действительно «преображается», становится каким-то шумно-бодрым, искристым, почти как фейерверк. Что за чудеса, в самом деле? Неужто на это и впрямь повлияла вода?
Кстати, в Интернете можно найти немало картинок и видео с демонстрацией таких чудес. Отношение многих из нас к подобным вещам довольно скептическое. «Ну вот, опять нас дурачат какие-то самодеятельные фокусники», – недоверчиво ворчит строгий зритель. Честно говоря, я и сам этому долго не верил. Обычно такое отношение к увиденному вызвано тем, что люди, демонстрирующие подобные «чудеса», не всегда дают внятные объяснения этим процессам. Поэтому неискушенный пользователь начинает подозревать их в шарлатанстве. Очень часто эти подозрения усиливаются именно из-за того, что обывателю сразу начинают, грубо говоря, «впаривать» какую-нибудь услугу, сопровождая ее фантастическими комментариями. Отсюда и появляется скепсис.
Однако не так давно подобный «фокус» мне продемонстрировали в лаборатории радиационного теплообмена Института теплофизики СО РАН. Как выяснилось, уже много лет в Институте проводят исследования в области горения жидких углеводородов. С помощью специальных горелочных устройств ученые исследуют способы так называемого бессажного сжигания углеводородного топлива. Что значит «бессажного», понятно – это когда топливо сгорает без копоти. То есть сгорает вот тем самым, упомянутым выше, искристым факелом. Этот факел мне как раз наглядно продемонстрировали на специальном испытательном стенде.
«Фокус» выглядит так. Представьте себе небольшую металлическую горелку цилиндрической формы, в которой поджигается дизельное топливо. Вы видите вначале обычное желтое пламя с копотью. Ничего примечательного – огонь как огонь. А дальше происходит «чудесное» превращение: в цилиндрический корпус, через который выходит пламя, вставляется еще один цилиндрический предмет из нержавеющей стали – парогенератор, заполненный водой и имеющий специальную форсунку для выхода перегретого пара. И как только факел начинает соприкасаться с этим паром, он мгновенно «преображается»: копоти как не бывало, пламя начинает искриться и шуметь. Вынимаем парогенератор – и опять обычный огонь с копотью. Вставляем парогенератор – копоть ушла, пламя зашумело и заискрилось. Так повторяют несколько раз.
В чем секрет такого «чудесного» превращения? На самом деле никакого чуда нет. Сплошные законы природы.
Суть заключается именно в том, что горение углеводородного топлива происходит здесь при высокой концентрации перегретого водяного пара. Когда пар, выходящий струей, соприкасается с пламенем, происходит так называемая реакция паровой газификации. На выходе факел уже практически не содержит никакой сажи.
Вдобавок ко всему, как уверяют ученые, повышается температура. Вода, содержащаяся в парогенераторе, нагревается от обычного пламени, а потом «истекает» через форсунку в виде перегретого пара с температурой на выходе в 400 градусов С. Измеренная температура «чистого» факела достигает здесь 1500 градусов! И это при том, что обычное дизельное топливо горит на воздухе с температурой в 1200 градусов С. Откуда берутся дополнительные «градусы», ученым еще предстоит выяснить. В Институте теплофизики пытаются найти объяснение такому эффекту.
Спрашивается, каким образом перегретый пар так благотворно влияет на процесс горения? Оказывается, это элементарно объясняется законами химии. Вы не задумывались, почему пожарная инструкция запрещает тушить горящие нефтепродукты водой? Дело в том, что вода, попадая в мощное пламя, испаряется, перегревается и в таком «разогретом» состоянии вступает в реакцию с углеродом. При таких высоких температурах связи в молекуле воды ослаблены, и углерод просто-напросто «отрывает» от нее элемент кислорода, вступая с ним в реакцию окисления. Окисляется как раз та самая сажа, которая при обычных условиях должна была осесть в виде копоти на стенках топочных камер и дымоходов. А горит уже синтез-газ. Вот и весь секрет.
В Институте теплофизики проводят сейчас опыты с разными конструкциями таких горелок бессажного сжигания. В одной водяного пара содержится 25%, в другой – 30 процентов.
Ведущий конструктор лаборатории радиационного теплообмена Михаил Вигриянов утверждает: «Мы абсолютно гарантируем, что добились полного, можно сказать, идеального сгорания топлива». Причем, сам этот способ сжигания уже запатентован.
Важно то, что при таком способе сжигания прекрасно горит любое углеводородное сырье. Даже некачественное. Например, отработанное машинное масло. Из него тоже можно получить «чистый» искристый факел. Такие опыты уже проводились. Самое интересное, что полученные результаты можно применить не только для энергетики. Гораздо интереснее то, что подобный способ сжигания сулит революцию в двигателестроении. Представьте себе автомобиль или трактор, в один бак которого заливается обычная вода, в другой бак – сырая нефть. И ничего – двигатель отлично работает, и почти не чадит. В этом есть действительно что-то фантастическое. Однако ученые нисколько не сомневаются в том, что такое им осуществить вполне по силам.
Олег Носков
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии