RU91498U1 - Microwave Excitation Gas Reactor - Google Patents
Microwave Excitation Gas Reactor Download PDFInfo
- Publication number
- RU91498U1 RU91498U1 RU2009138664/22U RU2009138664U RU91498U1 RU 91498 U1 RU91498 U1 RU 91498U1 RU 2009138664/22 U RU2009138664/22 U RU 2009138664/22U RU 2009138664 U RU2009138664 U RU 2009138664U RU 91498 U1 RU91498 U1 RU 91498U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- chamber
- reagent
- generator
- cavity
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 60
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 210000002231 macronucleus Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
1. Газовый реактор с СВЧ-возбуждением, содержащий камеру из тугоплавкого диэлектрического материала с патрубками для подвода газового реагента в полость камеры и вывода отработанного реагента из полости камеры, а также содержащий источник накачки газового реагента, включающий генератор электромагнитных волн (ЭМВ) с резонатором и высоковольтный разрядник, электроды которого выведены в полость камеры, корпус которой выполнен из тугоплавкого диэлектрического материала, отличающийся тем, что он дополнительно содержит управляемый по частоте генератор импульсов, соединенный по выходу с управляющим входом источника накачки, корпус камеры реактора установлен непосредственно в резонаторе генератора ЭМВ, при этом патрубок для подвода газового реагента в полость камеры снабжен обратным клапаном. ! 2. Газовый реактор по п.1, отличающееся тем, что генератор ЭМВ выполнен в виде магнетрона или пролетного клистрона. ! 3. Газовый реактор по п.1, отличающееся тем, что тугоплавкий диэлектрический материал корпуса камеры выполнен из керамики, фарфора и/или кварцевого стекла. ! 4. Газовый реактор по п.1, отличающееся тем, что тугоплавкие электроды выполнены из вольфрама или графита.1. A gas reactor with microwave excitation, containing a chamber made of a refractory dielectric material with nozzles for supplying a gas reagent into the chamber cavity and withdrawing a spent reagent from the chamber cavity, and also containing a pumping source for a gas reagent, including an electromagnetic wave generator (EMW) with a resonator and a high-voltage spark gap, the electrodes of which are brought out into the chamber cavity, the body of which is made of a refractory dielectric material, characterized in that it additionally contains a frequency-controlled pulse generator connected at the output to the control input of the pumping source, the reactor chamber body is installed directly in the resonator of the EMV generator, in this case, the branch pipe for supplying the gas reagent to the chamber cavity is equipped with a check valve. ! 2. Gas reactor according to claim 1, characterized in that the EMV generator is made in the form of a magnetron or a flying klystron. ! 3. Gas reactor according to claim 1, characterized in that the refractory dielectric material of the chamber body is made of ceramics, porcelain and / or quartz glass. ! 4. Gas reactor according to claim 1, characterized in that the refractory electrodes are made of tungsten or graphite.
Description
Область техники. Полезная модель относится к плазменной технике, конкретно к газовым реакторам с использованием электромагнитного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения и электрического разряда в газовой среде для активации химической реакции и высвобождения потенциальной энергии газов. Реактор может быть использован для прямого преобразования потенциальной энергии атомов газов в электрическую и/или механическую энергию.The field of technology. The utility model relates to plasma technology, specifically to gas reactors using electromagnetic microwave (microwave) radiation and electric discharge in a gas medium to activate a chemical reaction and release the potential energy of gases. The reactor can be used to directly convert the potential energy of gas atoms into electrical and / or mechanical energy.
Уровень техники. Известен газовый реактор с СВЧ-возбуждением (US 69369761, НКИ: 315.111.91; 315.108, 2005), содержащий камеру с патрубками для подвода газового реагента в полость камеры и вывода отработанного реагента из полости камеры, а также содержащий источник накачки газового реагента, включающий генератор электромагнитных волн (ЭМВ) с резонатором и высоковольтный разрядник, электроды которого выведены в полость камеры, корпус которой выполнен из тугоплавкого диэлектрического материала.The level of technology. Known gas reactor with microwave excitation (US 69369761, NKI: 315.111.91; 315.108, 2005), containing a chamber with nozzles for supplying a gas reagent to the chamber cavity and withdrawing the spent reagent from the chamber cavity, and also containing a source of pumping of the gas reagent, including an electromagnetic wave generator (EMW) with a resonator and a high voltage arrester, the electrodes of which are brought into the cavity of the chamber, the housing of which is made of refractory dielectric material.
При этом тугоплавкий корпус камеры газового реактора выполнен из кварцевого стекла с двойными стенками и патрубками для соединения полости между стенками с теплообменником. Пространство между стенками заполнено теплоносителем, преимущественно водой, нагреваемой излучением плазмы газа, генерируемой в полости камеры.In this case, the refractory case of the gas reactor chamber is made of quartz glass with double walls and pipes for connecting the cavity between the walls with the heat exchanger. The space between the walls is filled with a coolant, mainly water, heated by radiation of a gas plasma generated in the chamber cavity.
Недостатками этого реактора являются: относительно небольшая выходная мощность и трудность оперативного управления выходной мощностью газового реактора, связанные с непрерывным поддержанием «тлеющего электрического разряда» в камере реактора.The disadvantages of this reactor are: a relatively small output power and the difficulty of operational control of the output power of a gas reactor associated with the continuous maintenance of a "glowing electric discharge" in the reactor chamber.
Постановка задачи. Технической задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа и, в первую очередь, повышение выходной мощности газового реактора и обеспечение возможности управления его энергетикой в реальном масштабе времени.Formulation of the problem. The technical task of the utility model is to eliminate the disadvantages of the prototype and, first of all, to increase the output power of the gas reactor and provide the possibility of controlling its energy in real time.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой, задачи является импульсное преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую энергию и регулировка средней выходной мощности газового реактора частотой следования импульсов активации газового реагента.The technical result that provides the solution to this problem is the pulsed conversion of the potential energy of the gas into kinetic energy and the adjustment of the average output power of the gas reactor by the pulse repetition rate of activation of the gas reagent.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи достигается тем, что газовый реактор с СВЧ-возбуждением, содержащий камеру из тугоплавкого диэлектрического материала с патрубками для подвода газового реагента в полость камеры и вывода отработанного реагента из полости камеры, а также содержащий источник накачки газового реагента, включающий генератор электромагнитных волн (ЭМВ) с резонатором и высоковольтный разрядник, электроды которого выведены в полость камеры, корпус которой выполнен из тугоплавкого диэлектрического материала, согласно полезной модели он дополнительно содержит управляемый по частоте генератор импульсов, соединенный по выходу с управляющим входом источника накачки, корпус камеры реактора установлен непосредственно в резонаторе генератора ЭМВ, при этом патрубок для подвода газового реагента в полость камеры снабжен обратным клапаном.The achievement of the claimed technical result and, as a result, the solution of the technical problem is achieved by the fact that a gas reactor with microwave excitation, containing a chamber of refractory dielectric material with pipes for supplying a gas reagent to the chamber cavity and withdrawing the spent reagent from the chamber cavity, and also containing a gas reagent pump source, including an electromagnetic wave generator (EMW) with a resonator and a high voltage arrester, the electrodes of which are brought into the chamber cavity, whose body It is made of refractory dielectric material, according to a utility model, it additionally contains a frequency-controlled pulse generator connected at the output to the control input of the pump source, the reactor chamber body is installed directly in the resonator of the EMV generator, while the pipe for supplying the gas reagent to the chamber cavity is equipped with a return valve.
При этом генератор ЭМВ выполнен в виде магнетрона или пролетного клистрона, тугоплавкий диэлектрический материал корпуса камеры - из керамики, кварцевого стекла или фарфора, а тугоплавкие электроды - из вольфрама или графита.In this case, the EMV generator is made in the form of a magnetron or a flying klystron, the refractory dielectric material of the camera body is made of ceramic, quartz glass or porcelain, and the refractory electrodes are made of tungsten or graphite.
Дополнительное введение управляемого по частоте генератора импульсов и соединение его выхода с управляющим входом источника накачки позволяет ввести импульсный режим работы газового реактора, обеспечивающий дозированный и щадящий импульсный отбор кинетической энергии плазмы газового реактора и одновременно позволяющий повысить энергию газового реактора в импульсе и упростить управление средней выходной его мощностью регулировкой частоты следования импульсов поджига газового реагента. Установка корпуса камеры реактора непосредственно в резонаторе генератора ЭМВ позволяет снизить потери энергии ЭМВ на активацию газового реагента и, тем самым, дополнительно повысить коэффициент полезного действия газового реактора. Выполнение генератора ЭМВ в виде магнетрона или пролетного клистрона, выбор тугоплавкого диэлектрического материала корпуса камеры - из керамики, кварцевого стекла или фарфора, а тугоплавких электродов - из вольфрама или графита позволяют реализовать газовый реактор на основе известной элементной базы.The additional introduction of a frequency-controlled pulse generator and the connection of its output to the control input of the pump source allows you to enter the pulse mode of operation of the gas reactor, which provides metered and gentle pulse selection of the kinetic energy of the plasma of the gas reactor and at the same time increases the energy of the gas reactor in the pulse and simplifies the control of its average output power adjustment of the pulse repetition rate of the ignition of the gas reagent. The installation of the reactor chamber body directly in the resonator of the EME generator allows one to reduce the EMW energy loss for activation of the gas reagent and, thereby, further increase the efficiency of the gas reactor. The implementation of the EMV generator in the form of a magnetron or a flying klystron, the choice of refractory dielectric material of the camera body - from ceramics, quartz glass or porcelain, and refractory electrodes - from tungsten or graphite make it possible to realize a gas reactor based on the known element base.
На фиг.1 представлена конструкция газового реактора с СВЧ-возбуждением для получения кинетической энергии из дымовых газов, на фиг.2 - поперечный разрез камеры и макроядра, образованного в результат объединения (синтеза) ядер перед микроврывом газового реагента.Figure 1 shows the design of a gas reactor with microwave excitation to obtain kinetic energy from flue gases, figure 2 is a cross-section of the chamber and the macronucleus formed as a result of combining (synthesis) of nuclei before microwaves of the gas reagent.
Описание в статике. Газовый реактор с СВЧ - возбуждением содержит камеру 1 с патрубком 2 для подвода газового реагента в полость камеры 1 и с патрубком 3 для вывода кинетической энергии плазмы, фотонного излучения и отработанного газового реагента. Патрубок 2 для подвода газового реагента в полость камеры снабжен обратным клапаном 4. Камера 1 установлена в СВЧ-резонаторе 5 импульсного генератора 6 электромагнитных волн (ЭМВ). Генератор 6 ЭМВ (СВЧ-генератор) выполнен в виде магнетрона или пролетного клистрона. Корпус камеры 1 выполнен из тугоплавкого диэлектрического материала, например из керамики, кварцевого стекла или фарфора. С противоположных сторон камеры 1 установлены тугоплавкие электроды 7, например из вольфрама или графита. Одни концы электродов выведены в полость камеры 1, а другие соединены с высоковольтным разрядником (накопителем энергии) 8. СВЧ-выход генератора 6 соединен волноводом 9 с его резонатором 5. Резонатор 5 выполнен из токопроводящего материала сферической или прямоугольной формы. Высоковольтный разрядник 8 выполнен в виде индуктивного или емкостного накопителя энергии с регулируемой частотой следования модулирующих, подаваемых на генератор 6, и пачек разрядных импульсов, подаваемых на электроды 7. Разрядник 8 и генератор 6 ЭМВ образуют источник 9 накачки газового реагента камеры 1. Частота fм высокочастотных электромагнитных колебаний в каждом импульсе генератора 5 и частота fн разрядных импульсов разрядника 8 в пачке выбраны соответствующими одной или нескольким резонансным частотам fo поглощения (JOURNAL OF RESEARCH of the National Bureau of Standards Phusises and Chemistry. Vol.67 A, 3, May-June, 1963; Яманов Д.Н. Основы электродинамики и распространение радиоволн. Часть 2. Основы электродинамики. Тексты лекций. - М: МГТУ ГА, 2005. 100 с) электромагнитных волн газовым реагентом, например дымовым газом (CO2-реагентом и его примесями) или атмосферным воздухом, введенным в полость камеры 1 газового реактора. Объем (единицы см3) внутренней полости камеры 1 газового реактора выбран из условия достаточности энергетики (единицы-десятки Дж/имп.) источника 8 накачки для резонансной активации газового реагента и исключения разрыва камеры 1 при импульсном микровзрыве заключенной в ней массы газового реагента.Description in statics. A gas reactor with microwave excitation contains a chamber 1 with a nozzle 2 for supplying a gas reagent to the cavity of the chamber 1 and with a nozzle 3 for outputting the kinetic energy of the plasma, photon radiation, and spent gas reagent. The pipe 2 for supplying a gas reagent to the chamber cavity is equipped with a check valve 4. The chamber 1 is installed in the microwave cavity 5 of the pulse generator 6 of electromagnetic waves (EMW). Generator 6 EMW (microwave generator) is made in the form of a magnetron or flyby klystron. The housing of the chamber 1 is made of a refractory dielectric material, for example, ceramic, quartz glass or porcelain. Refractory electrodes 7, for example of tungsten or graphite, are installed on opposite sides of the chamber 1. Some ends of the electrodes are brought into the cavity of the chamber 1, while others are connected to a high-voltage spark gap (energy storage device) 8. The microwave output of the generator 6 is connected by a waveguide 9 with its resonator 5. The resonator 5 is made of a spherical or rectangular conductive material. High-voltage arrester 8 is made in the form of an inductive or capacitive energy storage unit with an adjustable repetition rate of modulating pulses supplied to the generator 6 and packs of discharge pulses supplied to the electrodes 7. The discharger 8 and the EMF generator 6 form a source 9 for pumping the gas reagent of chamber 1. Frequency f m high-frequency electromagnetic oscillations in each pulse of the generator 5 and the frequency f n of the discharge pulses of the arrester 8 in the packet are selected corresponding to one or more resonant absorption frequencies f o (JOURNAL OF RESEARCH of the N ational Bureau of Standards Phusises and Chemistry. Vol. 67 A, 3, May-June, 1963; D. Yamanov. Fundamentals of electrodynamics and radio wave propagation. Part 2. Fundamentals of electrodynamics. Texts of lectures. - M: MSTU GA, 2005. 100. c) electromagnetic waves with a gas reagent, for example flue gas (CO 2 reagent and its impurities) or atmospheric air introduced into the cavity of the chamber 1 of the gas reactor. The volume (units cm 3 ) of the internal cavity of the chamber 1 of the gas reactor is selected from the condition of sufficient energy (units to tens of J / pulse) of the pump source 8 for resonant activation of the gas reagent and to exclude the rupture of chamber 1 during pulsed microexplosion of the mass of the gas reagent enclosed in it.
Управляющий вход разрядника 7 источника 9 накачки соединен с выходом управляемого по частоте следования и длительности импульсов генератора 10. Генератор 10 выполнен в виде блокинг - генератора или широтно-импульсного модулятора с цифровым управлением. В зависимости от назначения газового реактора для энергетики или транспорта частота следования импульсов генератора 10 может регулироваться в пределах единицы Гц - единицы кГц, а длительность модулирующих импульсов (импульсов поджига газового реагента) - в пределах единицы мс-единицы мкс. Для исключения СВЧ-пробоя вне зоны реакции СВЧ-генератор 6, волновод 9 и резонатор 5 подлежат вакуумированию.The control input of the spark gap 7 of the pump source 9 is connected to the output of the pulse frequency and pulse width of the generator 10. The generator 10 is made in the form of a blocking generator or a pulse-width modulator with digital control. Depending on the purpose of the gas reactor for energy or transport, the pulse repetition rate of the generator 10 can be controlled within a unit of Hz - a unit of kHz, and the duration of modulating pulses (pulses of ignition of a gas reagent) within a unit of ms-unit of microseconds. To exclude microwave breakdown outside the reaction zone, the microwave generator 6, waveguide 9 and resonator 5 are subject to evacuation.
Описание в динамике.Description in dynamics.
Газовый реактор с СВЧ-возбуждением на газовом, например СО2-реагенте работает следующим образом. Через патрубок 2 и открытый в нормальном состоянии клапан 4 в полость камеры 1 вводят дозу СО2-реагента в объеме около одного см3 при нормальном атмосферном давлении. Подают электропитание на СВЧ-генератор 6, емкостной накопитель энергии разрядника 8 и генератор 10 управляющих импульсов. После выхода генераторов 6, 10 и накопителя энергии разрядника 8 на рабочий режим устанавливают минимальную частоту следования импульсов генератора 10 и выдают разрешение на генерацию поджигающих электрических импульсов. При этом генератор 10 вырабатывает импульсы поджига с частотой доли - единицы Гц и выдает их на сигнальный вход разрядника 8. При этом высоковольтный разрядник 8 выдает высоковольтные импульсы модуляции отрицательной полярности и длительностью τ на катод СВЧ-генератора 6. Одновременно с таким же периодом следования на электроды 7 газового реактора выдаются пачки разрядных импульсов длительностью τ и с частотой fн накачки, соответствующей или кратной резонансной частоте fo поглощения газового реагента. Под воздействием разности потенциалов ≥30 кВ/см между электродами 7 газового реактора 1 происходит электрический пробой газового реагента и образование стримера - трассы из носителей тока (ионов и электронов) с плотностью зарядов порядка 10-7 см-3. Одновременно СВЧ-генератор 6 под воздействием высоковольтных импульсов накачки вырабатывает пачки высокочастотных электромагнитных волн накачки (ЭМВ) с частотой fм=fo и с плотностью энергии не менее 1 Дж/см2 и передает их по волноводу 9 в резонатор 5 для электромагнитной накачки ионизированного газового реагента в камере 1. При этом за счет резонансного поглощения энергии ЭМВ и ударной ионизации происходит разрыв молекулярных и атомных связей и молекул газового реагента (например дымовых газов, в которых 97% составляет углекислый газ - СО2) на составные элементы. Реакцию диссоциации газа СО2 под воздействием ионизирующего воздействия источника 4 накачки можно представить в следующем видеA gas reactor with microwave excitation on a gas, for example, CO 2 reagent, operates as follows. Through the pipe 2 and the valve 4 opened in the normal state, a dose of CO 2 reagent is introduced into the cavity of the chamber 1 in a volume of about one cm 3 at normal atmospheric pressure. Power is supplied to the microwave generator 6, the capacitive energy storage of the arrester 8 and the control pulse generator 10. After the output of the generators 6, 10 and the energy storage device of the arrester 8 to the operating mode, the minimum pulse repetition rate of the generator 10 is established and a permit is issued for the generation of igniting electric pulses. In this case, the generator 10 generates ignition pulses with a frequency of a fraction of a few Hz and gives them to the signal input of the arrester 8. In this case, the high-voltage arrester 8 produces high-voltage modulation pulses of negative polarity and duration τ to the cathode of the microwave generator 6. Simultaneously with the same repetition period electrodes 7 of the gas reactor give out bursts of discharge pulses of duration τ and with a pump frequency f n corresponding to or a multiple of the resonant absorption frequency f o of the gas reagent. Under the influence of a potential difference of ≥30 kV / cm between the electrodes 7 of the gas reactor 1, an electrical breakdown of the gas reagent and the formation of a streamer - paths from current carriers (ions and electrons) with a charge density of the order of 10 -7 cm -3 . At the same time, the microwave generator 6, under the influence of high-voltage pump pulses, generates packs of high-frequency electromagnetic pump waves (EMW) with a frequency f m = f o and with an energy density of at least 1 J / cm 2 and transmits them through waveguide 9 to resonator 5 for electromagnetic pumping of ionized reactant gas in the chamber 1. Thus, due to the resonance absorption energy of the EMW and impact ionization occurs gap molecular and atomic bonds of the molecules and reactant gas (e.g. flue gases, in which 97% of carbon dioxide - CO 2) on the constituent elements. The dissociation reaction of CO 2 gas under the influence of the ionizing effect of the pump source 4 can be represented as follows
где:Where:
С=(Се) - нейтральный атом углерода, имеющий один электрон связи на каждый атом в углеродной цепочке топлива;C = (Ce) is a neutral carbon atom having one bond electron for each atom in the carbon chain of the fuel;
O2=(OеO) - молекула кислорода, имеющая один электрон связи между двумя атомами молекулы;O 2 = (OеO) - an oxygen molecule having one electron bonding between two atoms of the molecule;
С-,О- - отрицательные ионы углерода и кислорода соответственно;C - , O - - negative carbon and oxygen ions, respectively;
O+ - положительный ион.O + is a positive ion.
Электродинамическое взаимодействие ионов С- и O+ вызывает реакцию горения (окисления углерода) с образованием окиси углерода и тепла Q1 The electrodynamic interaction of C - and O + ions causes a combustion reaction (carbon oxidation) with the formation of carbon monoxide and heat Q 1
Выделяющееся в результате реакции (4) малоустойчивое к «стриммерной» ионизации образование СО, выделенное тепло Q, а также резонансное воздействие на ионизированную среду энергией ЭМВ и электрического разряда источника 9 накачки способствуют развитию дальнейшего процесса ионизации и разрушению атомов и ионов кислорода с образованием дефицита их массы m. Повышение в реакторе 1 плотности носителей зарядов до 1014 см-3 приводит к инициированию «кислородной реакций»The formation of CO, which is unstable to “streamer” ionization, emitted heat Q, emitted by heat Q, as well as the resonant action of EMW energy and the electric discharge of the pump source 9 on the ionized medium, which develops in the further ionization and destruction of oxygen atoms and ions with the formation of their deficiency mass m. An increase in the density of charge carriers in reactor 1 to 10 14 cm –3 leads to the initiation of “oxygen reactions”
сопровождающейся взрывным разрушением молекул кислорода, выделением свободного электрона их связи и квантовой энергии Q2 вторичного ионизирующего излучения от ультрафиолетового до мягкого рентгеновского диапазона электромагнитных волн, приводящих к лавинной ионизации газового реагента в камере 1 и к полному отрыву электронов от положительно заряженных ядер атомов кислорода и других составляющих дымовых газов. Наличие в дымовых газах небольшого процента азота, связывающего часть кислорода в реакторе 1, несколько снижает скорость реакции (5) из-за того, что молекулы азота, имея отрицательный избыточный заряд окружают часть молекул кислорода, имеющих положительный избыточный заряд, образуя агрегаты из кислорода, экранированного азотом от действия ионизирующих воздействий. Если первичное (от источника 9 накачки) и/или вторичное (результат «кислородной реакции») ионизирующее воздействие достаточно для разрушения азота, молекула которого в два раза прочнее молекулы кислорода, так как имеет не один, а два электрона связи, то азот при этом разрушается не только на атомы, но и фрагменты, представляющие другие химические элементы в азотной реакцииaccompanied by explosive destruction of oxygen molecules, the release of a free electron of their bonds and quantum energy Q2 of secondary ionizing radiation from the ultraviolet to the soft X-ray range of electromagnetic waves, leading to avalanche ionization of the gas reagent in chamber 1 and to the complete separation of electrons from positively charged nuclei of oxygen atoms and other components flue gas. The presence in the flue gases of a small percentage of nitrogen, which binds part of the oxygen in reactor 1, somewhat reduces the reaction rate (5) due to the fact that nitrogen molecules, having a negative excess charge, surround part of the oxygen molecules having a positive excess charge, forming aggregates of oxygen, shielded by nitrogen from ionizing effects. If the primary (from the pumping source 9) and / or secondary (the result of the “oxygen reaction”) ionizing effect is sufficient to destroy nitrogen, the molecule of which is twice as strong as the oxygen molecule, since it has not one but two binding electrons, then nitrogen collapses not only into atoms, but also fragments representing other chemical elements in the nitrogen reaction
Освобожденные от электронных оболочек положительно заряженные ядра атомов прореагировавших газов объединяются (за счет свободы движения и возможности приближения к границе действия мощных гравитационных сил) в общее положительное ядро 11 и облако электронов 12 над объединенным ядром 11 (www.chukanovenergy.com). При этом ввиду затруднения доступа нейтральных атомов в зону реакции из внешней среды (преобладания процесса ионизации над процессом релаксации) и объединения ядер в одну общую массу электроны скачкообразно оказываются на высоких энергетических уровнях относительно удаленных от них ядер. При переходе возбужденных электронов на нижестоящие энергетические орбиты происходит выделение квантовой энергии, дополнительно вызывающей мгновенный нагрев газового реагента в камере 1 и выделение энергии через патрубок 3 газового реактора преимущественно в форме кинетической энергии ударной волны при микровзрыве газового реагента. После выхода плазмы из камеры 1 в ее полости образуется вакуумное разряжение. Образование вакуума приводит к отрыванию обратного клапана 4 и забору очередной партии газового реагента через патрубок 2 в полость реактора 1. Далее импульсный режим работы газового реактора повторяется. Выходная мощность электрической энергии устройства для получения энергии из газовых отходов регулируется преимущественно частотой следования импульсов генератора 10.The positively charged nuclei of the atoms of the reacted gases freed from the electron shells are combined (due to freedom of movement and the possibility of approaching the boundary of the action of powerful gravitational forces) into a common positive nucleus 11 and an electron cloud 12 above the combined nucleus 11 (www.chukanovenergy.com). In this case, due to the difficulty of access of neutral atoms to the reaction zone from the external environment (the predominance of the ionization process over the relaxation process) and the combination of nuclei into one common mass, the electrons jump at high energy levels relative to the nuclei distant from them. During the transition of excited electrons to lower energy orbits, quantum energy is released, which additionally causes instantaneous heating of the gas reagent in chamber 1 and energy is released through the pipe 3 of the gas reactor mainly in the form of kinetic energy of the shock wave during microexcitation of the gas reagent. After the plasma leaves the chamber 1, a vacuum vacuum is formed in its cavity. The formation of vacuum leads to tearing off the check valve 4 and the intake of the next batch of gas reagent through the pipe 2 into the cavity of the reactor 1. Next, the pulse mode of operation of the gas reactor is repeated. The output power of the electric energy of the device for generating energy from gas waste is controlled mainly by the pulse rate of the generator 10.
Указанное полезная модель не ограничивается выше приведенным примером его осуществления. Возможна активация газового реагента при различных сочетаниях параметров и видов источников электрической энергии и газовой среды. Так для уменьшения энергетических затрат на возбуждение газового реагента могут быть дополнительно использованы катализаторы из редкоземельных элементов, устанавливаемых в подводящем (газовый реагент) патрубке 2.The specified utility model is not limited to the above example of its implementation. It is possible to activate a gas reagent with various combinations of parameters and types of sources of electric energy and a gas medium. So in order to reduce energy costs for the excitation of the gas reagent can be additionally used catalysts from rare-earth elements installed in the inlet (gas reagent) pipe 2.
Промышленная применимость. Полезная модель разработана на уровне технического предложения и физического моделирования управляемого микровзрыва газовой среды (выделения кинетической энергии) при комплексном воздействии на нее СВЧ-излучением и электрическим разрядом в изолированном от внешней среды объеме.Industrial applicability. The utility model was developed at the level of technical proposal and physical modeling of a controlled microexplosion of a gaseous medium (kinetic energy release) under the complex action of microwave radiation and an electric discharge in it in a volume isolated from the external environment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138664/22U RU91498U1 (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Microwave Excitation Gas Reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009138664/22U RU91498U1 (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Microwave Excitation Gas Reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU91498U1 true RU91498U1 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=42124204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138664/22U RU91498U1 (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Microwave Excitation Gas Reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU91498U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713214C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-02-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for flare discharge excitation |
-
2009
- 2009-10-21 RU RU2009138664/22U patent/RU91498U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2713214C1 (en) * | 2019-10-10 | 2020-02-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Device for flare discharge excitation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3883413A (en) | Ozone generator using pulsed electron beam and decaying electric field | |
| US8090071B2 (en) | Apparatus for hot fusion of fusion-reactive gases | |
| EA012529B1 (en) | Plasma reactor and process for producing lower-energy hydrogen species | |
| US20140126679A1 (en) | Renewable energy production process with a device featuring resonant nano-dust plasma, a cavity resonator and an acoustic resonator | |
| WO2010128877A1 (en) | Device for recovering energy from flue gases | |
| JPH03501074A (en) | Electromagnetic radiation generator and high current electron gun | |
| US5134641A (en) | Plasma x-ray tube, in particular for x-ray preionizing of gas lasers, and an electron gun using the plasma x-ray tube | |
| CN104394642A (en) | Laser plasma resonance X-ray source | |
| RU91498U1 (en) | Microwave Excitation Gas Reactor | |
| RU116973U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING ENERGY FROM SMOKE GASES | |
| RU2497224C2 (en) | Gas-discharge switchboard | |
| RU2387039C1 (en) | High-frequency generator with discharge in hollow cathode | |
| CN105430860B (en) | Apparatus and method for directly coupling microwave liquid phase plasma generation under atmospheric pressure | |
| JP7563810B1 (en) | Hydrogen gas production method and production device | |
| RU2596605C2 (en) | Hydrogen generator of electric energy | |
| RU2017136934A (en) | Method for burning hydrocarbon fuel and device for its implementation | |
| RU2408418C2 (en) | Gas reactor | |
| RU91385U1 (en) | ELECTRIC REACTIVE PLASMA ENGINE OF PULSE ACTION | |
| CN111182708B (en) | A device that combines ultraviolet radiation to generate a stream of neutral dust particles | |
| RU2084986C1 (en) | Beam-plasma microwave device | |
| RU2465697C2 (en) | Method to stabilise volume charge in hf/df pulse-periodic chemical laser | |
| RU2393612C1 (en) | Method of electric power transfer in high vacuum and device for method implementation | |
| Vikharev et al. | Modeling of the creation and kinetics of the artificial ionized layer in the upper atmosphere | |
| CN214675823U (en) | Microwave-induced metal discharge combustion-supporting device | |
| Bokhan et al. | Electrophysical Parameters and Laws of Similarity of Pulse–Periodic High–Pressure ‘Open’Discharge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20121022 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140427 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161022 |