Лаборатория конверсионных технологий

Реактор состоит из охлаждаемого поршня и цилиндра, который приводится в движение кривошипным механизмом с шатунами растяжения, обеспечивающим поступательно-возвратное движение цилиндра без боковых усилий на поршень. Реактор  имеет систему измерения давления в реакционном объеме в реальном времени (максимальное давление 150 атм. Точность измерения 1%, полоса пропускания датчика 100 кГц).

В конструкции имеется компьютерно управляемый механизм регулировки верхней мертвой точки цилиндра со временем реагирования 0,1 сек и точностью 10 мкм. и компьютерно управляемый механизм подачи реагирующей смеси в реакционный объем с минимальным временем срабатывания 0.5 мсек, а также компьютерно управляемая система охлаждения поршня и цилиндра с целью поддержания оптимального зазора между ними. Рабочий объем реактора - от 0,3 до 1 литра. Максимальная частота работы реактора 10 Гц. Реактор оснащен системой сбора продуктов реакции выделения непрореагировавшей части с последующим возвратом ее на вход реактора. Аппаратно-программный комплекс сопровождения реактора позволяет  снимать данные в реальном времени и управлять механизмами реактора  с целью оптимизации и увеличения процента выхода реакции. В комплект  входит электромеханическая система запуска реактора и отбора избыточной энергии, выделяющейся в процессе химической реакции.

В конструкции применяются цилиндры и поршни из алюминия со специальным покрытием, полученным методом ТЭХ-оксидирования. Покрытие  способно выдерживать термоциклирование, обладает высокой износо- и термостойкостью. Коэффициент трения покрытия по покрытию  не  превышает 5*10^-2. Поверхности выдерживают локальную температуру в зоне реакции до 1800 К.

Применение шатунов натяжения позволяет легко наращивать объем реагирующей смеси. Внутри камеры реакций имеется датчик давления, что позволяет контролировать давление изменением объема камеры простым перемещением поршней. Степень сжатия должна регулироваться в диапазоне от 10 до 50  .Отсутствие смазки из-за  низкого коэффициента трения поверхность о поверхность позволяет избежать влияния смазочных материалов на ход химических реакций внутри реактора. Контроль давления внутри реактивного объема позволяет иметь достаточную информацию о процессах сгорания и образования светильного газа или образования первичных продуктов окисления. 

Конструкция этого реактора обеспечивает создание давления в рабочей камере свыше 100 атм., что существенно расширяет спектр химических реакций. Нами выполнен цикл первичного исследования процесса контролируемой химической реакции внутри камеры до стадии окисления газовой смеси с образованием эфирных и перекисных соединений. В качестве исходного сырья использовали пентан.

Наибольший интерес представляет запуск химической реакции в метане и смеси метана с высшими углеводородами. Расчетная кривая окисления этих газов показывает необходимость поддержания давления реагирующей смеси вблизи 90 атм. Опытная установка позволяет работать в этом диапазоне давлений, что недостижимо в дизельных двигателях. Необходимая степень сжатия регулируется и поддерживается с помощью компьютерной системы с обратной связью, что также невозможно в альтернативных системах.