DE185991C

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Publication number: DE185991C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es ist bekannt, eine Arbeitsflüssigkeit für Verbrennungskraftmaschinen dadurch zu erzeugen, daß man in einer geschlossenen Verbrennungskammer Luft oder einen anderen Sauerstoffträger mit einem Brennstoff unter Druck verbrennt und den auf diese Weise gebildeten hocherhitzten Verbrennungsgasen ein »Verdünnungsmittel« entweder in Form von kühleren Gasen oder in Form von WasserIt is known to generate a working fluid for internal combustion engines by that air or another oxygen carrier with a fuel is in a closed combustion chamber Pressure burns and the highly heated combustion gases formed in this way a "diluent" either in the form of cooler gases or in the form of water

ίο zuführt, welches letztere verdampft und seine Dämpfe den Gasen beimischt, so daß es einerseits deren Temperatur auf das zum Betriebe von Maschinen nötige Maß herunterzieht, andererseits mit Arbeit leistet.ίο supplies, which the latter evaporates and his Vapors are mixed in with the gases, so that on the one hand their temperature affects the operation pulls down the necessary amount of machinery, on the other hand, does work.

Die vorliegende Erfindung erstreckt sich nun auf die Auswahl eines möglichst geeigneten derartigen »Verdünnungsmittelsa für Verbrennungskraftmaschinen, und zwar für solche Verwendungszwecke, bei denen es auf die Entfaltung größter Kräfte mit geringstem Gewicht der ganzen maschinellen Anlage einschließlich der mitzuführenden nötigen Betriebsstoffe (Sauerstoffträger, Brennstoff, Verdünnungsmittel) ankommt, z. B. für den Betrieb von Unterseebooten. Für solche Zwecke ist es besonders wichtig, die Menge des »Verdünnungsmittels« trotz großer Leistung klein bemessen zu können. Nun bestimmt sich die Menge des Verdünnungsmittels lediglich aus der Forderung, die Temperatur der Flamme auf ein gewisses Maß herunterzuziehen; und die Leistungsfähigkeit des Verdünnungsmittels wird um so größer, je größer einerseits das Volumen der Dämpfe ist, welche das Verdünnungsmittel bei der Betriebstemperatur liefert, und je kleiner andererseits das Gewicht der nötigen Menge des Verdünnungsmittels ist. The present invention now extends to the selection of the most suitable one such »diluentsa for internal combustion engines, for such Uses in which there is a need for the development of the greatest forces with the least Weight of the entire machine system including the necessary operating materials to be carried (Oxygen carrier, fuel, diluent) arrives, z. B. for operation of submarines. For such purposes it is particularly important to adjust the amount of "diluent" to be able to measure small despite great performance. Now the amount of diluent is only determined from the requirement to reduce the temperature of the flame to a certain level; and the efficiency of the diluent becomes all the greater, the greater, on the one hand, the volume of the vapors the diluent delivers at operating temperature, and the smaller on the other hand the Is the weight of the required amount of diluent.

Für solche Zwecke scheiden zunächst die Gase als Verdünnungsmittel aus, da sie ein zu großes Volumen beanspruchen bezw. bei Mitnahme in komprimiertem Zustande zu schwere starkwandige Behälter benötigen im Vergleich zu Flüssigkeiten, die erst bei der Betriebstemperatur dampf- oder gasförmig werden. Und zwar wird eine Flüssigkeit als Verdünnungsmittel um so geeigneter sein, je größer einerseits das Volumen der Dämpfe ist, welche die Flüssigkeit bei der Betriebstemperatur (auf die Gewichtseinheit des Brennstoffes) liefert und je kleiner andererseits das Gewicht der nötigen Flüssigkeitsmenge (auf die Gewichtseinheit des Brennstoffes) ist, mit anderen Worten, je größer das Verhältnis des Dampfvolumens des Verdünnungsmittels zu seinem Gewicht ist, d. h. je kleiner das spezifische Gewicht oder das Molekulargewicht des betreffenden Körpers in gasförmigem Zustande ist.For such purposes, the gases are initially ruled out as a diluent, since they are a claim too large a volume respectively. thick-walled containers that are too heavy when taken along in a compressed state require im Compared to liquids that only form vapor or gas at operating temperature will. In fact, a liquid will be all the more suitable as a diluent, ever larger on the one hand is the volume of the vapors which the liquid at the operating temperature (on the weight unit of the fuel) and the smaller on the other hand the The weight of the required amount of liquid (based on the unit weight of the fuel) is included in other words, the greater the ratio of the vapor volume of the diluent to its weight, d. H. the smaller the specific gravity or the molecular weight of the body in question in gaseous form Condition is.

Die Erfindung besteht nun in der Verwendung solcher flüssigen Stoffe als Verdünnungsmittel, welche bei der Betriebstemperatur nicht nur dampfförmig werden, sondern deren Dämpfe sich hierbei noch unter Volumenvermehrung zerlegen, so daß ,€m Gasgemisch von geringerem mittleren Molekulargewicht entsteht als bei dem bisher verwendeten Wasser. ..) The invention consists in the use of such liquid substances as diluents, which not only become vaporous at operating temperature, but their vapors break down while increasing in volume, so that a gas mixture with a lower average molecular weight is formed than with the water previously used. ..)

Als Beispiel solcher Körper, welche sichAs an example of such bodies, which

bei der Erwärmung unter Volumenvermehrung zerlegen, seien erwähnt Ammoniak (NH₃) und Hydracin (N₂ HJ. Die Zerlegung geht vor sich nach den Formeln:decompose when heated with an increase in volume, ammonia (NH ₃ ) and hydracine (N ₂ HJ. The decomposition is carried out according to the formulas:

2 N H₃ = N₂^₃H₂,
N₂H₁ = N₂+ 2H₂; 2 NH ₃ = N ₂ ^ ₃ H ₂ ,
N ₂ H ₁ = N ₂ + 2H ₂ ;

im ersten Falle wird das \^olumen verdoppelt, im zweiten verdreifacht. Hydracin bringt einen weiteren Vorteil dadurch mit sich, daß es eine bedeutende negative Bildungswärme (etwa 1400 CaI.) hat, welche bei der Zerlegung frei wird.in the first case the volume is doubled, tripled in the second. Hydracin has a further advantage in that it has a significant negative heat of formation (approx. 1400 CaI.), which when it is decomposed becomes free.

Die Überlegenheit dieser beiden Stoffe gegenüber der Verwendung von Wasser ist erkennbar aus dem mittleren Molekulargewicht der bei Verwendung dieser Stoffe bei der Betriebstemperatur entstehenden Gase im Vergleich zum Molekulargewicht des Wasserdampfes. Das mittlere Molekulargewicht vonThe superiority of these two substances over the use of water is recognizable from the average molecular weight of the gases produced when these substances are used at the operating temperature compared to the molecular weight of the water vapor. The mean molecular weight from

iV₂ iV ₂

ist = 8|,is = 8 |,

^Ni + ^2Hi ^ist = ¹⁰I; ^N i + ^2H i ^is = ¹⁰ I;

beide sind also wesentlich geringer als das Molekulargewicht des Wasserdampfes = 18. Legt man als Brennstoff Benzin, als Oxydationsmittel reinen Sauerstoff zugrunde, so entsprechen 1 kg Brennstoff 4\ kg Verbrennungsprodukt, welche bei einer Betriebstemperatur von iboo° C. und einem Betriebsdruck von 40 Atm. einen Raum von 0,4 cbm einnehmen. Die Rechnung ergibt, daß dabei 8470CaI. (für ι kg Brennstoff) durch das Verdünnungsmittel aufgenommen werden müssen, um auf die genannte Betriebstemperatur zu kommen.Both are therefore much lower than the molecular weight of the water vapor = 18. If gasoline is used as the fuel and pure oxygen is used as the oxidizing agent, 1 kg of fuel corresponds to 4 kg of combustion product at an operating temperature of 100 ° C. and an operating pressure of 40 atm . occupy a space of 0.4 cbm. The calculation shows that 8470CaI. (for ι kg of fuel) must be absorbed by the diluent in order to reach the operating temperature mentioned.

Unter Berücksichtigung der Verdampfungswärme des Wassers und der spezifischen Wärme des Wasserdampfes einerseits und unter Berücksichtigung der Verdampfungswärme des Ammoniaks, seiner Zersetzungswärme und der spezifischen Wärme der ent- stehenden Gase andererseits findet man, daß zur Aufnahme von 8470 CaI. bei Erhöhung der Temperatur des Verdünnungsmittels von o° auf 1000⁰ bei Verwendung von Wasser als Verdünnungsmittel 7,06 kg, bei Verwendung von Ammoniak nur 4,66 kg verwendetTaking into account the heat of vaporization of the water and the specific heat of the water vapor on the one hand and taking into account the heat of vaporization of the ammonia, its heat of decomposition and the specific heat of the gases formed, on the other hand, it is found that the absorption of 8470 CaI. when increasing the temperature of the diluent from ⁰ ° to 1000 0 when using water as diluent 7.06 kg, when using ammonia only 4.66 kg are used

werden müssen. Das spezifische Volumen von Wasserdampf ist 0,148, dasjenige der Stickstoff-Wasserstoff-Mischung, welche bei Verwendung von NH₃ entsteht, 0,312, somit beträgt das Gesamtvolumen des Verdünnungsmittels bei Verwendung von WasserNeed to become. The specific volume of water vapor is 0.148, that of the nitrogen-hydrogen mixture, which is formed when using NH _3, is 0.312, so the total volume of the diluent when using water is therefore

7,06 -0,148 = 1,05,
bei Verwendung von Ammoniak
4,66 · 0,312 = 1,48.7.06 -0.148 = 1.05,
when using ammonia
4.66 x 0.312 = 1.48.

Die Gesamtgewichte der Rückstände und des Verdünnungsmittels zusammen betragenThe total weights of the residue and the diluent combined are

4.5 + 7.06 =11,56 g₅ 4.5 + 7.06 = 11.56 g ₅

bei Verwendung von Wasser und
4,5 -f 4,66 = 9,16when using water and
4.5 -f 4.66 = 9.16

bei Verwendung von Ammoniak, und es beträgt das spezifische Volumen des Arbeitsmittels (Verbrennungsprodukte und Verdünnungsmittel zusammen)when using ammonia, and it is the specific volume of the working fluid (Combustion products and diluents together)

0,4 -f 1,050.4 -f 1.05

= 0,125= 0.125

11,5611.56

bei Verwendung von Wasser undwhen using water and

0,4+ 1,4
9,160.4+ 1.4
9.16

0,2020.202

bei Verwendung von Ammoniak.when using ammonia.

Der aus der Verwendung von Ammoniak als Verdünnungsmittel gegenüber Wasser sich ergebende Gewinn geht aus vorstehendem Beispiel deutlich hervor.The result of the use of ammonia as a diluent over water itself The resulting profit can be clearly seen from the above example.

Claims

85 patent claim:

Process for the production of a gaseous working fluid by combustion of an oxygen carrier with a fuel with the addition of a diluent for the purpose of reducing the temperature, characterized in that the diluents selected are those substances which, when heated to the operating temperature, decompose with an increase in the volume (e.g. . NH ₃ or N ₂ H ₄ ) that the working gas volume resulting from the weight unit is greater than when using water as a diluent.