1. Наименование добавки. В отчетах испытаниях фигурируют различные наименования. Почему?

Наименование общее – квантовый активатор
подразделяется на два класса:
1) Квантовый активатор топлив.
2) Квантовый активатор для водных сред.

1.1 Квантовый активатор топлив.
Техническое наименование: 1) КАт, 2) КАв
По областям применения топливные активаторы подразделяются по видам:
‐ для бензиновых двигателей (КАт‐Б ‐ полное техническое обозначение по ТУ);
‐ для дизельных двигателей КАт‐Д;
‐ для котлов и печей КАт‐М.
Торговые марки: «Халфрид®бензин», «Халфрид®дизель» и «Халфрид®мазут»

1.2 Квантовый активатор для водных сред.
Активатор для водных сред выпускается по ТУ, как ‐ КАв, и в зависимости от назначения и технических решений (например,  особенностей  электростанций  и  производительности  применяемых  для  подачи  ативатора  насосов‐дозаторов) готовится путем разбавления КАв дистиллированной водой до нужной концентрации.

Особенности:  тип  и  марка  активатора  зависит  не  от  вида  топлива,  а  от  вида  агрегата,  в  котором  он применяется  (бензиновый  ДВС,  дизельный  ДВС,  котел  и  т.п.).  Это  обусловлено  тем,  что  эффект  полирезонанса наблюдается  в  газовой  фазе  при  определенной  концентрации  активного  вещества  в  газообразных  продуктах сгорания  (для  поршневых  двигателей  1*10‐9  граммов  на  моль  газа  (СО2+Н2О+N2  –  примеси  можно  не  брать  в расчет) или на 22,4 литра газов при нормальных условиях (давление 0,1013 МПа, температура 0 градусов Цельсия). Для котлов и печей концентрация активного комплекса в печных (топочных газах) должна быть 2,5*10‐9 граммов на моль. Отклонение рабочих концентраций, при которых сохраняется эффект, составляет для бензиновых ДВС +/‐ 5%, для дизельных +/‐ 10%, для котлов и печей +/‐ 15%.

2.  Химический состав активаторов, данные химического анализа, а также функция защитных (вспомогательных) веществ в составе?

2.1 Квантовый активатор топлив.               
Товарные активаторы типов КАт‐Б, КАт‐Д и КАт‐М имеют элементный состав (в % по массе): Углерод – 88,16; Водород – 11,66; Кислород – 0,18. Активное вещество в % по массе: Углерод – 72,0; Водород – 17,22; Кислород – 10,73.  Тип  основного  вещества  –  олигомерные  цепи  определенного  пространственного  строения  (молекулярная масса 900...920), содержащие карбоксильные группы.
Вспомогательные вещества:
1) Растворитель – смесь углеводородов аналогичная дизельному топливу;
2) Стабилизатор – сложный эфир, предотвращающий гидролиз;
3) Метка – жирная кислота с характерным ИК‐спектром для идентификации, защиты от подделок;
4) Ароматизатор (пищевой).

2.2 Квантовый активатор для водных сред.
Активаторы типа КАв имеют состав (в % по массе): Углерод ‐10,25; Водород – 10,25; Кислород – 78,30%; Азот – 1,20%. Тип  основного  соединения  –  гидролизованный  олигомер  определенного  пространственного  строения (молекулярная масса 400...420), содержащий гидроксильные группы.

Вспомогательные вещества:
1) Растворитель – дистиллированная вода;
2) Стабилизатор – многоатомный спирт;
3) Метка – аминокислота;
4) Краситель (пищевой);
5) Ароматизатор (пищевой).

3. Изменяет ли добавка физико‐химический состав топлива. Изменение вязкости, упомянутое в материалах – при каких условиях ‐ только при давлении? Изменение вязкости, на каких мазутах? Взаимодействие с серой (сернистыми соединениями) в топливе?

Топливный  активатор  физико‐химический  состав  легких  топлив  практически  не  меняет (незначительно,  на 1...2 единицы повышает цетановое число). Тяжелые мазуты, содержащие воду при температуре выше 60 градусов Цельсия  в  присутствии  активатора  химически  реагируют  с  водой  (в  незначительной  степени,  повышающейся  с ростом  температуры),  за  счет  чего  изменяется  элементный  состав  мазута  (возрастает  содержание  водорода)  и несколько повышается теплота сгорания (менее 1%). Для мазутов вязкость нелинейно меняется в зависимости от напряжения  сдвига  (или  от  линейной  скорости  течения)  –  с  ростом  напряжения  сдвига  (скорости  течения) уменьшается  при  скоростях  течения  1...5  см/с  на  10...20%  при  температуре  60  градусов  Цельсия,  при  скоростях 10...15  м/с  –  до  4  раз.  С  ростом  температуры  вязкость  активированного  мазута  падает  несколько  сильнее,  чем неактивированного. В топливах активатор с серой и ее соединениями не реагирует, но при сжигании активированного мазута с невысоким  коэффициентом  избытка  воздуха  (до  1,2)  наблюдается  восстановление  сернистого  ангидрида  до элементарной серы, которая оседает на электрофильтрах или выносится в атмосферу в пылевидном состоянии. Изменение  вязкости  мазута  проверялись  в  лаборатории  ВТИ  на  М‐100,  в  реальных  условиях  работы котельных – на разных мазутах М‐40,100, ТКМ‐16 и др.).

4. Изменяется ли теплотворная способность топлив при добавке? Общеизвестно, что коэффициент использования тепла в бензиновых ДВС 0,85‐0,95, у Дизельных 0,7‐ 0,9; откуда 20%?

Теплота  сгорания  топлив  не  меняется  –  действует  Закон  сохранения  энергии  (за  исключением  ситуации, когда  мазут  частично  реагирует  с  водой  при  нагревании  в  присутствии  активатора  –  тогда  увеличение  теплоты сгорания происходит за счет поглощения теплоты химической реакции). Бензиновые ДВС работают по термодинамическому циклу Отто (в идеале), КПД которого в пределе зависит только  от  степени  сжатия  и  показателя  политропы  газообразных  продуктов  сгорания  γ=Ср/Сv  (отношение теплоемкости  при  постоянном  давлении  к  теплоемкости  при  постоянном  объеме,  которые,  в  свою  очередь связаны  соотношением  Ср=Сv+R,  где  R=8,314  Дж/моль*К  –  универсальная  газовая  постоянная.  КПД  цикла  Отто определяется  соотношением:  η=(1‐N(1‐  γ))*100%,  где  N  –  степень  сжатия  двигателя  (обычно  от  10  до  12;  при больших  значениях  начинается  детонация  даже  на  95...98‐м  бензине).  γ  продуктов  сгорания  обычно  принимают равной  1,2.  Легко  подсчитать,  что  КПД  цикла  Отто  обычно  лежит  в  пределах  30...35%.  Это  без  потерь  на  трение, тепла через стенки, неполное сгорание топлива, шум. В реальных ДВС (хорошего качества) КПД ниже идеального при  данной  степени  сжатия)  на  1,5...2%.  В  современных  бензиновых  ДВС  две  трети  тепла  идет  на  обогрев окружающей среды и треть превращается в механическую работу.  
Дизельные  ДВС  работают  по  циклу  Дизеля,  их  КПД  при  равных  степенях  сжатия  еще  ниже,  чем  у бензиновых  –  за  счет  замедления  горения,  но  степень  сжатия  дизельных  двигателей  определяется  только прочностными возможностями материалов, поскольку дизельное топливо не детонирует. Она лежит в пределах от 25 (трактора, генераторы) до 35 у современных автомобилей. За счет этого КПД дизельного ДВС обычно несколько выше бензинового (40...45%), но все же он мал. Это довольно распространенное заблуждение, что у ДВС высокий коэффициент  использования  тепла  (т.е.  КПД).  При  добавлении  в  топливо  активатора,  его  активное  вещество  не сгорает,  а,  попадая  в  горячие  продукты  сгорания  топлива,  вызывает  резонанс  колебаний  газовых  молекул  на нескольких частотах, из‐за чего обычно хаотическое тепловое движение молекул газа (с максимальной энтропией) становится  более  упорядоченным,  энтропия  уменьшается.  Теоретически,  если  активатор  находится  в  момент начала движения поршня от верхней мертвой точки вниз в правильной концентрации в газе, снижение энтропии (максимальное) достигает R (т.е. 8,314 Дж/моль*К). Для газа изменение энтропии численно равно изменению его теплоемкости  при  постоянном  объеме.  То  есть  без  активатора  γ=1,2,  а  с  активатором  1,25  отсюда  теоретически можно поднять КПД бензинового ДВС с 37 до 44%, и экономия топлива может составить (44/37) – 1 – примерно 20%.  На  практике  редко  бывает  больше  15%  у  бензиновых  двигателей  и  20%  у  дизельных.  Однако,  реальные движки  далеки  от  совершенства,  особенно  на  машинах  с  большим  пробегом,  и  мы  часто  получаем дополнительный выигрыш в экономии.  
Также  можно  объяснять  явление  с  другой  стороны.  Если  рассматривать  двигатель  как  черный  ящик,  на входе которого тепловая энергия окисления топлива, а на выходе полезная работа и потери, основными потерями является  тепло  с  выхлопными  газами.  Активатор  не  влияет  на  скорость  горения  и  его  энергетику,  поэтому температура выхлопа практически не меняется. Но зато существенно уменьшается теплоемкость выхлопных газов (в пределе на величину R), а значит и основные потери. Оба метода расчета дают одинаковый результат (он и на практике подтверждается). Дополнительным доказательством можно считать и экономию мазута в котлах. Вот там КПД  действительно  высокий  (85...90%),  но  это  КПД,  рассчитанный  для  неизменной  теплоемкости.  Если  принять теплоемкость топочных газов не за константу, как в стандартных теплотехнических расчетах, а за переменную, как того требует и статистическая, и квантовая физика, КПД котельных установок оказывается существенно ниже, и мы, снижая энтропию (теплоемкость), опять же добиваемся прямой экономии топлива в 15...25%.

5. Какова схема процесса?

Если совсем коротко, активатор состоит из активного вещества (его в составе товарного продукта менее 1% и  вспомогательных  веществ  –  антиокислителя,  растворителя  и  т.п.).  Активное  вещество  состоит  из  молекул, способных в силу своего строения возбуждаться при низких температурах (от 50 градусов Цельсия и выше), то есть переходить в состояние с повышенной энергией. Когда среда имеет температуру выше температуры возбуждения, молекулы  активатора  поглощают  порциями  (в  соответствии  с  квантовыми  законами)  энергию  поступательного, колебательного и вращательного движения молекул среды и через короткое время порциями же ее отдают в том же количестве. Разница в том, что поглощение происходит статистически, хаотически, а отдача (в виде теплового электромагнитного излучения) согласованно, фазировано, как в лазерах. Собственно в лазерах используется тот же
самый принцип, только в оптическом диапазоне, с высокими энергиями, и поэтому требуется накачка от мощного внешнего  источника.  Можно  сказать,  что  активатор  –  тот  же  лазер  с  тепловой  накачкой  при  невысоких температурах  (он  работает  не  на  электронных  энергетических  переходах  атомов,  а  на  переходах  вращательно‐колебательных  уровней).  Ну  и  второе  отличие  от  лазера  –  мы  не  фокусируем  эту  упорядоченную  энергию (слишком большие длины волн и сильное поглощение средой), а рассеиваем ее в среде, в том же количестве, но в ином  качестве.  Ведь  фазированные  колебания  вызывают  резонанс,  а  на  длинных  волнах  резонанс  на  одной частоте  провоцирует,  как  правило,  резонансы  и  на  других  частотах,  кратных  базовой  (так  называемый параметрический резонанс). Результат – колебания молекул газов или жидкостей с активатором становятся как бы структурированными, напоминая упорядоченные узоры в объеме. Это и приводит к снижению энтропии со всеми
вытекающими последствиями. Кстати, на этом принципе работают довольно многие присадки, но эти эффекты в подавляющем  большинстве  эмпирические,  случайные.  Люди  очень  редко  могут  соединять  механику, термодинамику, химию и квантовую механику в одну картину.

6. Есть ли стандартные методики и программа  испытаний? Стандартная длительность испытаний по каждому виду топлива?

Все методики сводятся к одному – залил в топливо в требуемой концентрации и ‐ измеряй Сложность в том, как  правильно  и  точно  измерять,  учитывая  человеческий  фактор.  Наши  активаторы  последнего  поколения работают  практически  сразу,  им  не  требуется  длительная  приработка,  связанная,  как  правило,  с  эффектами накопления в масле картера или со вторичными реакциями взаимодействия с продуктами сгорания. Длительное наращивание эффекта обычно наблюдается при использовании азотистых соединений (типа монометиланилина и других аминов) из‐за того, что амины реагируют с образующимися в продуктах сгорания оксидами азота и уже в результате  этих  реакций  дают  собственно  активаторы.  Мы  вообще  отказались  от  азотных  соединений  –  только углерод, водород и кислород. Но есть и другие факторы. Отмывание отложений с поверхностей камер сгорания и других  деталей.  Из‐за  этого  стабилизация  режима  работы  все‐таки  требует  времени.  У  нас  это  минуты.  Мы рекомендуем  начинать  измерения  через  час  после  добавления  активатора  в  топливо  и  запуска  двигателя.  На котельных  это  время  может  быть  существенно  больше.  Если  новые  двигатели  и  котлы  выходят  на  режим  после активации за 15...20 минут, то на сильно изношенных агрегатах могут потребоваться часы. Во всяком случае, для усредненных  котельных  советских  времен  мы  рекомендуем  не  менее  4  часов  и  до  одних  суток  с  момента активации мазута до начала серийных замеров.

7. Проводились ли испытания на новых двигателях и котлах? Проводились ли испытания с расходомерами? Изменение параметров цетановое число (дизельного топлива), вязкости, проводились ли испытания на дизельэлектростанциях? Время очищения поверхностей в котлах?

Да,  на  новых  двигателях  испытывали,  получается  лучше,  чем  на  старых.  На  новых  современных  котлах (мазутных)  можно  сказать  нет.  К  этим  котлам  боятся  подпускать.  Расходомеры  на  автомобилях  (в  системе навигации) использовали, но это все равно грубые методы. Лучше всего использовать накопительный метод, когда в  процессе  испытаний  периодически  замеряется  остаток  топлива  в  емкостях  и  потом  строится  график интегрального расхода топлива от выработки тепла или пара или километража. А вот счетчики тепла в котельных необходимы.  
Цетановое  число  дизельного  топлива  при  активации  увеличивается  на  1‐2  единицы,  и  это  хорошо,  ведь слишком  большое  цетановое  число  так  же  плохо,  как  и  слишком  малое.  Оно  должно  быть  в  пределах  45...50. Обычно в середине. И тут мы вписываемся. Вязкость Дт не меняется, во всяком случае, в нашей практике такого не наблюдалось ни разу.
На  дизельэлектростанциях  испытывали,  в  частности,  в  Томской  области  на  одном  из  нефтяных месторождений. Работали несколько разных станций в течение месяца непрерывно. Есть отчет. Прямая экономия около 15%.
Время очистки отложений в котлах сильно зависит от типа отложений и их состояния. В среднем это одни сутки,  хотя  был  случай  на  Барнаульском  силикатном  заводе,  когда  мазут  шел  с  большим  содержанием неорганических  примесей  типа  магнезии.  Там  приходилось  вообще  останавливать  котлы  каждые  два  часа  и  все чистить. После активации отложения перестали налипать сразу, и остановки прекратились вообще.

8. Результаты на угле?
По углю проводились испытания на Бийской ТЭЦ (400 МВт, 6 котлов, 3 турбины) в течение года. Проверяли подачу активатора в разные точки котлов, в воздух на сжигание, угольную пыль, котловую воду. Данные по экономии угля так и не удалось получить – нет в этой отрасли более‐менее достоверных методов определения  расхода  угля.  Снижение  удельного  расхода  пара  на  Мегаватт  получали  от  3  до  10%.  Разброс определялся  плохой  стабильностью  работы  самой  станции.  Наилучшие  показатели  получали,  когда  дозировали активатор в котловую воду. Несколько месяцев химики доказывали, что активатор не ухудшает свойства котловой воды. Удельный расход пара на Мегаватт электроэнергии удавалось снизить на 10%. Но стали возникать трудности иного рода. Прежде всего сама система такова, что хозяева станции одновременно являются хозяевами угольных разрезов.  И  пускать  в  свою  кухню  никого  не  собирались.  Во‐вторых,  из‐за  постоянно  меняющегося  соотношения отпускаемой  электроэнергии,  тепла  и  горячей  воды  на  станции,  где  все  котлы  завязаны  между  собой  и  на  все турбины,  свести  тепловые и  материальные  балансы  оказалось  сложнее,  чем  доказать  теорему  Ферма.  В  общем, угольная тема слишком сложна и политически, и технически.

9. Страховые обязательства перед клиентами, сертификаты?
Страховые обязательства обговариваются с каждым клиентом отдельно. Стандартного предложения по этому нет, т.к. работаем в разных регионах и компаниях, у сотрудников которых доверие к определённым страховым компаниям.

10.Максимальное количество добавки на испытания?
Количество добавки определяется, как правило имеющимся у Заказчика замкнутым объёмом для разовой активации, работающим например на один котёл или двигатель. Со стороны компании ограничений фактически нет.

11. Индикация активатора в топливе?
Прямой индикации в топливе активатора быть не может – слишком малые количества. Доступные средства измерения  не  позволяют  определять  количество  органических  соединений  в  смесях  в  концентрации  несколько миллиграммов  на  тонну.  Мы  используем  специальные  метки,  количество  которых  гораздо  больше  основного вещества – это даёт возможность убедиться в том, что это наш продукт. Для клиентов предлагаем метод входного контроля по изменению вязкости эталонных жидкостей при добавлении расчетного количества активатора.

12. Методики, на основании которых приводятся цифры снижения износа двигателя 40%? За счет чего снижается расход масла?
Данные  по  износу  двигателей  получены  статистически;  официальных  отчетов  нет  по  причине  отсутствия нормальных  методик.  Институтам  для  таких  данных  нужны  годы  и  десятки  машин.  А  это  уже  не  испытания,  а эксплуатация  под  наблюдением.  В  советские  времена  требовалось  5  лет  полигонных  испытаний.  Сейчас  все отменили.  Как  оценить  износ,  если  стандарты  на  топлива  сильно  отличаются  и  редко  соблюдаются?  Где‐то насыпали  в  топливо  ферроцен  или  ПКЖ  сверх  допустимого  –  и  износ  возрастет  в  несколько  раз.  Аналогичный активатор  под  маркой  «Адизоль»,  выпускаемый  на  украине  (наша  совместная  разработка)  применяется  на Железной дороге Украины уже лет 5. По их оценкам затраты на ремонты подвижного состава и на закупку масла за этот период снизились вдвое.
Снижение  расхода  масла  объясняется  довольно  просто:  структурирование  колебаний  молекул  газов  в камере сгорания приводят к повышению плотности газов в зазорах, через которые «уходит» масло.

13. На каких участках тепловой кривой происходит для дизельного топлива «увеличение интенсивности окисления»? Нужно ли смещать  точку начала воспламенения (зажигания)/менять опережение?
Активатор работает на стадии расширения газов, совершения работы. На горение топлива практически не влияет. Никаких регулировок опережения впрыска делать не следует.

14. Изменение свойств в зависимости от концентрации – хотя бы ориентировочный график (ось ординат – концентрация, области применения; ось абсцисс ‐ эффективность. Изменение эффективности в зависимости от нагрузки двигателя, котла или зависимость концентрации от предполагаемой нагрузки (если котел или двигатель работает в основном с пониженной мощностью).

Для  бензиновых  ДВС  эффективность  мало  зависит  от  режима  работы.  При  правильной  дозировке увеличение приемистости, мощности, момента – то, что субъективно оценивает водитель – примерно одинаковы от 900 об/мин до 5000 об/мин.

Для  дизелей  ситуация  иная.  График  приведен  для  номинальной  нагрузки  двигателя.  Если  двигатель работает  в  динамических  условиях,  как  в  автомобиле,  прирост  момента  мощности,  экономия  захватывает довольно широкий диапазон нагрузок и оборотов (примерно 70% времени езды в разных условиях). На стендовых двигателях эффект проявляется в узком интервале режимов и зависит от соотношения топливо/воздух. Например, если  стенд  настроен  на  номинальную  нагрузку, то  эффекты  мало  зависят  от  оборотов,  но  на том  же  двигателе в режиме  50%  нагрузки  от  номинальной  эффект  вообще  может  не  проявиться  при  рекомендуемой  дозировке,  и дозировку  надо  менять.  Поэтому  на  стендовых  дизелях  результаты  получаются  намного  хуже,  чем  в  реальных условиях эксплуатации. Четкого объяснения этому нет, только гипотезы.

Для котельных эффект практически не зависит от нагрузки.  

15. Как влияет активатор на ванадиевую коррозию и на точку росы водяного пара?

При  сжигании  активированного  мазута  снижается  теплоемкость  продуктов  горения,  и  дымовые  газы передают  больше  тепла,  затрачиваемого  на  нагрев  воды/пара.  Количество  тепла,  выделяемого  при  сгорании мазута, не изменяется. Следовательно, увеличивается КПД паросиловой установки. Следует отметить, что при уменьшении теплоемкости дымовых газов скорость процесса теплопередачи не увеличивается. Как следует из закона Фурье,
(1)  q = ‐ χ (dT/dx)
поток тепла, проходящий через единицу площади за единицу времени, прямо пропорционален градиенту температуры  и  коэффициенту  теплопроводности  χ.  В  свою  очередь  коэффициент  теплопроводности  прямо пропорционален удельной теплоемкости при постоянном объеме:
(2)  χ = 1/3 ρ υ λ Сv

где ρ ‐ плотность газа, υ ‐ средняя скорость молекулы газа, λ ‐ средняя длина свободного пробега молекулы, Сv – удельная теплоемкость при постоянном объёме. Взаимосвязь  между  теплопроводностью  и  теплоемкостью  газа,  описываемая  уравнением  2  остается справедливой  и  в  случае  многоатомных  газов.  Таким  образом,  при  уменьшении  теплоемкости  газа,  его теплопроводность не увеличивается. Дополнительное  количество  теплоты,  передаваемое  посредством  теплообмена  от  дымовых  газов теплоносителю при сжигании активированного мазута, затрачивается не только на нагрев теплоносителя, но и на структурирование воды/пара. Рассмотрим  в  качестве  примера  технологическую  схему  паросиловой  установки  для  производства электроэнергии, представленной на рисунке:

Пар  большого  давления  и  температуры  (см.  т.  1)  подается  в  сопловые  аппараты  турбины,  где  происходит превращение  потенциальной  энергии  пара  в  кинетическую  энергию  потока  пара  (скорость  потока  – сверхзвуковая). Кинетическая энергия сверхзвукового потока превращается на лопатках турбины в кинетическую энергию вращения колеса турбины и в работу производства электроэнергии. После  турбины  (см.  т.  2)  пар  направляется  в  конденсатор.  Это  обычный  теплообменник,  внутри  труб проходит охлаждающая вода, снаружи – водяной пар, который конденсируется, вода становится жидкой (см. т. 3). Эта вода поступает в питательный насос, где происходит увеличение давления до номинальной (проектной) величины (см. т. 4).  Далее  вода  с  высоким  давлением  направляется  в  котельный  агрегат  (на  рисунке  он  обведен  штриховой линией).  В  этом  агрегате  вода  сначала  нагревается  до  температуры  кипения  от  дымовых  газов  из  топки  котла, затем  поступает  в  кипятильные  трубы,  где  происходит  фазовое  превращение  вплоть  до  состояния  сухого насыщенного пара (см. т. 5). Наконец, сухой насыщенный пар идет в пароперегреватель, обогреваемый топочными дымовыми газами из топки. Состояние пара на выходе из пароперегревателя характеризуется точкой 1. Так замыкается цикл. Этот цикл паросиловой установки предложил немецкий инженер Ренкин, и потому его и назвали циклом Ренкина.
Рассмотрим цикл Ренкина на термодинамической диаграмме в координатах T – s:

Кривая  равновесия  жидкость‐пар  К1  сдвигается  в  сторону  уменьшения  энтропии  для  структурированной воды и пара К2, при этом процесс нагрева воды, ее кипения и перегрева пара идет по кривой 4‐5’‐1, обозначенной красным цветом.  Нумерация точек совпадает с нумерацией на технологической схеме паросиловой установки. Процесс 1‐2 – расширение пара  в  соплах  турбины; 2‐3  –  процесс  конденсации  пара; 3‐4  –  процесс  в питательном  насосе;  4‐5 – 10 процесс нагрева воды и ее кипение; 5‐1 – процесс перегрева пара. Заштрихованы те области диаграмм, площадь которых численно равна теплоте за цикл. На  практике  КПД  цикла  Ренкина  при  использовании  активированного  мазута  увеличивается  до  16%.  При этом  в  точках  процесса  1  и  2,  отвечающих  за  поддержание  температуры  Т1  на  достаточно  низком  уровне  для предотвращения  ванадиевой  коррозии  и  за  поддержание  температуры  Т2  выше  точки  росы,  изменение температурных режимов не наблюдается. Более  того,  активированная  среда  уменьшает  энтропию  системы  в  целом  и,  следовательно,  смещает химическое  равновесие  процесса  коррозии.  Коррозия  –  процесс,  идущий  с  увеличением  энтропии.  Также уменьшается  налипание  расплава  оксида  ванадия  в  виде  капель  на  стенки  вследствие  моющего  эффекта  при сжигании активированного мазута. Примечание: Эксперименты по влиянию активатора на ванадиевую коррозию проводились в ОАО «ВТИ» http://www.vti.ru/. Для этого применяли модельную золу, состоящую из пятиокиси ванадия и сульфата натрия в соотношении 87:13 по массе. Стальные пластины выдерживали в модельной золе в течение 5 часов при температуре 600 градусов Цельсия. Выявлено, что при добавлении активатора к модельной золе скорость коррозии снижается на 5%. Имеется основание считать, что при сжигании активированного мазута скорость ванадиевой коррозии будет снижена, однако для оценки величины этого снижения в реальных условиях данных недостаточно.

16. Почему при передозировке пропадает эффект?

Исходя из нашей теории КПРА, для эффективной работы активатора необходимо, чтобы коэффициент размножения характеристических электромагнитных квантов (когерентных, синфазных) в активируемой среде был больше единицы, то есть чтобы интенсивность характеристического (когерентного) теплового излучения молекулами активатора была больше интенсивности его поглощения средой. При увеличении концентрации активатора интенсивность излучения растет до тех пор, пока поток теплового излучения среды на характеристической частоте (энергия накачки) превышает суммарное поглощение его молекулами активатора, а затем начинает быстро падать. Иными словами, при передозировке энергии теплового излучения среды не хватает для непрерывного возбуждения более половины молекул активатора, и генерация характеристического излучения прекращается, поскольку коэффициент размножения характеристических квантов становится меньше единицы. Если проводить аналогию с лазером, повышение концентрации аналогично уменьшению интенсивности накачки, и при достижении порогового значения последней генерация прекращается.

17. Как осуществлять входной контроль у заказчика?

Метод входного контроля для клиентов заключается в следующем. На ротационном вискозиметре определяется вязкость эталонной жидкости (например, додекана) при фиксированной температуре. При добавлении к эталонной жидкости заданного количества активатора вязкость при тех же условиях должна снизиться не менее, чем на указанную величину. Поскольку наличие необходимого оборудования и эталона у разных клиентов может варьироваться, конкретные условия методики контроля, а именно тип и марка эталонной жидкости, температура опыта, градиент скорости сдвига, дозировка активатора в эталон и величина снижения вязкости должны быть согласованы с заказчиком (по желанию последнего) в виде приложения к ТУ на активатор.

18. Как влияет активатор на состояние топливной арматуры и проводились ли испытания для оценки данного влияния?

Компания не декларирует в качестве основного эффекта от применения активаторов положительное влияние на состояние двигателей и топливной аппаратуры, мы не используем это влияние для экономических расчетов, мы лишь указываем моющие свойства и  повышение моторесурса в качестве дополнительного ("бонусного") эффекта. Поэтому целью любых испытаний (как лабораторных, так и стендовых и натурных) по влиянию на работу двигателя и топливную аппаратуру является демонстрация отсутствия негативного воздействия активатора. Поскольку возникает аналогичный вопрос о влиянии базового топлива (без активатора) на двигатель и топливную арматуру, проблему следует рассматривать именно в этом аспекте. Свойства топлив регламентируются нормативными документами именно с учетом (и это главное) их способности обеспечивать нормальную работу 11 машин. Все паспортные характеристики прописаны именно для этого, и соответствие любого топлива требованиям соответствующих стандартов является единственной гарантией того, что работа двигателя на данном топливе обеспечит минимальный гарантированный производителем ресурс оборудования. В частности, содержание влияющих на износ присадок оговаривается стандартом на топливо (допустимое содержание металлов, отсутствие мехпримесей, воды, кислот и щелочей). Такой подход обусловливается тем, что под категорию, например, "дизельное топливо" подпадает неисчислимое множество сложных смесей углеводородов, соответствующих по базовым характеристикам нормативам на дизельное топливо. Иными словами, на каждом заводе, из разных нефтей и по разным технологиям получают разные по составу топлива, но все они объединены данным стандартом в категорию "дизельное топливо". Очевидно, что определить точное влияние каждого конкретного топлива, выпущенного на конкретном заводе, на ресурс двигателей и топливной аппаратуры не представляется возможным. Поэтому и условлено считать, что соответствие топлива всему перечню параметров, обозначенных в ТУ (ГОСТе) гарантирует нормальную работу двигателя. Из этого следует, что единственным показателем (как с технической так и с юридической точки зрения) отсутствия негативного влияния любого топлива (вне зависимости от того, содержит ли оно активатор или иные добавки) на работу двигателя и топливной аппаратуры является соответствие его всем обозначенным в нормативе показателям. И такое положение будет действовать до тех пор, пока не появится, например, строка в ТУ (ГОСТе) на топливо, регламентирующая содержание в нем конкретного соединения, группы соединений или элемента. В связи с вышесказанным любые ресурсные испытания топлив с активатором, а также любые заключения профильных НИИ, заводов‐производителей двигателей, а также допуск межведомственной комиссии имеют лишь рекомендательный характер, не более. И необходимым и достаточным документом, освобождающим поставщика топлив от претензий конечного потребителя, является заключение любой аккредитованной лаборатории ГСМ о соответствии данного топлива требованиям соответствующего ТУ (ГОСТа). В нашем случае такое заключение на активированное топливо (причем не обязательно в сравнении с базовым топливом) и является искомой гарантией. Любые дополнительные исследования (лабораторные, стендовые, полигонные и т.п.) не имеют юридической силы и являются не более чем тратой времени и средств. Перед любыми испытаниями у любого клиента компания обязательно делает проверку в лаборатории ГСМ как базового топлива, так и топлива с активатором на соответствие соответствующим ТУ (ГОСТу). 19. На АЗС можно найти различные виды дизельного топлива: обычном дизельном топливе (цетановое число 46) и класса Евро (оно содержит мало серы и имеет цетановое число 52 ‐ именно для такого топлива и спроектированы все дизели ‐ кроме нашего российского производства).

19. Как влияет активатор на свойства дизельного топлива: летнего (7 видов), зимнего (3 вида) и Евро (EN‐590)?

В дизельное топливо активатор вводится в такой концентрации, чтобы эффект наблюдался в газообразных продуктах сгорания при среднестатистическом избытке воздуха. Таким образом, происходит активация не топлива, а газа в камере сгорания. При этом, топливо не изменяет свойств вообще, поскольку для активации жидкой фазы требуется совершенно другая концентрация активатора. Это доказывается многочисленными лабораторными исследованиями различных видов дизтоплив, в соответствии с которыми ни низкотемпературные свойства, ни цетановое число, ни фракционный состав (и иные характеристики) активированного топлива не отличаются от таковых для базового топлива более чем на величину погрешности измерений.

20. Как меняется температура в камере сгорания при вводе Халфрид®дизель, не будут ли подгорать иглы и другие узлы и детали двигателя?

Температура газов при сгорании не меняется (закон сохранения энергии), снижение энтропии (и теплоемкости) за счет КПРА проявляется лишь при совершении газом работы расширения, когда газ охлаждается, поэтому тепловая нагрузка на двигатель не увеличивается, что наглядно подтверждается равенством температур охлаждающей жидкости при работе на активированном и при работе на штатном топливе.

Примечание TUNINX: при высоких нагрузках температура двигателя может вырасти на 1-2 градуса.

Ступенчатое сжигание мазута не повлияет на основные преимущества активации, поскольку уходящие газы в итоге имеют тот же состав (по основным компонентам), что и при одноступенчатом сжигании, и снижение их энтропии (и, следовательно) теплоемкости при активации приведет к тому же снижению потерь тепла, то есть к росту КПД, а также и улучшение очистки поверхностей теплообмена.

22. Если на ТЭЦ смонтировано оборудование и работает акустический метод очистки конвективных поверхностей, что поддерживает теплоотдачу в конвективной части котла на необходимом уровне?

Очистка поверхностей нагрева является второстепенным фактором эффективности активатора, обычно она дает дополнительно от 1 до 2% экономии. Поэтому снижение удельного расхода мазута на ТЭЦ за счет активации составит от 8 до 9% 23.

23. Как определить эффективность работы Халфрид®кубос в лабораторных условиях?

Основная проблема при определении эффективности Халфрид®Кубос для увеличения текучести вязких жидкостей заключается в том, что вязкость жидкости и ее сопротивление течению в конкретных гидродинамических условиях – принципиально разные характеристики. Вязкость – это физическая величина, равная отношению напряжения сдвига молекулярных слоев к градиенту скорости сдвига. Она зависит только от температуры и состава жидкости. Сопротивление жидкости течению, которое собственно и определяет энергетические затраты на перекачку по гидравлической системе (трубы, отводы, сужения и т.п.), является сложной функцией геометрии системы, режима течения и свойств самой жидкости. Иными словами, одна и та же жидкость с одной и той же вязкостью может оказывать совершенно различное сопротивление при перекачке по одной и той же гидравлической системе. Причем, даже если скорость перекачки одинакова, сопротивление может существенно различаться, если, например, подействовать на систему акустическими колебаниями или добавить в жидкость противотурбулентную присадку. С точки зрения гидродинамики это объясняется достаточно просто.

Гидравлическое сопротивление системы складывается из суммы местных сопротивлений (резкие сужения, расширения, изгибы и др.), которые не зависят ни от режима течения, ни от вязкости жидкости и сопротивления прямых участков трубопроводов. Последнее зависит от свойств жидкости и от режима течения и определяется по формуле:

∆P=(ρω2/2)*λl/dэ, где

• ∆P – перепад давления, Па;
• ρ – плотность жидкости, кг/м3;
• ω – скорость потока, м/с;
• λ – коэффициент гидравлического трения (безразмерная величина);
• l – длина трубопровода, м;
• dэ – внутренний диаметр трубопровода, м.

Очевидно, что величиной, определяющей потери напора, а значит и затраты энергии на перекачку, является коэффициент гидравлического трения λ. Он, в свою очередь, зависит от критерия Рейнольдса Re, безразмерной величины, характеризующей режим течения (Re=ωdэρ/μ, где μ – кинематическая вязкость жидкости, Па*с). Характерно, что зависимость λ от Re является сложной, утсанавливается она эмпирически, и сам вид этой зависимости определяется тем, в каком диапазоне значений находится критерий Re.

Такой достаточно сложный подход оправдывается его универсальностью. Дело в том, что для каждой конкретной жидкости зависимость λ от Re остается той же самой для любой гидравлической системы, а это значит, что если определить такую зависимость в лабораторных условиях на небольшой модели, то можно с хорошей точностью рассчитать сопротивление промышленного трубопровода, важно лишь чтобы значения Re в обоих случаях были одинаковыми.

Однако существует еще одна проблема. В промышленности, для снижения потерь на перекачку нефти, нефтепродуктов и других жидкостей достаточно широко применяются противотурбулентные присадки. Эти присадки не влияют на вязкость жидкости, но из‐за подавления турбулентности в пристеночном слое существенно снижают сопротивление течению для больших скоростей (более 2 м/с), когда критерий Re больше 5000, режим течения становится турбулентным, а зависимость λ от Re становится существенно более «крутой», чем для ламинарного течения. Можно сказать, что добавление в жидкость противотурбулентной присадки изменяет сам вид зависимости λ от Re. В отличие от процедуры измерения вязкости жидкости, которая является достаточно простой и доступной, определение противотурбулентных свойств требует сложного измерительного оборудования. Поэтому на практике все противотурбулентные присадки испытывают в реальных условиях эксплуатации, сравнивая фактические затраты на перекачку до и после введения присадки в одинаковых условиях. К сожалению, доступных лабораторных способов определения такой эффективности до сих пор не разработано.

Активатор Халфрид®Кубос можно с уверенностью отнести к разновидности противотурбулентных присадок. Пожалуй, единственное принципиальное отличие от известных противотурбулентных присадок заключается в физическом механизме действия – обычные противотурбулентные присадки представляют собой линейные полимеры с длинными цепочками, и подавление турбулентности происходит за счет того, что молекулярные нити полимера выстраиваются в пристеночном слое вдоль движения жидкости, препятствуя образованию завихрений; Халфрид®Кубос является низкомолекулярным соединением, и его действие состоит в организации волновых межмолекулярных процессов, которые также препятствуют образованию турбулентных вихрей. С точки зрения эксплуатации разница эта не имеет значения.

В свете сказанного выше можно сделать следующие выводы.

1. Лабораторное измерение вязкости не позволяет определять эффективность любых противотурбулентных присадок, в частности, Халфрид®Кубос.
2. Для установления эффективности Халфрид®Кубос для снижения затрат на перекачку нефтепродуктов целесообразно проведение полномасштабных натурных испытаний.
3. Можно осуществить оценку эффективности противотурбулентных присадок, в частности, Халфрид®Кубос в лабораторных условиях. Для этого необходимо смоделировать в лаборатории промышленный процесс при одном и том же критерии Рейнольдса. Для этого надо определить диапазон, в котором меняется Re в условиях реальной эксплуатации, и выбрать в качестве базового ‐ среднее значение. Затем поставить лабораторный эксперимент по определению сопротивления течению жидкости с присадкой и без нее при том же значении Re. Снижение этой величины будет пропорционально снижению затрат на перекачку в реальных условиях.

Например: производится перекачка нефтепродукта с плотностью 960 кг/м3 и условной вязкостью 8 единиц (μ=0,008 Па*с) по трубе с внутренним диаметром 50 мм с объемным расходом 10 м3/ч. Необходимо смоделировать такой же режим в лабораторных условиях и определить эффективность противотурбулентной присадки.

1. Определим Re: Q=10м3/ч=2,78*10‐3 м3/с. Сечение трубы S=πd2/4=3.14*0.052/4=0.00196 м2, линейная скорость потока ω=Q/S=1,42 м/с. Re= ωdρ/μ=1.42*0.05*960/0.008=8520.
2. Определим, какой должен быть расход нефтепродукта через трубку с внутренним диаметром 1 мм в лабораторных условиях для обеспечения такого же Re: ω=Re*μ/(dρ)=8520*0.008/(0.001*960)=71 м/с. Объемный расход Q=ωS=71*3.14*0.0012/4=55.7*10‐6 м3/c=55,7 мл/с. Таким образом необходим насос, обеспечивающий прокачку через капилляр с внутренним диаметром 1 мм 55,7 миллилитра нефтепродукта в секунду и два манометра – перед капилляром и после него, чтобы определять разность давлений, т.е. гидравлическое сопротивление капилляра. При этом длина капилляра будет давать пропорциональный рост сопротивления, но относительная убыль сопротивления при добавлении присадки в лабораторном опыте и на практике будет одинаковой. То есть если в лабораторном опыте добавление присадки приведет к снижению перепада давлений ∆P на 40% относительно ∆P на чистом нефтепродукте, то на те же 40% снизится перепад давлений и в промышленных условиях (описанных выше), а поскольку затраты энергии на перекачку пропорциональны произведению перепада давлений на объемный расход, то для того же объемного расхода жидкости нужно будет тратить на 40% меньше энергии.

24. Действие активаторов Халфрид® основано на снижении энтропии среды, можете ли пояснить это с точки зрения термодинамики?

Термодинамическая энтропия является функцией состояния системы, то есть не зависит от пути процесса. Второе начало гласит, что для замкнутой системы суммарное изменение энтропии в каком‐либо циклическом процессе не может быть отрицательным. Это вовсе не означает, что энтропия не может уменьшаться на каком‐то участке пути процесса, более того, по сути это означает необходимость уменьшения энтропии на отдельных участках.

Для любого замкнутого циклического процесса его изображение, например, в координатах температура‐энтропия представляет собой замкнутую кривую, у которой неизбежно имеются как участки увеличения, так и участки уменьшения энтропии. С точки зрения статистической термодинамики, энтропия представляет собой сумму всех возможных микросостояний (точнее, ее логарифм) системы с заданными макроскопическими характеристиками (описываемыми набором функций состояния). Иными словами, термодинамическая энтропия имеет строго определенную математическую связь с функцией статистического распределения макросостояния системы по микросостояниям, например, функцией распределения молекул газа по энергиям при заданных условиях. В общем случае максимально возможное число микросостояний, удовлетворяющих заданному макросостоянию, имеет система с нормальным распределением, которое соответствует равновесному состоянию.

Любое неравновесное устойчивое состояние характеризуется иной функцией распределения, которая может быть представлена конечной суммой нормальных распределений. Математически легко доказать, что энтропия системы, описываемой набором нормальных распределений, всегда меньше энтропии системы с одиночным нормальным распределением при фиксированном интеграле состояний (то есть при одинаковом макросостоянии). Поэтому любое отклонение распределения системы от нормального ведет к снижению ее энтропии ‐ это показал профессор Пригожин И.Р. в свое работе «Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций».

В конкретном случае эффектов, наблюдаемых при использовании активаторов, имеет место появление неравномерностей (пиков) функции распределения молекул по энергиям (что сопровождается появлением неравномерностей в спектрах теплового излучения). Иными словами, при горении активированного топлива возникает устойчивое неравновесное состояние газовой среды (продуктов сгорания), которое строго математически характеризуется пониженной энтропией. При этом, участие такой среды в замкнутом цикле (превращения теплоты в работу в поршневом двигателе, производство электроэнергии посредством перегретого пара и т.д.) приводит лишь к увеличению КПД цикла за счет изменения кривой пути процесса, но ни в коем случае не нарушает законов термодинамики.

Проиллюстрируем простым примером: если в качестве рабочего тела в тепловом процессе (двигателе внутреннего сгорания или тепловой электростанции) использовать газ с минимальным числом степеней свободы (например, инертный газ, молекулы которого представлены одним атомом и не имеют вращательных и колебательных степеней свободы), КПД такого процесса (циклического) резко увеличится. Это можно объяснить с двух диаметральных позиций, которые являются вариантами одного и того же объяснения: с одной стороны снижается энтропия рабочего тела (для газа энтропия пропорциональна числу степеней свободы молекул), с другой стороны снижается теплоемкость уходящего газа, в результате чего уменьшаются потери тепла в окружающую среду. На самом деле, при решении системы дифференциальных уравнений, связывающих термодинамическое состояние рабочего тела с производимой работой и процессами теплопередачи, становится очевидной прямая взаимосвязь прироста КПД цикла со снижением энтропии рабочего тела. Мы не пользуемся на практике такими строгими математическими доказательствами лишь по причине их громоздкости и малой наглядности.

25. Можно ли повысить эффективность висбрекинга используя активатор Халфрид®Мазут и чем объясняется такое влияние? Как эта технология реализуется на практике?

Ожидаемые эффекты от применения «Халфрид®Мазут» в составе нефтяных остатков, направляемых на висбрекинг, состоят в увеличении выхода легких фракций углеводородов на 10...20% (относительных) и подавлении коксообразования на поверхностях нагрева при сохранении качества получаемого котельного топлива.

Величины ожидаемых эффектов от использования квантового активатора получены на основе лабораторных исследований термического крекинга нефтяных остатков в мягких условиях (320...380 градусов Цельсия), а также многочисленных фактов подавления коксообразования и очистки различных поверхностей нагрева при промышленном использовании квантового активатора «Халфрид®Мазут» в составе топочных и флотских мазутов и котельных топлив.

Теоретическая основа эффективности квантовых активаторов Халфрид в процессе висбрекинга состоит по мнению разработчиков в эффекте квантовой полирезонансной активации (КПРА) жидких углеводородов, возбуждаемом каталитическими количествами стабильных органических молекул с низкими энергиями возбуждения – квантовыми активаторами. В рабочем диапазоне концентраций квантового активатора в жидкой среде возникают условия для устойчивой инверсии заселенностей энергетических уровней, приводящей к синхронизации тепловых колебаний молекул среды на нескольких частотах. Результатом такой синхронизации является, в частности, резонансное сложение колебаний С‐С связей в молекулах углеводородов, приводящее к существенному снижению энергии активации термического крекинга.

Практическая реализация данной технологии заключается в добавлении к исходному сырью квантового активатора «Халфрид®Мазут» в концентрации 0,005±0,001% по массе из расчета на сухой нефтяной остаток и ее равномерного распределения в объеме путем принудительного или конвективного перемешивания. Добавление может производиться либо в резервуар хранения сырья, либо в расходную емкость. В случае чисто конвективного перемешивания за счет подогрева сырья в нижней части резервуара время, необходимое для достижения требуемой равномерности распределения добавки, должно составлять не менее 12 часов. При наличии рециркуляции время растворении может быть сокращено до 1 часа. Максимальная эффективность влияния добавки на процесс достигается более точным подбором рабочей концентрации, которая зависит от нескольких совокупных факторов, включая состав сырья и технологические режимы процесса. Оптимизация должна проводиться опытным путем с определением прироста выхода легких фракций на концентрациях добавки 0,004, 0,005 и 0,006% по массе. Для обеспечения стабильного эффекта влияния добавки рабочая концентрация не должна отклоняться от найденного оптимального значения более чем на 0,0005% по массе в обе стороны. Каких‐либо изменений технологического процесса висбрекинга, равно как и особых мер предосторожности при использовании «Халфрид®Мазут» не требуется.

26. Как добавление активаторов топлива Халфрид® влияет на состав выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания: почему снижаются выбросы окислов углерода, азота и серы и в какие соединения они переходят? На каком оборудовании проводились измерения по снижению выбросов?

При использовании квантовых активаторов выбросы CO и NOx снижаются на 20 – 30%. Содержание CO2 в выхлопных газах практически не меняется. Снижение содержания окислов азота объясняется уменьшением максимальной температуры сгорания топлива. Вместо оксидов серы образуется S (элементарная сера). Анализ выхлопных газов ДВС производится на газоанализаторе АВТОТЕСТ‐02.03 П (0 кл) и дымомере МЕТА‐01МП 0.2 Т в соответствии с методиками ГОСТ Р 52160‐2003, ГОСТ 21393/ОСТ 10.0060, ГОСТ 17.2.2.02.