Готовим на газе: профессор получил патент на беспламенную промышленную печь

3 апреля 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

Шейн Найман, Университет Висконсина Ошкош

Павел Ольшевски, доцент кафедры машиностроения Университета Висконсина в Ошкоше, недавно получил патент США на свою беспламенную ударную печь, спроектированную и построенную в промышленной лаборатории обучения и энергетических исследований (TERIL) в кампусе Ошкоша.

Ольшевски начал патентный процесс еще в 2019 году в WiSys, некоммерческой организации из Висконсина, помогающей изобретателям защитить их интеллектуальную собственность, и получил известие об одобрении в феврале.

Изобретение, названное «беспламенная ударная печь», имеет патент номер US 11 585 601 B2, выданный 21 февраля.

Промышленные печи, подобные тем, которые усовершенствованы в этом творении, используются для различных целей, включая термообработку и плавку таких материалов, как сталь или алюминий. По словам Ольшевского, преимущества установки беспламенного воздействия включают более быстрый нагрев для повышения производительности; меньше выбрасываемых загрязняющих веществ, поскольку тщательный нагрев уменьшает количество оксидов азота; и снижение расхода топлива за счет выхлопа газов при более низких температурах.

В новой печи струи природного газа и воздуха расположены таким образом, чтобы напрямую воздействовать на нагреваемый объект, передавая тепло в основном за счет ударной передачи, а не за счет обычного излучения и термоиндуцированной конвекции.

Поскольку воздух и газ циркулируют внутри духовки с такой скоростью — «как огромный торнадо», — объяснил Ольшевский, — химическая реакция, вызывающая сильный нагрев, происходит повсюду и постоянно.

Камера высотой в фут, шириной в фут и глубиной с едой достигает температуры выше 1800 градусов по Фаренгейту.

«Все смешивается, и газ всегда встречается с окислителем», — сказал он. «Поэтому, когда вы заглядываете внутрь печи во время нормальной беспламенной работы, там нет пламени. Горение есть, но нет пламени. Природный газ окисляется, вступает в реакцию с кислородом, выделяет тепло, но пламени нет».

Прототип был построен в TERIL на третьем этаже Научного центра Хэлси. Печь является четвертой уникальной промышленной системой, построенной здесь, и для ее работы требуются три остальные: охлаждение, перекачка и сжатый воздух.

Идея возникла еще в те времена, когда Ольшевский работал научным сотрудником в Мичиганском университете. Там он работал с более простыми беспламенными печами. Идеи продолжали крутиться в его голове, и когда он пришел в UW Oshkosh в 2014 году, он и его студенты начали создавать все промышленные системы, которые позволяли существовать духовкам.

"Ни одна единица оборудования не была приобретена в том состоянии, в котором она находится. Все приобреталось как комплектующие", - сказал он. «Мы вырезали рамки, организовали свои собственные шкафы управления, все здесь, включая программное обеспечение, которое управляет всеми системами».

На что Ольшевски надеется, так это на то, что местная компания проявит интерес, чтобы идея могла выйти за рамки одного прототипа. Он сказал, что любая компания, плавящая алюминий, чугун, сталь или даже стекло, может использовать эту технологию. Его можно перевести в более или менее любой размер, а уже используемые печи можно модернизировать.