початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2266157

ГЕНЕРАТОР ВОДНЮ

Ім'я винахідника: Глухих І.М. (RU)
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Ракетно-космічна корпорація" Енергія "ім. С.П. Корольова" (RU)
Адреса для листування: 141070, Московська обл., М Корольов, вул. Леніна, 4а, ВАТ "РКК" Енергія "ім. С.П. Корольова", лабораторія промислової власності та інноватики
Дата початку дії патенту: 2004.02.24

Винахід відноситься до енергетичного устаткування і може використовуватися для отримання водню як в стаціонарних установках, так і на транспорті. Генератор являє собою хімічний реактор, що виробляє водень шляхом гідролізу, тобто розкладання води. Для цього використовується твердий реагент, тобто реакція гідролізу носить гетерогенний характер - йде на поверхні твердого речовини. Передбачається, що отриманий таким чином водень надалі використовується як паливо для енергоустановок (ЕУ) на паливних елементах (ТЕ). Крім цього, водень може використовуватися, звичайно, і в інших областях, наприклад при різанні металу, зварювання. Генератор водню, що працює на екзотермічної реакції гідролізу, містить реакційний посудину з магістраллю видачі водню і теплообмінник для відводу тепла реакції. До складу генератора введені два накопичувача водню, забезпечені датчиками тиску, при цьому кожен накопичувач водню пневматично пов'язаний через вхідний клапан з реакційним посудиною, а через вихідний клапан - з магістраллю видачі водню, причому накопичувачі водню виконані у вигляді герметичних ємностей, частково заповнених водою і гідравлічно з'єднаних один з одним через теплообмінник для відводу тепла реакції і регулятор витрати води, який разом з клапанами електрично з'єднаний з блоком управління, до якого підключені і датчики тиску, встановлені в накопичувачах водню. Винахід дозволяє створити автономний генератор водню, здатний охолоджувати самого себе в автоматичним режимі. Це дозволяє підвищити надійність його роботи, використовуючи найпростіші алгоритми управління.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до енергетичного устаткування і може використовуватися для отримання водню як в стаціонарних установках, так і на транспорті.

Генератор являє собою хімічний реактор, що виробляє водень шляхом гідролізу, тобто розкладання води. Для цього використовується твердий реагент, тобто реакція гідролізу носить гетерогенний характер - йде на поверхні твердого речовини. Передбачається, що отриманий таким чином водень надалі використовується як паливо для енергоустановок (ЕУ) на паливних елементах (ТЕ). Крім цього, водень може використовуватися, звичайно, і в інших областях, наприклад при різанні металу, зварювання і т.д.

Найбільш відомим прикладом генератора газу з твердим реагентом є генератори ацетилену типів ГНВ-1,25 і ГВР-1,25 і інші [1]. У них і застосовується гетерогенна реакція гідролізу, а в якості твердого реагенту служить карбід кальцію. Подібним чином працює і генератор водню, який використовує реакцію гідролізу алюмінію в водному розчині лугу [2] (аналог). У цьому випадку, однак, Ви постійно генерування водню, а вся система, включаючи генератор, працює по «проточною» схемою. До недоліків аналога можна віднести наступне:

- Використання «проточною» схеми ускладнює конструкцію генератора і вимагає додаткових енерговитрат, що знижує ефективність роботи установки в цілому;

- Робота реактора забезпечується спеціальною зовнішньою системою охолодження, що знижує надійність роботи реактора, підвищує енергоємність системи, в яку він входить, і ускладнює автономну роботу генератора.

Ближчим до призначеному рішенням є генератор водню енергоустановки (ЕУ) підводного призначення на паливних елементах [2] (прототип). Ефективність роботи ЕУ в цьому випадку вище, оскільки циркуляційна схема роботи тут не використовується. Однак і прототип має суттєві недоліки, до яких можна віднести наступні:

- Використовується дорогий твердий реагент (LiH);

- Для охолодження генератора використовується «зовнішня» система охолодження, що знижує ККД установки і її надійність;

- Крім того, зовнішня система охолодження генератора водню звужує можливості його автономного використання і ускладнює конструкцію.

Завданням запропонованого рішення є розробка автономного генератора водню, що працює без «зовнішньої» системи охолодження і не вимагає (на своє охолодження) енерговитрат.

Завдання вирішується тим, що в генератор водню, який працює на екзотермічної реакції гідролізу і містить реакційний посудину з магістраллю видачі водню і теплообмінником для відведення тепла реакції, введені два накопичувача водню, відрізняється тим, що до складу генератора введені два накопичувача водню, забезпечені датчиками тиску, при цьому кожен накопичувач водню пневматично пов'язаний через вхідний клапан з реакційним посудиною, а через свій вихідний клапан - з магістраллю видачі водню, причому накопичувачі водню виконані у вигляді герметичних ємностей, частково заповнених водою і гідравлічно з'єднаних один з одним через теплообмінник для відводу тепла реакції і регулятор витрати води, який разом з клапанами електрично з'єднаний з блоком управління, до якого підключені і датчики тиску, встановлені в накопичувачах водню.

Суть пропозиції полягає в тому, що генерується водень набирають по черзі в один з двох накопичувачів водню (ємностей), в яких знаходиться вода і які гідравлічно пов'язані один з одним. При цьому тиском водню вода поперемінно витісняється з однієї ємності в іншу. В процесі перетікання цю воду пропускають через теплообмінник для відводу тепла реакції і вона охолоджує реагенти. Таким чином, в процесі роботи генератор водню «сам себе охолоджує» без використання спеціальних систем з насосами, електродвигунами та іншим, тобто безпосередньо використовується механічна енергія виділяється водню, при цьому витрата охолоджуючої води регулюється. Це сприяє підвищенню ефективності роботи енергоустановок з таким генератором, підвищує їх надійність і перетворює генератор водню в автономне механічний пристрій.

Крім того, для такої схеми характерно авторегулювання інтенсивності охолодження: чим швидше виділяється водень і вище його тиск в ресивері, тим вище витрата охолоджуючої води через генератор (як відомо, швидкість витікання води пропорційна тиску витіснення). Таким чином, підвищення тепловиділення в генераторі (пропорційне виділення водню) автоматично збільшує і тепловіддачу з генератора і дана система охолодження працює без теплових датчиків.

Пропонований генератор володіє, крім того, простою конструкцією і має елементарний алгоритм управління.

Схема пропонованої конструкції генератора наведена на кресленні, де позначено: 1 - реакційний посудину; 2 - магістраль видачі водню; 3 - теплообмінник для відводу тепла реакції; 4 - накопичувачі водню; 5 - вхідні клапани накопичувачів водню; 6 - вихідні клапани накопичувачів водню; 7 - датчики тиску; 8 - теплообмінники-охолоджувачі; 9 - регулятор витрати води; 10 - блок управління.

Реакційний посудину (1), в якому йде екзотермічна реакція гідролізу, через вхідні клапани (5) пневматично повідомляється з двома накопичувачами водню (4), виконаними у вигляді ємностей, частково заповнених водою. Накопичувачі водню (4) забезпечені датчиками тиску (7) і теплообмінниками-охолоджувачами (8) для охолодження води.

Накопичувачі водню (4) через вихідні клапани (6) пневматично з'єднані з магістраллю видачі водню (2). Крім того, ці накопичувачі через теплообмінник для відводу тепла реакції (3) і регулятор витрати води (9) гідравлічно з'єднані один з одним.

Управління вхідними та вихідними клапанами (5, 6) і регулятором витрати води (9) здійснюється від блоку управління (10), який електрично з'єднаний з усіма клапанами (5, 6) і регулятором витрати води (9). До блоку управління (10) підключені і датчики тиску (7), встановлені в накопичувачах водню (4).

Працює такий генератор водню в такий спосіб. Перед початком гідролізу в реакційному посудині (1) один з вхідних клапанів (5), що з'єднують реакційний посудину (1) з відповідним накопичувачем водню (4), відкритий, а інший вихідний клапан цього накопичувача закритий. За магістралі з відкритим вхідним клапаном (5) водень надходить до відповідного накопичувач водню (4).

Якщо швидкість росту тиску в цьому накопичувачі водню (4) досить велика (тобто реакція йде бурхливо і тепловиділення в реакційному посудині велике), відкривається регулятор витрати води (9) і холодна вода з одного накопичувача водню під дією тиску починає перетікати в інший . Попутно вона відбирає тепло з реакційного судини (1), проходячи через теплообмінник для відводу тепла реакції (3). Одночасно водень, який раніше знаходився в другому накопичувачі водню (незаповнення водою) по магістралі з відкритим вихідним клапаном (6), що з'єднує цей накопичувач водню (4) з магістраллю видачі водню (2), видається споживачеві.

Тривалість охолодження реакційної посудини (1) визначається кількістю води, запасеної в накопичувачах водню (4), а потужність тепловідведення - витратою охолоджувальної води через теплообмінник для відводу тепла реакції (3). Витрата води в свою чергу визначається тиском водню в накопичувачах водню (4) і площею перетину в регуляторі витрати води (9).

Таким чином, існує можливість як автоматичного охолодження реагує суміші, так і керованого процесу охолодження.

Після завершення циклу роботи генератора і витіснення води з одного накопичувача водню в інший нагріта вода в ньому охолоджується теплообмінником-охолоджувачем і процес повторюється в зворотному напрямку.

Таким чином, запропоноване технічне рішення дозволяє створити автономний генератор водню, здатний охолоджувати самого себе в автоматичним режимі. Це дозволяє підвищити надійність його роботи, використовуючи найпростіші алгоритми управління.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. В.В.Рибаков. «Підручник газозварника», Машгиз., Москва, 1956 р стр.34-36.

2. «Пристрій для генерування тепла та електрики з алюмінієвих відходів». Пат. США №4.218.520, 1980 г.

3. «Генерація водню шляхом гідролізу для енергоустановки на основі ПЕ підводного призначення». Пат.5372617, США, 1994 г.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Генератор водню, що працює на екзотермічної реакції гідролізу і містить реакційний посудину з магістраллю видачі водню і теплообмінником для відведення тепла реакції, що відрізняється тим, що до складу генератора введені два накопичувача водню, забезпечені датчиками тиску, при цьому кожен накопичувач водню пневматично пов'язаний через вхідний клапан з реакційним посудиною, а через вихідний клапан - з магістраллю видачі водню, причому накопичувачі водню виконані у вигляді герметичних ємностей, частково заповнених водою і гідравлічно з'єднаних один з одним через теплообмінник для відводу тепла реакції і регулятор витрати води, який разом з клапанами електрично з'єднаний з блоком управління, до якого підключені і датчики тиску, встановлені в накопичувачах водню.

Версія для друку
Дата публікації 22.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів