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 RU2246784

ГЕНЕРАТОР синглетний кисень НА формується нитках

Ім'я винахідника: Сафонов В.С.
Ім'я патентовласника: Фізичний інститут ім. П.М. Лебедєва Російської академії наук
Адреса для листування: 443011, Самара, вул. Ново-Садова, 221, Самарський філія Фізичного інституту ім. П.М. Лебедєва Російської академії наук
Дата початку дії патенту:

Винахід відноситься до хімічної техніки і може бути використано при розробці хімічних лазерів. Генератор синглетного кисню містить корпус, інжектор хлору, кран-дросель і інжектор розчину. В кожному отворі інжектора розчину проходить не менше двох ниток, розташованих по краях отвору з проміжком між ними. Струмінь розчину виходить з отвору і далі формується в русі зверху вниз по поверхні ниток і між ними. При русі потоку хлору між струменями розчину відбувається реакція хлорування лужного розчину перекису водню з утворенням синглетного кисню і утилізацією хлору. Нитки можуть виходити з одного отвору паралельно, під кутом один до одного, а й перетинати нитки або стосуватися ниток з іншого отвору інжектора розчину. Наявність в отворі інжектора розчину не менше двох ниток дозволяє не тільки направляти струмінь, а й управляти течією струменя і формувати за бажанням геометричні характеристики струменя шляхом зміни взаємного положення ниток в струмені. Це робить можливим реалізацію різних типів генераторів синглетного кисню зі збільшеною реакційної поверхнею і ефективністю роботи, а стабільне протягом струменів між нитками підвищує надійність роботи пристрою. Забезпечено розширення технологічних можливостей застосування генератора.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до струменевих генераторів синглетного кисню і може бути використано при розробці хімічних лазерів, а й у хімічній техніці.

Відомий струменевий генератор синглетного кисню (СГСК): "безперервний СГСК є модифікацією імпульсного СГСК із зустрічними струменями лужного розчину перекису водню і хлору." (М.В.Загідуллін, А.Ю.Куров і ін. "Високоефективний струменевий генератор O ₂⁽¹ ) "," Квантова електроніка ", 18, №7 (1991), стор. 826).

Аналогічний генератор синглетного кисню і його застосування в хімічному киснево-йодному лазері описані в журналі "Квантова електроніка": "КЕ" 18 №12 (1991) стор. 1417, "КЕ" 21 №1 (1994) стор. 23, "КЕ" №2 (1994) стор. 129 та інших.

Аналогічною є "конструкція СГСК з висновком потоку кисню вертикально вгору через центральний отвір в сопловой решітці, через яку лужний розчин перекису водню подається в реактор." (М.В.Загідуллін, В.Д.Ніколаев і інші. "Надзвуковий киснево-йодний лазер потужністю 1,4 кВт з довжиною посилення 5 см і розведенням активного середовища азотом". ( "Квантова електроніка", 30, №2 (2000 ), стор. 161). Ця конструкція генератора є здвоєною щодо перерахованих вище, тому що вгорі по краях генератора розташовуються дві інжекторні решітки для лужного розчину перекису водню, що складаються з корпусу інжектора і трубок, між якими є отвір для виходу синглетного кисню. Інжектори хлору розташовуються внизу генератора. струмені розчину з трубок інжекторних решіток подаються зверху вниз, струменя хлору инжектируются перпендикулярно струменям розчину, далі потік хлору повертається на 90 ° і рухається між струменями розчину вгору, тобто реалізований протиточний режим руху струменів розчину і потоку хлору . Це протиточний струменевий генератор синглетного кисню.

Зустрічний рух вільних струменів розчину і потоку хлору, розташування інжекторних решіток розчину вгорі, а інжекторів хлору внизу генератора, інжекція струменів хлору перпендикулярно струменям розчину - ці властивості є загальними для всіх перерахованих конструкцій генераторів синглетного кисню.

Струмені розчину мають діаметр d = 0,3 ... 1 мм, а довжину L> 100 мм, тобто відношення L / d> 100. При такому ставленні початкова ділянка струменя становить кілька міліметрів, інша частина струменя розширюється у вигляді конуса. При цьому безперервно скорочується площа перетину для проходу потоку хлору між струменями розчину. На кінцевій ділянці струменя внаслідок постійного розширення і внутрішньої напруги струмінь рветься по котра утворює конуса. Продукти руйнування струменя і скорочують площу для проходу хлору між струменями.

Саме в цьому місці в протівоточном генераторі здійснюється введення струменів хлору з максимальною швидкістю (інжекція) перпендикулярно струменям розчину, тому що площа перетину для проходу хлору між струменями мінімальна. Такий введення хлору в поєднанні з поганою якістю струменів розчину на кінцевій ділянці викликає руйнування ( "розпорошення") поверхні струменів. Продукти руйнування у вигляді бризок, крапель і аерозолю вироблений синглетний кисень виносить з генератора в резонатор хімічного киснево-йодного лазера. Наявність аерозолю розчину в резонаторі призводить до розсіювання на частинках аерозолю лазерного випромінювання, що знижує потужність випромінювання лазера. Викид крапель розчину в резонатор призводить до забризкування дзеркал і аварійного режиму лазера. Щоб уникнути бризгоунос з противоточного генератора необхідно збільшувати швидкість струменів розчину або зменшувати швидкість хлору. І те й інше знижує ефективність роботи генератора: перше збільшує винесення синглетного кисню вниз і підвищує тиск в інжекторі розчину, друге - зменшує кількість виробленого синглетного кисню.

Відомий і поперечний і протиточний генератори синглетного кисню зі струменями на напрямних нитках "Singlet Oxigen Generator with Filament-Guided Jets", John Vetrovec, SPIE Proc. Vol.3574 (1998). У цих генераторах синглетного кисню для підвищення стабільності перебігу струменів і виключення зіткнення струменів інжектор розчину має отвори, в кожному з них проходить направляюча нитка, на поверхні якої формується струмінь. Нитки в сукупності утворюють пучки струменів, що розширюються при русі вниз у вигляді конуса. У поперечному генераторі синглетного кисню інжектор хлору і вихід синглетного кисню розташовані вгорі генератора навпроти один одного. Потік хлору рухається перпендикулярно струменям розчину. При русі хлору між струменями розчину ВНР відбувається реакція хлорування лужного розчину перекису водню з утворенням синглетного кисню O ₂⁽¹ ) І утилізацією хлору. Вироблений синглетний кисень, не змінюючи напрямку руху, виходить з генератора. У протівоточном генераторі синглетного кисню інжектор хлору розташований горизонтально внизу генератора, вихід синглетного кисню розташований горизонтально вгорі генератора. Потік хлору входить в генератор перпендикулярно струменям розчину, повертається на 90 °, рухається від низу до верху між струменями розчину. При русі хлору між струменями розчину ВНР відбувається реакція хлорування лужного розчину перекису водню з утворенням синглетного кисню O ₂⁽¹ ) І утилізацією хлору. Вгорі генератора потік синглетного кисню повертається щодо струменів розчину на 90 ° і виходить з генератора. Розчин має високу в'язкість. Експериментально спостерігалося, що при відстані між струменями менше 3 мм сусідні струменя мимовільно зливаються в загальні струменя і блокують (перекривають) проходи для газу між струменями. Це може призводити до викиду розчину з генератора синглетного кисню. Збільшення відстані між струменями (між отворами інжектора розчину) зменшує кількість струменів в генераторі, що зменшує реакційну поверхню і знижує ефективність роботи генератора.

Тому недоліком обох типів генераторів є менша поверхню струменів на нитках, ніж поверхня вільних струменів, тому що одна нитка в кожному отворі інжектора розчину направляє струмінь, але не може управляти течією струменя і змінювати за бажанням геометричні характеристики струменя.

Поперечний обтікання ряду струменів розчину газовим потоком призводить до послідовного обуренню поверхні кожної струменя. Погіршені умови обтікання струменів розчину і утворення аерозолю на поверхні струменів розчину змушує зменшувати швидкість (витрата) хлору в генераторі, що і знижує ефективність роботи генератора.

При роботі генератора відбувається виснаження поверхні струменів розчину іонами АЛЕ ^-_2. Швидкість відновлення поверхні струменів розчину іонами АЛЕ ^-₂ обмежена швидкістю дифузії іонів з глибини струменя до поверхні струменя. Для прискорення відновлення поверхні струменя розчину іонами АЛЕ ^-₂ доводиться збільшувати швидкість струменя за рахунок збільшення тиску в інжекторі розчину, що збільшує кількість аерозолю навколо струменя. Це і знижує ефективність роботи генератора.

Розширення струменя у вигляді конуса скорочує площа перетину між струменями для проходу газу, що підвищує швидкість газового потоку внизу генератора. Швидкість струменів на нитках в 2 ... 5 разів менше швидкості вільних струменів. Тому відцентровий ефект відкидання крапель на виході потоку синглетного кисню з струменів розчину малоефективний. Це ускладнює застосування струменевих інжекторів розчину на нитках в прямоточних генераторах синглетного кисню.

Метою винаходу є підвищення ефективності, надійності роботи і розширення технологічних можливостей застосування генератора синглетного кисню.

Поставлена ​​мета досягається тим, що в отворі (або трубці) інжектора розчину проходить не менше двох ниток, розташованих по краях отвору з проміжком між ними. Це технічне рішення дозволяє струменю розчину рухатися між нитками з найменшою втратою кінетичної енергії. Тому при одному і тому ж тиску в інжекторі розчину струмінь стабільно існує на більшій довжині, ніж при русі струменя на одиночної нитки. Крім того, мимовільне злиття струменів з різних отворів (трубок) інжектора розчину поперек газового потоку стає неможливим, тому що струменя розширюються між нитками і товщина профілю струменя безперервно зменшується, збільшуючи відстань між струменями. Це дозволяло в експериментах зменшувати відстань між струменями (між отворами інжектора розчину) до 1,8 ... 2 мм, збільшувати кількість струменів в генераторі і реакційну поверхню, що підвищує ефективність роботи генератора.

Крім того, якщо з отвору (або трубки) інжектора розчину нитки виходять під кутом дуг до одного, то струмінь розчину при русі між нитками переходить з циліндричної в плоску. При цьому безперервно збільшується периметр, ширина і площа поверхні струменя, зменшується товщина профілю струменя, наближаючись внизу струменя до діаметру нитки. Збільшення периметра струменя інтенсивно оновлює поверхню струменя іонами АЛЕ ^-_2, що підвищує ефективність роботи генератора синглетного кисню.

Крім того, якщо нитки з одного отвору інжектора розчину перетинають нитки або стосуються ниток з іншого отвору інжектора розчину, то циліндричні струменя з різних отворів об'єднуються в єдину плоску струменем розчину. Аналогічний ефект виходить, якщо нитки з одного отвору інжектора розчину гідравлічно гладко з'єднуються з нитками з іншого отвору інжектора розчину з утворенням єдиної нитки. Наприклад, експериментально встановлено, що площа поверхні плоских струменів товщиною 0,8 мм, розташованих з кроком 2 мм, в 1,5 рази перевищує площу поверхні вільних струменів діаметром 0,8 мм, а струменя на одиночних нитках з таким кроком без злиття не існують . При цьому ще більше безперервно збільшується периметр, ширина і площа поверхні струменя, зменшується товщина профілю струменя, наближаючись внизу струменя до діаметру нитки. Поверхня плоскою струменя інтенсивно оновлюється іонами АЛЕ ^-₂ не тільки за рахунок постійного зростання периметра струменя, але і за рахунок обтікання потоком струменя розчину місць перетину ниток і самих ниток, розташованих під кутом до напрямку течії струменя. Це і підвищує ефективність роботи генератора синглетного кисню.

Крім того, плоска струмінь розчину тонкого профілю, армована нитками, має кращі умови для поперечного обтікання газовим потоком (володіє меншим лобовим опором і викликає менше обурення поверхні струменя) в порівнянні з поперечним обтіканням ряду циліндричних струменів великого діаметру. Це зменшує кількість аерозолю, що утворюється при поперечному обтіканні плоскої струменя розчину газовим потоком і підвищує надійність роботи генератора синглетного кисню.

Струмені розчину розширюються між нитками, товщина профілю струменя безперервно зменшується, збільшуючи відстань між струменями. Зменшується швидкість газового потоку між струменями і лобове опір струменя розчину при поперечному обтіканні газовим потоком внизу генератора синглетного кисню. Тому можна здійснювати вихід синглетного кисню внизу генератора, тобто використовувати заявляється технічне рішення не тільки при розробці поперечного і противоточного генераторів, а й прямоточного генератора синглетного кисню. Це розширює технологічні можливості застосування генератора синглетного кисню.

На Фиг.1 зображений варіант виконання противоточного генератора синглетного кисню з інжектором розчину, в кожному отворі (або трубці) якого проходить дві нитки, розташовані по краях отвору з проміжком між ними. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

На Фіг.2 зображений варіант виконання поперечного генератора синглетного кисню, в якому з отвору (або трубки) інжектора розчину нитки виходять під кутом один до одного. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

На Фіг.3 зображений варіант виконання прямоточного генератора синглетного кисню, в якому нитка з одного отвору (або трубки) інжектора розчину перетинає нитку з іншого отвору (або трубки) інжектора розчину. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

На фіг.4 зображений варіант виконання прямоточного генератора синглетного кисню, в якому нитка з одного отвору (або трубки) інжектора розчину стосується нитки з іншого отвору (або трубки) інжектора розчину. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

На Фіг.5 зображений варіант виконання прямоточного генератора синглетного кисню, в якому нитка з одного отвору інжектора розчину гідравлічно гладко з'єднується з ниткою з іншого отвору інжектора розчину з утворенням єдиної нитки. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

На Фіг.6 зображений варіант виконання противоточного генератора синглетного кисню з інжектором розчину, в кожному щелевом отворі якого проходить шість ниток, розташовані в одному отворі з проміжком між ними. На розрізі А-А показаний профіль одержуваної струменя розчину.

Генератор синглетного кисню містить інжектор розчину 1 з отворами, корпус генератора 2, нитки 3, інжектор хлору 4, кран-дросель 5.

Працює заявляється генератор синглетного кисню в такий спосіб. Розчин ВНР (КОН + Н ₂ О ₂ + Н ₂ O) подається з інжектора розчину 1 у верхній частині корпусу генератора 2. У кожному отворі (або трубці) інжектора розчину проходить дві нитки 3, розташовані по краях отвору з проміжком між ними. Струмінь розчину виходить з отвору інжектора розчину і далі формується в русі зверху вниз по поверхні ниток і між ними. Нитки можуть виходити з одного отвору інжектора розчину паралельно, під кутом один до одного, а й перетинати нитки або стосуватися ниток з іншого отвору інжектора розчину. Крім того, нитки з одного отвору інжектора розчину можуть гідравлічно гладко з'єднуватися з нитками з іншого отвору інжектора розчину з утворенням єдиної нитки того ж або меншого діаметру.

Якщо нитки виходять з одного отвору інжектора розчину паралельно (Фиг.1, Фіг.6), то між ними утворюється загальна циліндрична струмінь, що розширюється при русі вниз у вигляді конуса. При цьому значно (більш ніж в 2 рази) зростає довжина стабільного ділянки струменя при одному і тому ж тиску в інжекторі розчину.

Якщо нитки виходять з одного отвору інжектора розчину під кутом дуг до одного (Фиг.2), то пропорційно кутку зменшується довжина циліндричної ділянки струменя і збільшується довжина плоского ділянки струменя. Це призводить до зменшення товщини профілю струменя, збільшення ширини, периметра і площі поверхні струменя, що супроводжується інтенсивним оновленням поверхні струменя іонами АЛЕ ^-₂ за рахунок збільшення периметра струменя.

Якщо нитки з одного отвору інжектора розчину перетинають нитки з іншого отвору інжектора розчину (Фіг.3), то кут між нитками збільшується ще більше і пропорційно кутку ще більше зменшується довжина циліндричної ділянки струменя і збільшується довжина плоского ділянки струменя. Це призводить до ще більшого зменшення товщини профілю струменя, збільшення ширини, периметра і площі поверхні струменя. Це супроводжується інтенсивним оновленням поверхні струменя іонами АЛЕ ^-₂ не тільки за рахунок постійного зростання периметра струменя, але і за рахунок обтікання потоком струменя розчину місць перетину ниток і самих ниток, розташованих під кутом до напрямку течії струменя.

Якщо нитки з одного отвору інжектора розчину стосуються ниток з іншого отвору інжектора розчину (фіг.4), то довжина циліндричної ділянки струменя зменшується, а довжина плоского ділянки струменя збільшується в залежності від положення точки дотику ниток. Крім того, на профілі одержуваної струменя розчину в місці торкання ниток відсутня потовщення як на Фіг.3, що зменшує відстань між струменями.

Якщо нитки з одного отвору інжектора розчину гідравлічно гладко з'єднуються з нитками з іншого отвору інжектора розчину з утворенням єдиної нитки того ж або меншого діаметру (Фіг.5), то при тих же переваги зменшується периметр змочування єдиної струменя в порівнянні з варіантом торкання ниток (Фіг .4). Це зменшує втрати тиску при течії розчину по нитках і збільшує довжину стабільного ділянки струменя, площа поверхні струменя, реакційну поверхню і ефективність роботи генератора синглетного кисню.

Тому, якщо в отворі (або трубці) інжектора розчину проходить не менше двох ниток, розташованих по краях отвору з проміжком між ними, то це не тільки направляє струмінь між нитками, а й дозволяє управляти течією струменя і змінювати за бажанням геометричні характеристики струменя. Це робить можливим реалізацію різних типів генераторів синглетного кисню зі збільшеною реакційної поверхнею і ефективністю роботи в порівнянні з генераторами синглетного кисню на вільних струменях і на одиночних нитках.

Введення хлору (Сl ₂₎ в генератор синглетного кисню здійснюється з інжектора хлору 4. При русі потоку хлору (Сl ₂₎ між струменями розчину ВНР (КОН + Н ₂ O ₂ + Н ₂ О) відбувається реакція хлорування лужного розчину перекису водню з утворенням синглетного кисню _О2⁽¹ ) І утилізацією хлору. Вироблений синглетний кисень O ₂⁽¹ ) Виходить з генератора синглетного кисню через кран-дросель 5 для зниження тиску.

Заявляється технічне рішення дозволяє підвищити ефективність, надійність роботи і розширити технологічні можливості застосування генератора синглетного кисню.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Генератор синглетного кисню, що містить корпус, інжектор хлору, кран -дроссель і інжектор розчину з отворами (або трубками), в кожному отворі проходить нитка, на поверхні якої формується струмінь, а нитки в сукупності утворюють пучки струменів, що відрізняється тим, що в отворі (або трубці) інжектора розчину проходить не менше двох ниток, розташованих по краях отвору з проміжком між ними.

2. Генератор синглетного кисню по п.1, що відрізняється тим, що з отвору інжектора розчину нитки виходять під кутом один до одного.

3. Генератор синглетного кисню по п.2, що відрізняється тим, що нитки з одного отвору інжектора розчину перетинають нитки з іншого отвору інжектора розчину.

4. Генератор синглетного кисню по п.2, що відрізняється тим, що нитки з одного отвору інжектора розчину стосуються ниток з іншого отвору інжектора розчину.

5. Генератор синглетного кисню по п.2, що відрізняється тим, що нитки з одного отвору інжектора розчину з'єднуються з нитками з іншого отвору інжектора розчину з утворенням єдиної нитки.

Версія для друку
Дата публікації 28.02.2007гг

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