Температура_горения_паров_воды

Температура_горения_паров_воды

МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ НАРОДНАЯ ПРОГРАММА

Альтернативная энергетика
в домашних условиях.

ВНИМАНИЕ.
Многие наши технологии изобретений украдены пиратскими сайтами и не имеют полной информации.
Полную технологию изготовления Вы можете получить только у нас, в народной программе
“Возрождение родников России” на сайте: 1958yra.ru

Если у Вас нет возможности сделать пожертвование в дальнейшее развитие народной программы
“Возрождение родников России” напишите нам письмо и Вы получите технологию ДАРОМ.

"ЧУДО МЕМБРАНА" — № 9

ПРИНЦИП РАБОТЫ:

Вода, проходя через генератор Почеевского приобретает отрицательный заряд, сжимается, водородные связи удлиняются.
Затем попадая под раскалённую железную сетку (Чудо Мембрану) в топке печи превращается в перегретый пар и часть молекул водорода возгорается на видео это отчётливо видно.
При этом температура горения возрастает с большим выделением "доброго тепла" и инфракрасного излучения!

Инфракрасное излучение быстрей и полней прогревает печь, нагреваются даже те кирпичи, которые раньше были холодные.

С 2008 года по 2018 год мы изобрели 9 моделей "Чудо — мембран" и решили начать их массовый выпуск. Но из-за безответственности наших чиновников это благое дело встало на "тормоза", кто-то увидел в нашем изобретении подрыв экономики государства.

Наши изобретения (технологии изготовления ДЕВЯТИ моделей "Чудо — мембран") успешно присваивается дельцами от науки и продаётся в интернете втридорога.

Доклад на Х международной конференции
"Новые идеи в науках о земле".

Продление горения дров с помощью гетерогенного катализатора
"Чудо — мембраны".
В.Н. Почеевский, А.А. Насыров РГГРУ, Москва, Россия.

Региональное объединение ветеранов госбезопасности "ЭФА — ВЫМПЕЛ".

Поисковикам, геологоразведчикам, полярникам, военным, охотникам, скотоводам при ведении работ в полевых условиях часто приходится разжигать костры и топить печь для обогрева и приготовления пищи, как в дневное время, так и в ночных условиях. Дров не хватает на длительное горение.
Чтобы костёр длительно и равномерно горел при различных погодных условиях, расходуя гораздо меньше дров, авторами изобретён гетерогенный катализатор "Чудо-мембрана".
Принцип его работы заключается в следующем. — ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ.

модели "ЧУДО-МЕМБРАН"

"Чудо — мембрана №1" в камине.

Разработка 2009 года.

1 — Используя её вы сожжёте гораздо меньшее количество топлива и при этом получите больше тепловой энергии, одновременно продляя срок горения очага.

2 — Дымоход в печи или камине всегда будет чист, так как температура в топке печи повышается и происходит полное сгорание газов, выделяемых дровами или углём.

"Чудо — мембрана №2" в печи.

Разработка 2011 года.

Вы меньше сожжёте дров, при этом получите гораздо больше тепла.


"ЧУДО — МЕМБРАНА №3"

Разработка 2012 года.

В гетерогенный катализатор встроен вихревой теплогенератор движения .
При нагревании, вода в круглой ёмкости закручивается в водоворот против часовой стрелки, при этом увеличивается площадь поверхности воды в ёмкости.

Во время движения воды, точка вскипания увеличивается, так же как и при сжатии.

Перегретый пар, проходя через гетерогенный катализатор, возгорается при меньшей температуре и увеличивается время действия чудо мембраны в два раза.

Звук "ЧУДО-МЕМБРАНЫ" № 3

Перегретый водяной пар импульсами выходит через специально сделанные отверстия и проходит сквозь горящие угли, которые являются катализатором процесса возникновения водяного газа.

Фактически "ЧУДО МЕМБРАНА" является аналогом восковой свече, где роль воска выполняет вода, а угли горящих дров являются фитилём.

"Чудо мембрана №6 — АРКТИКА"

"Чудо мембрана № 6" в 2015 году прошла испытания в Якутии (смотрите видео).

Затратив примерно 300 рублей на материалы и ДВА часа времени на изготовление, Вы получите экономию дров или угля, а так же сделаете огромный вклад в экологию своего родного края.

Леса сжигаться будет меньше и воздух станет чище, так как "Чудо мембрана" создаёт высокую температуру в топке печи и дым, от дров или угля, почти полностью сгорает.

Дымоход в печи или камине всегда будет чист, в нижней части топки печи температура значительно повышается, и происходит полное сгорание газов.
Теперь сырые дрова будут гореть и давать тепло, а не дымить.

Гетерогенный катализатор "ЧУДО МЕМБРАНА" во время работы производит
" ЖИВЫЕ ЛУЧИ" — Длинноволновое инфракрасное излучение узкого диапазона
от 4 до 16 микрон — имеет выраженный терапевтический характер и оказывает на организм человека уникальное оздоравливающее воздействие.

Инфракрасное излучение — ( невидимая человеческим глазом часть оптического излучения) также называют "тепловым" излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла.

Дымоход всегда будет чист, а баня быстрей прогреется!

"Чудо мембрана №6 — АРКТИКА", при нагревании вырабатывает электроэнергию, с помощью которой происходит нарушение водородных связей в воде, и водяной пар при взаимодействии с раскалённым железом превращается в водяной газ (гремучий газ) и возгорается.

"ЧУДО МЕМБРАНА" — №7

ПРИНЦИП РАБОТЫ:

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности и капелька воды проходя через квантовый генератор Почеевского, вначале сжимается, затем происходит моментальное разжатие капли с выделением водяного газа (гремучий газ). Далее водяной газ вместе с водой подаётся в топку печи под раскалённые угли, превращается в перегретый пар и возгорается, при этом температура горения возрастает с большим выделением "доброго тепла" инфракрасного излучения!

Инфракрасное излучение быстрей и полней прогревает печь, нагреваются даже те кирпичи, которые раньше были холодные.

Квантовый генератор Почеевского для электризации воды и получения водяного газа сделан по теории квантовой механики (движение молекул газа в закрытой системе между разнополюсными электродами).

№7

Изготовить квантовый генератор Почеевского Вы сможете сами в домашних условиях,
из простых деталей, которые возможно есть у Вас в хозяйстве.

"ЧУДО МЕМБРАНА" — №8

В технологии "Чудо мембраны №8" упрощён генератор Почеевского
и для экономии воды создан парогенератор! (смотрите видео)

После многолетних испытаний "Чудо мембран" — пришли к выводу,
что мембраны начинают работать только при сильном разогреве топки печи, давая дополнительное тепло.

"Чудо мембраны" прекрасно дают дополнительное тепло в железных печах для бань и в печах для нагрева воды в поездах и так называемых "буржуйках" для дачных домиков.
В печах длительного горения они малоэффективны, так — как при тлении углей не хватает температуры для воспламенения водяного газа.

Ознакомьтесь с новым изобретением "Чудо мембрана № 01" это устройство подходит для любых печей и любых видов топлива.
Сделав его и установив в печь по нашей технологии, Вы получите реальную экономию по топливу на 30% из за увеличения температуры тления углей!

Как получить технологии по изготовлению "Чудо мембраны №8 и №9"?!

Отправьте пожертвование через платёжные системы

в сумме 1 000 рублей.

В течении суток, после уведомительного письма на E-mail:rodnik-128@yandex.ru
Вы получите подробную техническую документацию в фотографиях по изготовлению
в домашних условиях из доступных материалов "Чудо мембраны №8 и №9"

Сбербанк Онлайн

№ карты: 4276380026218433

Перевод с карты или телефона на Яндекс кошелёк

номер кошелька 41001193789376

Перевод на Pay Pal

Перевод на Qiwi

Ваша материальная помощь идёт на дальнейшие разработки "Генератора водорода" по увеличению КПД и в поддержку
народной программы "ВОЗРОЖДЕНИЕ РОДНИКОВ РОССИИ"!

Межрегиональная программа "ВОЗРОЖДЕНИЕ РОДНИКОВ РОССИИ" — является НАРОДНОЙ
Мы трудимся только на частные пожертвования граждан и не принимаем финансирование от коммерческих государственных и политических организаций.

РУКОВОДИТЕЛЬ НАРОДНОЙ ПРОГРАММЫ

"ВОЗРОЖДЕНИЕ РОДНИКОВ РОССИИ"

Владимир Николаевич Почеевский Тел: 8-965-289-96-76

E-mail: rodnik-128@yandex.ru

Подача воды или пара в зону горения.

Влияние добавки воды в зону горения изучалось в связи с проблемой сжигания водотопливных суспензий – обводненного мазута и водоугольных суспензий (ВУС), а также в связи с проблемой снижения выброса оксидов азота. На состоявшемся в октябре 1982г. в Токио совещании в ряде докладов приведены данные о влиянии замены топлив суспензиями на образование NOx. При использовании жидкого топлива в виде водотопливных эмульсий содержание NOx в дымовых газах обычно снижается на 20 – 30 %, значительно также снижается содержание сажи. Однако при добавке в мазут 10 % воды КПД котла снижается на 0,7 %.

Выводы о влиянии ввода воды или водяного пара, полученные в нескольких проведенных исследованиях, можно разделить на две группы. Часть исследователей утверждает, что даже значительное количество водяных паров не оказывает существенного влияния на выход оксидов азота, другие, наоборот, указывают на эффективность этого метода. Так, согласно некоторым данным при впрыске воды в топочные устройства котлов при сжигании угля, мазута и газа снижение выхода оксидов азота не превышает 10 %. При впрыске воды в количестве 110 % от расхода топлива (или около 14 % от расхода воздуха) в периферийную часть факела в топку, оснащенную мазутной форсункой производительностью 29 Гкал/ч, содержание оксидов азота в продуктах сгорания снизилось всего на 22 %.

Читайте также:  Как_снять_клавиатуру_с_ноутбука_асус

Очевидно, что когда водяной пар или вода вводятся за зоной образования оксидов азота, они вообще не должны оказывать влияние на образование NO. Если же они вводятся в топливовоздушную смесь, они должны влиять на процесс горения и образование NO не в меньшей степени, чем аналогичное по объему и теплосодержанию количество рециркулирующих газов.

Известно, что водяные пары влияют на скорость распространения пламени в углеводородных пламенях, следовательно, они могут оказывать влияние на кинетику образования оксида азота и даже при подаче в ядро зоны горения в малом количестве заметно влиять на выход оксидов.

Исследования П. Сингха, выполненные на опытной камере сгорания газовой турбины, показали, что впрыск воды в ядро зоны горения жидкого топлива позволяет снизить образование оксида азота и сажи, а добавление пара к дутьевому воздуху снижает образование оксида азота, но увеличивает выброс оксида углерода и углеводородов. При впрыске воды в количестве 50 % от массы жидкого топлива (6,5 % от расхода воздуха) удаётся снизить выход оксидов азота в 2 раза, при впрыске 160 % воды – примерно в 6 раз. Впрыск в топку 80 кг. воды на 1 Гкал (9 % от массы воздуха) сжигаемого природного газа снижает выброс оксидов азота с 0,66 до 0,22 г/м³, т.е. в 3 раза. Таким образом, введение водяного пара и воды, с точки зрения снижения выхода оксидов азота, является перспективным. Однако следует иметь в виду, что ввод воды или пара в количестве более 5 – 6 % от массы подаваемого в горелки воздуха может оказать отрицательное влияние на полноту сгорания топлива и показатели работы котла. Например, при вводе 12 % пара (по отношению к воздуху) в камеру сгорания ГТУ выход оксида углерода возрастал с 0,015 до 0,030 %, а углеводородов с 0,001 до 0,0022 %. Следует отметить, что подача 9–10 % пара в котёл приводит к снижению его КПД на 4–5 %.

Ввод водяного пара интенсифицирует реакции горения и, прежде всего, дожигание СО за счёт добавочного количества гидроксильного радикала (ОН):

; (1.8)

; (1.9)

По-видимому, некоторое снижение образования NO при подаче пара или воды в зону горения можно объяснить:

а) снижением максимальной температуры в зоне горения;

б) уменьшением времени пребывания в зоне горения за счёт интенсификации горения СО по реакции (1.9);

в) расходованием гидроксильного радикала в реакции (1.8);

Подача пара или воды в зону горения с целью снижения образования оксидов азота вызывает значительный интерес исследователей, главным образом, в связи со следующими обстоятельствами:

– сравнительно малым расходом среды и отсутствием необходимости строительства трубопроводов большого диаметра;

– положительным воздействием не только на снижение оксидов азота, но и на догорание в факеле оксида углерода и 3,4-бензпирена;

– возможностью использования при сжигании твёрдых топлив.

Впрыск влаги или пара в топку как средство снижения выбросов NOx отличается простотой, лёгкостью регулирования и низкими капитальными затратами. На газомазутных котлах он позволяет снизить выбросы NOx на 20 – 30%, но требует затрат теплоты на парообразование и вызывает увеличение потерь с уходящими газами. При сжигании твёрдого топлива результаты очень незначительные. Следует отметить, что эффективность подавления оксидов азота очень сильно зависит от способа подачи воды в зону горения.

Практическая реализация снижения NOx за счет впрыска пара

Белорусской государственной политехнической академией совместно с Жабинковским сахарным заводом разработано и внедрено эффективное техническое решение, обеспечивающее за счет подачи пара концевых уплотнений и протечек от штоков автоматического стопорного и регулирующих клапанов турбины ТР-6-35/4 в котлы ГМ-50 снижение удельного расхода условного топлива на выработку электроэнергии на 0,9 % (60 т условного топлива в год), улучшение догорания окиси углерода (по результатам испытаний) не менее чем на 40 %, уменьшение концентрации выбросов оксидов азота на 31,6 %, а при распределении всего количества пара уплотнений на два работающих котла при их номинальной нагрузке — в среднем на 20–21 % .

В турбоустановках конденсационного типа (с регулируемыми отборами пара и без отбросов) пар концевых уплотнений обычно отводится в охладители уплотнений. Возможно подключение трубопровода отсоса пара от сальниковых камер уплотнений турбины к подогревателю сетевой воды низкого потенциала или подогревателю подпиточной воды. Недостаток таких установок — снижение тепловой экономичности из-за вытеснения пара отбора следующего за охладителями уплотнений (по линии конденсата) регенеративного подогревателя низкого давления.

В теплофикационных турбоустановках при их эксплуатации в обычном режиме и включенной линии рециркуляции конденсатора теплота пара уплотнений теряется с охлаждающей водой конденсатора.

В тепловых схемах мощных турбоустановок в первую ступень охладителя пара концевых уплотнений (ОУ), находящуюся под небольшим разряжением, с паром из последних камер лабиринтовых уплотнений поступает большое количество воздуха. Так, на энергоблоке мощностью 300 МВт в нее подсасывается свыше 50 % воздуха по массе, а во второй ступени ОУ его содержится уже более 70 %. Между тем известно, что при содержании в паре воздуха в количестве 5 % и более конденсация пара на трубной поверхности происходит крайне неудовлетворительно. При подключении же трубопроводов отсоса пара из уплотнений турбины к топке котла в нее, кроме пара, будет подаваться значительное количество воздуха, вбрасываемого в атмосферу при традиционных тепловых схемах. Такая реконструкция способствует повышению экономичности работы котла.

На турбоустановках с противодавлением тракт подогрева конденсата отсутствует, соответственно нет и ОУ, в котором может подогреваться основной конденсат турбины. При отсутствии дополнительного теплового потребителя такие турбины работают с выбросом пара уплотнений в атмосферу. Это приводит к полной потере и отводимого от уплотнений теплоносителя, и содержащейся в нем теплоты. С учетом пара высокого потенциала от уплотнений штоков клапанов температура выбрасываемой в атмосферу пара воздушной смеси по опытным данным превышает температуру уходящих газов котлов на 50–150 ºС. Включение таких установок представляется наиболее эффективным.

Таким образом, использование разработанного и испытанного, практически не требующего дополнительных капитальных затрат технического решения повышает экономичность котлов, оказывает положительное воздействие на догорание в факеле смеси углерода и бенз-а-пирена, сокращает выбросы вредных примесей в атмосферу.

Снижение выбросов оксидов азота с уходящими газами котлов на тепловых электростанциях может быть достигнуто также при подаче в топку котла (в короб горячего воздуха или во всасывающий коллектор вентилятора) выпара из деаэраторов (в зависимости от типа деаэратора и давления в нём) без уменьшения экономичности установки.

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 6775 ;

Температура горения воды

Доклад на Х международной конференции "Новые идеи в науках о земле".
Альтернативная энергетика.

Продление горения дров с помощью гетерогенного катализатора "Чудо — мембраны".
В.Н. Почеевский, А.А. Насыров РГГРУ, Москва, Россия.

Региональное объединение ветеранов госбезопасности "ЭФА — ВЫМПЕЛ".

Поисковикам, геологоразведчикам, полярникам, военным, охотникам, скотоводам при ведении работ в полевых условиях часто приходится разжигать костры и топить печь для обогрева и приготовления пищи, как в дневное время, так и в ночных условиях. Дров не хватает на длительное горение.
Чтобы костёр длительно и равномерно горел при различных погодных условиях, расходуя гораздо меньше дров, авторами изобретён гетерогенный катализатор "Чудо-мембрана".

Принцип его работы заключается в следующем:

Вода, имея повышенное поверхностное натяжение, попадая в зону горения испаряется медленно, но темпера.

Эффективность приведенного процесса зависит от концентрации пара, скорости движения молекул сквозь температурные зоны, величины температур этих зон, протяженности зон, а также каталитических факторов.

Металлическая чудо-мембрана, помещаемая в основание костра над водой, закрыта крышкой.
Перегретый водяной пар выходит из крышки через специально сделанные отверстия и проходит сквозь горящие угли, которые являются катализатором процесса возникновения водяного газа.
При этом костёр частично переходит в режим горения аналогичный горению восковой свече, где роль воска выполняет вода, а угли горящих дров являются фитилём.
Горючая газовая смесь, получаемая при разложении водяного пара Н2О раскаленным углем С, имеет следующий, в предельной степени чистоты, состав: по объему 50% водорода и 50% окиси углерода, по весу — 6% водорода и 94 % окиси углерода.
Обыкновенно же водяной газ не имеет этого состава; он содержит, кроме названных составных частей, примесь угольной кислоты, азота и болотного газа.

Читайте также:  Прыщи_на_лице_после_бани

Состав водяного газа изменяется в зависимости от способа его получения и исходного горючего. Факт получения горючего газа через разложение водяного пара раскаленным углем открыт итальянским ученым, профессором Фелицием Фонтана, жившим в 1730-1805гг.
Несмотря на давность открытия, водяной газ только в последние 15-20 лет, преимущественно в США, получил большое распространение как для освещения, так и для технических целей.

Рассмотрим физические и химические свойства водяного газа, благодаря которым он оспаривает свое преимущество перед другого рода газообразными топливами: каменноугольным (светильным) и генераторным газами.
Водяной пар при прохождении через раскаленные угли дров разлагается, образуя водород, окись углерода и угольную кислоту. Количество последней зависит от температуры, при которой происходит процесс: при t=500°C пар разлагается на водород и углекислоту, а при t=1000-1200° C на водород и окись углерода.
Хотя в газовой смеси водяного газа находится небольшое количество угольной кислоты и азота, отличительные его качества обусловливаются двумя главными составными частями: водородом и окисью углерода. Поэтому при определении нагревательной способности водяного газа и количества возможных единиц тепла (калорийности) нужно иметь в виду количества тепла, выделяемых при сгорании газа — переходе водорода в воду и окиси углерода в угольную кислоту.

Что такое водород?

Прежде чем рассматривать вопрос, какая температура сгорания водорода, необходимо вспомнить, что собой представляет это вещество.

Водород — это самый легкий химический элемент, состоящий всего из одного протона и одного электрона. При нормальных условиях (давление 1 атм., температура 0 o C) он присутствует в газообразном состоянии. Его молекула (H2) образована 2 атомами этого химического элемента. Водород является 3-м по распространенности элементом на нашей планете, и 1-м во Вселенной (около 90 % всей материи).

Водородный газ (H2) не имеет запаха, вкуса и цвета. Он не токсичен, однако, когда содержание его в атмосферном воздухе составляет несколько процентов, то человек может испытывать удушье, по причине недостатка кислорода.

Любопытно отметить, что хотя с химической точки зрения все молекула H2 идентичны, физические свойства их несколько отличаются. Дело все в ориентации спинов электронов (они ответственны за появление магнитного момента), которые могут быть параллельными и антипараллельными, такую молекулу называют орто- и параводородом, соответственно.

Химическая реакция горения

Рассматривая вопрос, температуры горения водорода с кислородом, приведем химическую реакцию, которая описывает этот процесс: 2H2 + O2 => 2H2O. То есть в реакции участвуют 3 молекулы (две водорода и одна кислорода), а продуктом являются две молекулы воды. Эта реакция описывает горение с химической точки зрения, и по ней можно судить, что после ее прохождения остается только чистая вода, которая не загрязняет окружающую среду, как это происходит при сгорании органического топлива (бензина, спирта).

С другой стороны, эта реакция является экзотермической, то есть помимо воды она выделяет некоторое количества тепла, которое можно использовать для приведения в движение машин и ракет, а также для его перевода в другие источники энергии, например, в электричество.

Механизм процесса горения водорода

Описанная в предыдущем пункте химическая реакция известна любому школьнику старших классов, однако она является очень грубым описанием того процесса, который происходит в действительности. Отметим, что до середины прошлого века человечество не знало, как происходит горение водорода в воздухе, а в 1956 году за ее изучение была присуждена Нобелевская премия по химии.

В действительности, если столкнуть молекулы O2 и H2, то никакой реакции не произойдет. Обе молекулы являются достаточно устойчивыми. Чтобы горение происходило, и образовывалась вода, необходимо существование свободных радикалов. В частности, атомов H, O и групп OH. Ниже приводится последовательность реакций, которые происходят в действительности при горении водорода:

Что видно из этих реакций? При горении водорода образуется вода, да, верно, но происходит это только, когда группа из двух атомов OH встречается с молекулой H2. Кроме того, все реакции происходят с образованием свободных радикалов, это означает, что запускается процесс самоподдержания горения.

Таким образом, ключевой момент в запуске этой реакции заключается в образовании радикалов. Они появляются, если поднести к кислород-водородной смеси горящую спичку, либо если нагреть эту смесь выше определенной температуры.

Инициация реакции

Как было отмечено, сделать это можно двумя способами:

  • С помощью искры, которая должна предоставить всего 0,02 мДж теплоты. Это очень маленькое значение энергии, для сравнения скажем, что аналогичное значение для бензиновой смеси составляет 0,24 мДж, а для метановой — 0,29 мДж. С уменьшением давления энергия инициации реакции растет. Так, при 2 кПа она составляет уже 0,56 мДж. В любом случае, это очень маленькие значения, поэтому водород-кислородная смесь считается легко воспламеняющейся.
  • С помощью температуры. То есть кислород-водородную смесь можно просто нагревать, и выше некоторой температуры она сама воспламенится. Когда это произойдет, зависит от давления и процентного соотношения газов. В широком интервале концентраций при атмосферном давлении реакция самовозгорания происходит при температурах выше 773-850 К, то есть выше 500-577 o C. Это достаточно высокие значения по сравнению с бензиновой смесью, которая начинает самовоспламеняться уже при температурах ниже 300 o C.

Процентное содержание газов в горючей смеси

Говоря о температуре горения водорода в воздухе, следует отметить, что не всякая смесь этих газов будет вступать в рассматриваемый процесс. Экспериментально установлено, что если количество кислорода меньше 6% по объему, либо если количество водорода меньше 4% по объему, то никакой реакции не будет. Тем не менее, пределы существования горючей смеси являются достаточно широкими. Для воздуха процентное содержание водорода может составлять от 4,1 % до 74,8 %. Отметим, что верхнее значение как раз соответствует необходимому минимуму по кислороду.

Если же рассматривается чистая кислород-водородная смесь, то здесь пределы еще шире: 4,1-94 %.

Уменьшение давления газов приводит к сокращению указанных пределов (нижняя граница поднимается, верхняя — опускается).

Также важно понимать, что в процессе горения водорода в воздухе (кислороде), возникающие продукты реакции (вода) приводят к уменьшению концентрации реагентов, что может привести к прекращению химического процесса.

Безопасность горения

Это важная характеристика воспламеняющейся смеси, поскольку она позволяет судить о том, происходит реакция спокойно, и можно ее контролировать, либо процесс имеет взрывной характер. От чего зависит скорость горения? Конечно же, от концентрации реагентов, от давления, а также от количества энергии «затравки».

К большому сожалению, водород в широком интервале концентраций способен к взрывному горению. В литературе приводятся следующие цифры: 18,5-59 % водорода в воздушной смеси. Причем на краях этого предела в результате детонации выделяется наибольшее количество энергии на единицу объема.

Отмеченный характер горения представляет большую проблему для использования этой реакции в качестве контролируемого источника энергии.

Температура реакции горения

Теперь мы подошли непосредственно к ответу на вопрос, какая низшая температура сгорания водорода. Она составляет 2321 К или 2048 o C для смеси с 19,6 % H2. То есть температура горения водорода в воздухе выше 2000 o C (для других концентраций она может достигать 2500 o C), и в сравнении с бензиновой смесью — это огромная цифра (для бензина около 800 o C). Если сжигать водород в чистом кислороде, то температура пламени будет еще выше (до 2800 o C).

Столь высокая температура пламени представляет еще одну проблему в использовании этой реакции в качестве источника энергии, поскольку не существует в настоящее время сплавов, которые могли бы работать длительное время в таких экстремальных условиях.

Конечно, эта проблема решается, если использовать хорошо продуманную систему охлаждения камеры, где происходит горение водорода.

Количество выделяемой теплоты

В рамках вопроса температуры горения водорода любопытно также привести данные о количестве энергии, которая выделяется во время этой реакции. Для разных условий и составов горючей смеси получили значения от 119 МДж/кг до 141 МДж/кг. Чтобы понять, насколько это много, отметим, что аналогичное значение для бензиновой смеси составляет около 40 МДж/кг.

Читайте также:  Как_подключить_светильник_с_бап

Энергетический выход водородной смеси намного выше, чем для бензина, что является огромным плюсом для ее применения в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Однако, и здесь не все так просто. Все дело в плотности водорода, она слишком низка при атмосферном давлении. Так, 1 м 3 этого газа весит всего 90 грамм. Если сжечь этот 1 м 3 H2, то выделится около 10-11 МДж теплоты, что уже в 4 раза меньше, чем при сжигании 1 кг бензина (чуть больше 1 литра).

Приведенные цифры говорят о том, что для использования реакции горения водорода необходимо научиться хранить этот газ в баллонах с высоким давлением, что создает уже дополнительные сложности, как в технологическом вопросе, так и с точки зрения безопасности.

Применение водородной горючей смеси в технике: проблемы

Сразу необходимо сказать, что в настоящее время водородная горючая смесь уже используется в некоторых сферах человеческой деятельности. Например, в качестве дополнительного топлива для космических ракет, в качестве источников для выработки электрической энергии, а также в экспериментальных моделях современных автомобилей. Однако масштабы этого применения являются мизерными, по сравнению с таковыми для органического топлива и, как правило, носят экспериментальных характер. Причиной этому являются не только трудности в контроле самой реакции горения, но также в хранении, транспортировке и добыче H2.

Водород на Земле практически не существует в чистом виде, поэтому его необходимо получать из различных соединений. Например, из воды. Это достаточно популярный способ в настоящее время, который осуществляется с помощью пропускания электрического тока через H2O. Вся проблема заключается в том, что при этом расходуется больше энергии, чем потом можно получить путем сжигания H2.

Еще одна важная проблема — транспортировка и хранение водорода. Дело в том, что этот газ, ввиду маленьких размеров его молекул, способен «вылетать» из любых контейнеров. Кроме того, попадая в металлическую решетку сплавов, он вызывает их охрупчивание. Поэтому наиболее эффективным способом хранения H2 является использование атомов углерода, способных прочно связывать «неуловимый» газ.

Таким образом, применение водорода в качестве топлива в более-менее широких масштабах возможно, только если его использовать в качестве «сохранения» электричества (например, переводить ветровую и солнечную энергию в водород с помощью электролиза воды), либо если научиться доставлять H2 из космоса (где его очень много) на Землю.

Еще совсем недавно ученые во многих странах мира рассматривали воду в качестве источника топлива будущего. Речь, естественно, шла о водороде, который пытались получать из воды разными способами. Были даже созданы экспериментальные автомобили, но до массового применения дело пока не дошло. Перспектива перехода на водородное топливо, конечно, весьма заманчива. Просто мечта! Но в ближайшее время сбыться ей, похоже, не суждено.

Зато вода обнаружила себя с другой, очень положительной стороны. Она буквально «чистит» пламя горелки! Точнее, не сама вода, а водяной пар, образующийся при ее испарении при высоких температурах. С простой обывательской точки зрения это кажется невероятным.

В нашем сознании вода и огонь – это непримиримые антагонисты. И представить, что вода может поддерживать горение, способствовать чистоте пламени и, вдобавок ко всему, повышать температуру сгорания топлива, для многих очень сложно. Однако ничего фантастического здесь нет. Всё элементарно объясняется законами физики и химии.

Естественно, чтобы «заставить» воду войти, так сказать, в союз с огнем, ее нужно особым образом включить в процесс горения, с помощью специальных приспособлений. И тогда мы видим такую картину: тусклое, чадящее пламя вдруг преображается в яркий чистый факел. Копоть куда-то исчезает. Огонь действительно «преображается», становится каким-то шумно-бодрым, искристым, почти как фейерверк. Что за чудеса, в самом деле? Неужто на это и впрямь повлияла вода?

Кстати, в Интернете можно найти немало картинок и видео с демонстрацией таких чудес. Отношение многих из нас к подобным вещам довольно скептическое. «Ну вот, опять нас дурачат какие-то самодеятельные фокусники», – недоверчиво ворчит строгий зритель. Честно говоря, я и сам этому долго не верил. Обычно такое отношение к увиденному вызвано тем, что люди, демонстрирующие подобные «чудеса», не всегда дают внятные объяснения этим процессам. Поэтому неискушенный пользователь начинает подозревать их в шарлатанстве. Очень часто эти подозрения усиливаются именно из-за того, что обывателю сразу начинают, грубо говоря, «впаривать» какую-нибудь услугу, сопровождая ее фантастическими комментариями. Отсюда и появляется скепсис.

Однако не так давно подобный «фокус» мне продемонстрировали в лаборатории радиационного теплообмена Института теплофизики СО РАН. Как выяснилось, уже много лет в Институте проводят исследования в области горения жидких углеводородов. С помощью специальных горелочных устройств ученые исследуют способы так называемого бессажного сжигания углеводородного топлива. Что значит «бессажного», понятно – это когда топливо сгорает без копоти. То есть сгорает вот тем самым, упомянутым выше, искристым факелом. Этот факел мне как раз наглядно продемонстрировали на специальном испытательном стенде.

«Фокус» выглядит так. Представьте себе небольшую металлическую горелку цилиндрической формы, в которой поджигается дизельное топливо. Вы видите вначале обычное желтое пламя с копотью. Ничего примечательного – огонь как огонь. А дальше происходит «чудесное» превращение: в цилиндрический корпус, через который выходит пламя, вставляется еще один цилиндрический предмет из нержавеющей стали – парогенератор, заполненный водой и имеющий специальную форсунку для выхода перегретого пара. И как только факел начинает соприкасаться с этим паром, он мгновенно «преображается»: копоти как не бывало, пламя начинает искриться и шуметь. Вынимаем парогенератор – и опять обычный огонь с копотью. Вставляем парогенератор – копоть ушла, пламя зашумело и заискрилось. Так повторяют несколько раз.

В чем секрет такого «чудесного» превращения? На самом деле никакого чуда нет. Сплошные законы природы.

Суть заключается именно в том, что горение углеводородного топлива происходит здесь при высокой концентрации перегретого водяного пара. Когда пар, выходящий струей, соприкасается с пламенем, происходит так называемая реакция паровой газификации. На выходе факел уже практически не содержит никакой сажи.

Вдобавок ко всему, как уверяют ученые, повышается температура. Вода, содержащаяся в парогенераторе, нагревается от обычного пламени, а потом «истекает» через форсунку в виде перегретого пара с температурой на выходе в 400 градусов С. Измеренная температура «чистого» факела достигает здесь 1500 градусов! И это при том, что обычное дизельное топливо горит на воздухе с температурой в 1200 градусов С. Откуда берутся дополнительные «градусы», ученым еще предстоит выяснить. В Институте теплофизики пытаются найти объяснение такому эффекту.

Спрашивается, каким образом перегретый пар так благотворно влияет на процесс горения? Оказывается, это элементарно объясняется законами химии. Вы не задумывались, почему пожарная инструкция запрещает тушить горящие нефтепродукты водой? Дело в том, что вода, попадая в мощное пламя, испаряется, перегревается и в таком «разогретом» состоянии вступает в реакцию с углеродом. При таких высоких температурах связи в молекуле воды ослаблены, и углерод просто-напросто «отрывает» от нее элемент кислорода, вступая с ним в реакцию окисления. Окисляется как раз та самая сажа, которая при обычных условиях должна была осесть в виде копоти на стенках топочных камер и дымоходов. А горит уже синтез-газ. Вот и весь секрет.

В Институте теплофизики проводят сейчас опыты с разными конструкциями таких горелок бессажного сжигания. В одной водяного пара содержится 25%, в другой – 30 процентов.

Ведущий конструктор лаборатории радиационного теплообмена Михаил Вигриянов утверждает: «Мы абсолютно гарантируем, что добились полного, можно сказать, идеального сгорания топлива». Причем, сам этот способ сжигания уже запатентован.

Важно то, что при таком способе сжигания прекрасно горит любое углеводородное сырье. Даже некачественное. Например, отработанное машинное масло. Из него тоже можно получить «чистый» искристый факел. Такие опыты уже проводились. Самое интересное, что полученные результаты можно применить не только для энергетики. Гораздо интереснее то, что подобный способ сжигания сулит революцию в двигателестроении. Представьте себе автомобиль или трактор, в один бак которого заливается обычная вода, в другой бак – сырая нефть. И ничего – двигатель отлично работает, и почти не чадит. В этом есть действительно что-то фантастическое. Однако ученые нисколько не сомневаются в том, что такое им осуществить вполне по силам.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector