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Vorrichtung zur Ausführung endothermischen Reaktionen an Gasen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Durchführung endothermer Reaktionen zwischen Gasen und insbesondere auf die Fixierung freien Stickstoffs aus der aus Abgasen von Feuerungen oder dergl.
Es ist bekannt, dass es, um gute Ausbeute an Stickstoffoxyden bei derartigen Reaktionen zu sichern, erforderlich ist, die betreffenden Gasc unter Druck auf hohe Temperatur zu erhitzen
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Abkühlung gemacht wurden, findet sich auch das Einspritzen von Wasser und die Expansion der Gase hinter dem Kolben einer Maschine mit hin-und hergehenden beweglichen Teilen, sodass die Gase Arbeit leisten. Diese beiden Vorschläge jedoch besitzen Nachteile, da im ersten Falle das eingespritzte Wasser in Dampf verwandelt wird, der nachher von den in Verbindung mit-
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lichen Teilen erfordert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun die Vermeidung aller dieser Nachteile durch Schaffung eines Apparats von äusserst einfacher Bauart und von grosser Wirksamkeit.
Die Erfindung besteht in einem Apparat zur Ausführung endothermischen Reaktionen, bei welchen Gase hoch erhitzt und plötzlich abgekühlt werden. Dieser Apparat weist ein Er-
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Abführungsrohr ausgeht, in welchem die gasförmigen Verbindungen expandiert und rasch abgekühlt werden, wobei vorteilhaft die kinetische Energie der gekühlten Gase von einem geeigneten Radsystem, z. B. einer Turhine, aufgenommen wird.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen nach der Erfindung schematischdargestellt.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind kreisrunde Elektroden a und b derartig konzentrisch zu einander angeordnet, dass ein ringförmiger Zwischenraum entsteht, über welchen der elektrische Lichtbogen sich ausbreitet. Um diesen Bogen rotieren zu lassen, wird eine. zweck- mässig die innere Elektrode a umgebende Spule c verwendet, welche in der Weise angeordnet ist, dass ein fortlaufender Kanal für die unter Druck durch den Einlass d tretende Luft geschaffen wird und diese zum Bogen gelangen kann.
Zur Kühlung der Elektroden sind diese hohl gehalten, und cs wird durch geeignete Mittel
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stellt einen wesentlichen Teil der Erfindung dar.
Bei der in Fig. 2 dargestelltell Art der Bogenkammer werden Elektroden m von gebräuchlicher Art. verwendet.
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selbe sehne ! ! abgekühlt wird.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Abänderung der Vorrichtung, bei welcher die Elektroden p in bekannter Weise ausgebildet sind und wirken. Der Bogen spannt sich über die schmale Luft- öffnung am unteren Teil der Elektroden, und vermöge des von unten eintretenden Luftstromes wird der Bogen auf den oberen Teil ausgedehnt.
Bezüglich des Kühlvorganges der in beliebiger Weise erhitzten Gase durch Expansion in der Düse ist es zur Erzielung guter Resultate notwendig, die zu verwendende Luft in hohem (Trade zu komprimieren und dann in einem möglichst vollkommenen Vakuum expandieren zu lassen. Es ist somit erforderlich, dass die Düse bezüglich ihrer Gesamtlänge und des Verhältnisses
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strömenden Gase in Gestalt von Wärme wieder auftritt, wird die Geschwindigkeit den Gasen zweckmässig mitte.
Ist eines geeigneten rotierenden Rädersystems durch ein- oder mehrmalige Entnahme entzogen ; oder aber es wird eine durch, Stoss hervorgerufene Temperatursteigerung dadurch verhindert, dass die mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Gase mit zerstäubter Flüssigkeit oder Kühlgasen gemischt werden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Anlage tritt die zu behandelnde Luft in einen mit Zwischenkühlern o ausgerüsteten Mehrstufenturbokompresaor n und nach der Kompression durch das Rohr d in die Bogenkammer, welche irgend eine der im Vorstehenden besclrriebenen, z. B. die in Fig. 3 dargestellte, sein kann. Die im Bogen gebildeten und erhitzten Gase werden dann durch Expansion in der Düse i abgekühlt, wobei die dabei erzeugte Energie je nach Erfordernis durch
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werden alsdann zweckmässig in einen Vakuumbehälter s geleitet. welcher mit der Mehrphasenvakuumpumpe oder Kompressor t, ebenfalls mit Zwischeniühlcrn u versehen, verbunden ist. Schliesslich ist noch ein Motor v vorgesehen, um einen Teil der für die Anlage erforderlichen Kraft zu liefern.
Gewöhnlich empfiehlt es sich, den Kompressor n, das Radsystem r, die Vakuumpumpe t und den Motor v auf einer gemeinsamen WeilE'anzuordnen.
Es ist wichtig, dass die Verbrennung beendet ist, ehe die Expansion in der Düse beginnt. damit der höchste Kühleffekt erzielt wird.
In der Beschreibung vorliegender Erfindung ist zwar auf die Verbrennung bezw. Vereinigung des Sauerstoffes mit dem Stickstoff Bezug genommen worden, doch kann die Erfindung auch für jede andere, ähnliche endothermische Reaktion verwendet werden.
Die in den Zeichnungen ersichtlichen Düsen sind bloss schematisch dargestellt, zum vollen Verständnis der Erfindung werden jedoch nachstehend praktische Beispiele geeigneter Düsenabmessungen, Drucke, Geschwindigkeiten u. s. f. gegeben.
Soll die Temperatur von 180 () O C auf 1200 C erniedrigt werden, so erscheinen folgende
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einheit der Grösse des Ofens entsprechend gewählt wird.
Durchmesser am Einlassende der Düse 48. 2.
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DurchmesseranEinlassende24.
Durchmesser an der Verengung 10.
Durchmesser am Auslassende 33, 2.
Länge vom Einlassende zur Verengung 700.
Länge von der Verengung zum Auslassende 3900.
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