PL167622B1 - Urzadzenie do wytwarzania ciepla z mieszaniny wodoru i tlenu PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania ciepla z mieszani- ny wodoru i tlenu, zawierajace zespól do elektrochemi- cznego rozkladu wody n a wodór i tlen, polaczony odrebnymi, majacymi regulacyjne zawory, przewodami wodoru i tlenu z zespolem do m ieszania wodoru i tlenu, który z kolei jest polaczony z zespolem do spalania mieszanki, przy czym zespól do elektrochemicznego rozkladu wody zawiera zbiornik majacy komore anodo- wa z anoda i komore katodowa z katoda, które to komory sa oddzielone od siebie sciana ustaw iona na prawie calej wysokosci zbiornika 1 m ajaca w sasiedztwie dna zbior- nika szczeline znajdujaca sie w poblizu dolnych konców katody i anody, zn am ien n e tym , ze pomiedzy zespolem (17) do m ieszania wodoru i tlenu oraz zespolem (29) do spalania mieszanki jest umieszczony zespól przelotowy (26), majacy ksztalt rury i posiadajacy szereg komór (27) polaczonych pomiedzy soba otworami (28). PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania ciepła z mieszaniny wodoru i tlenu.

Znane jest, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 144 169, urządzenie do elektrochemicznego rozkładu wody, które zawiera zbiornik mający komory oddzielone od siebie, anodową i komorę katodową posiadające anodę i katodę. Ściana oddzielająca komory jest ustawiona na prawie całej wysokości zbiornika i ma w sąsiedztwie dna zbiornika szczelinę znajdującą się w pobliżu dolnych końców katody i anody.

Wytworzony w takim urządzeniu wodór i tlen jest przechowywany z zbiornikach w stanie gazowym lub skroplonym, a następnie jest spalany za pomocą palników przy napędzaniu turbin, silników, rakiet i tym podobnych.

Znane są palniki do spalania gazów, na przykład z polskich opisów patentowych nr nr 103 816, 107 053, które posiadają zespół do mieszania gazów oraz zespół do spalania mieszanki. Palnik ujawniony w opisie nr 103 816 ma komorę mieszania, do której doprowadza się gaz palny przewodem rurowym oraz przeciwprądowo do niego powietrze. Wstępnie utworzona mieszankajest prowadzona poprzez spiralną kierownicę bezpośrednio do zespołu spalania palnika.

Palnik ten nie zapewnia dostatecznie dokładnego wymieszania mieszanki, co jest szczególnie ważne w przypadku spalania mieszanki tlenowo-wodorowej w związku z niebezpieczeństwem wybuchu.

W palniku ujawnionym w polskim opisie patentowym 107 053 dysze doprowadzające poszczególne gazy do komory mieszania są umieszczone promienowo względem siebie. Przed

167 622 zespołem spalania palnik ma tarczę dyszową, która wspomaga turbulentne wymieszanie gazu i powietrza.

To rozwiązanie również nie jest dostosowane do spalania mieszanki wodorowo-tlenowej. Nie jest możliwe dokładne uregulowanie stosunku zmieszania i uniknięcie niebezpieczeństwa wybuchu.

Według wynalazku, urządzenie do wytwarzania ciepła z mieszaniny wodoru i tlenu zawierające zespół do elektrochemicznego rozkładu wody na wodór i tlen, połączony odrębnymi, mającymi regulacyjne zawory, przewodami wodoru i tlenu z zespołem do mieszania wodoru i tlenu, który z kolei jest połączony z zespołem do spalania mieszanki, przy czym zespół do elektrochemicznego rozkładu wody zawiera zbiornik mający komorę anodową z anodą i komorą katodową z katodą, które to komory są oddzielone od siebie ścianą ustawioną na prawie całej wysokości zbiornika i mającą w sąsiedztwie dna zbiornika szczelinę znajdującą się w pobliżu dolnych końców katody i anody charakteryzuje się tym, że pomiędzy zespołem do mieszania wodoru i tlenu oraz zespołem do spalania mieszanki jest umieszczony zespół przelotowy, mający kształt rury i posiadający szereg komór połączonych pomiędzy sobą otworami.

Korzystnie komory mają kształt sferyczny, a otwory mają średnicę znacznie mniejszą od średnicy komór.

Korzystnie, otwory, ułożone kolejno w kierunku zespołu do spalania mieszanki, mają coraz mniejszą średnicę. .

Korzystnie zespół do mieszania wodoru i tlenu ma obszar, w którym jest umieszczona substancja chemiczna, korzystnie organiczna, reagująca z wodorem i/lub tlenem.

Korzystnie, zespół do mieszania wodoru i tlenu stanowi zbiornik posiadający wewnątrz przewód wodoru i przewód tlenu, przy czym wylotowe końce przewodów są umieszczone naprzeciw siebie w obszarze zespołu do mieszania.

Korzystnie przewód wodoru ma kształt spirali lewoskrętnej, a przewód tlenu ma kształt spirali prawoskrętnej, których wlotowe końce są umieszczone w sąsiedztwie górnego końca zbiornika, a wylotowe końce są umieszczone w pobliżu dna zbiornika, poniżej wlotu do zespołu przelotowego.

Urządzenie według wynalazku zapewnia dobry stopień wymieszania wodoru i tlenu w związku z tym, że dwa strumienie tych gazów są zawirowywane przed ich zderzeniem się. Powoduje to ich burzliwy przepływ oraz zapewnia dokładny stosunek zmieszania.

Zespół przepływowy zawierający szereg komór, w których następują ruchy wirowe i zderzenia atomów wodoru i tlenu oraz ewentualnie innych atomów, na przykład substancji organicznej powoduje utworzenie mieszanki, w której stosunek wodoru do tlenu jest różny od stosunku 2:1, powodującego wybuch. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku ukazującym urządzenie do wytwarzania ciepła z mieszaniny wodoru i tlenu.

Urządzenie według wynalazku zawiera zespół do elektrochemicznego rozkładu wody na wodór i tlen, który zawiera zbiornik 1 podzielony na dwie komory 6, 8 ścianą 2 rozciągającą się od górnej pokrywy 3 do dołu. Między dolną krawędzią 4 ściany 2 i dnem 5 zbiornika 1 znajduje się szczelina.

Pierwsza komora 6 (po prawej stronie ściany 2) zawiera anodę 7, a druga komora 8 zawiera katodę 9. Połączenia elektryczne anody 7 i katody 8 wprowadzone są przez górną pokrywę 3 i w znany sposób połączone są do źródła prądu stałego, którego nie pokazano.

Dolne krawędzie anody 7 i katody 9 znajdują się powyżej dolnego końca 4 rozdzielającej ściany 2.

Od pierwszej komory 6 anody 7 jest odprowadzony przewód 11 tlenu, a od drugiej komory 8 katody 9 jest odprowadzony przewód 10 wodoru.

W przewodzie 10 zbiera się wodór, a w przewodzie 11 tlen. W związku z tym, że wodór jest wytwarzany w większych ilościach niż tlen, poziom cieczy 12 będzie różny w komorach pierwszej 6 i drugiej 8 ze względu na różnice ciśnień. Na przykład w drugiej komorze 8 woda ma poziom 13, a w pierwszej komorze 6 poziom 14.

Gdy poziom 13 obniża się tak, że elektrolit straci kontakt z katodą 9, proces elektrolizy jest przerywany, ale natychmiast rozpocznie się na nowo, gdyż na skutek przerwy zanika wytwarzanie wodoru i tlenu, co z kolei spowoduje spadek różnicy ciśnień.

167 622

W zbiorniku 1 korzystnie są umieszczone zawory 30, 31 wyrównujące ciśnienie, za pomocą których wyrównuje się ciśnienie w obydwu komorach 6, 8 w przypadku, gdy trzeba podtrzymać proces.

Na przewodach 10 i 11 znajdują się nastawne zawory, odpowiednio 15 i 16. Zamiast zaworów 15 i 16 zastosować można inne urządzenie regulujące. Nastawiając zawory 15 i 16 można regulować stosunek objętościowy wodoru do tlenu.

Zróżnicowane ilości wodoru i tlenu są wprowadzane do zespołu 17 do mieszania, w którym gazy najpierw przepływają przez spiralne przewody odpowiednio 18, 19. Jeden ze spiralnych przewodów 18, 19 jest lewoskrętny, a drugi prąwoskrętny. Przewody 18, 19 mają wylotowe końce 20 i 21 ustawione naprzeciw siebie w niewielkiej odległości, a między wylotowymi końcami 20 i 21 jest utworzony obszar 22, w którym strumienie dwóch gazów zderzają się ze sobą.

Końce wylotowe 20, 21 spiralnych przewodów 20, 21 korzystnie posiadają otaczające je tworzące kielich ścianki 23, 24.

W zbiorniku zespołu 17 korzystnie jest umieszczona inna substancja, która ma poziom 25. Substancję tę może stanowić amoniak, mocznik lub inna substancja organiczna, która reaguje z wodorem i/lub tlenem wylatującym z wylotowych końców 20 i 21.

W zespole 17 do mieszania uzyskuje się jednorodną mieszaninę, którą wprowadza się do zespołu przepływowego 26 w kształcie rury, która ma ukształtowanych szereg sferycznych komór 27 wzajemnie połączonych poprzez otwory 28. Otwory 28 ułożone kolejno w kierunku zespołu 29 do spalania mieszanki mają coraz mniejszą średnicę.

Wodór i tlen wytwarzany w zespole do elektrochemicznego rozkładu wody jest dostarczany do zespołu 17 do mieszania. Strumienie gazów przechodzą przez spiralne przewody 18, 19 ulegają zawirowywaniu i zderzają się po wyjściu z ich wylotowych końcówek 20, 21. Wskutek obecności substancji organicznej w obszarze 22 zespołu 17 następuje reakcja gazów z tymi substancjami. Mieszanka gazów jest przeprowadzana przez zespół przepływowy 26, w którym następuje dalsze mieszanie i zawirowywanie strumienia. W komorach 27 następuje zmiana składu cząsteczkowego gazu i uzyskuje się gaz o składzie HxO_y, w którym stosunek x/y jest różny od 2:1.

W urządzeniu według wynalazku temperatura płomienia na wylocie lub przy końcówce zespołu do spalania 29 wynosi 5273-6273K, a nawet może być wyższa. Wysokość temperatury zależy od obecności innych atomów, które mogą reagować z tlenem lub wodorem, takich jak węgiel, albo związków organicznych.

Cena 1,50 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wytwarzania ciepła z mieszaniny wodoru i tlenu, zawierające zespół do elektrochemicznego rozkładu wody na wodór i tlen, połączony odrębnymi, mającymi regulacyjne zawory, przewodami wodoru i tlenu z zespołem do mieszania wodoru i tlenu, który z kolei jest połączony z zespołem do spalania mieszanki, przy czym zespół do elektrochemicznego rozkładu wody zawiera zbiornik mający komorę anodową z anodą i komorę katodową z katodą, które to komory są oddzielone od siebie ścianą ustawioną na prawie całej wysokości zbiornika i mającą w sąsiedztwie dna zbiornika szczelinę znajdującą się w pobliżu dolnych końców katody i anody, znamienne tym, że pomiędzy zespołem (17) do mieszania wodoru i tlenu oraz zespołem (29) do spalania mieszanki jest umieszczony zespół przelotowy (26), mający kształt rury i posiadający szereg komór (27) połączonych pomiędzy sobą otworami (28).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komory (27) mają kształt sferyczny, a otwory (28) mają średnicę znacznie mniejszą od średnicy komór (27).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że otwory (28), ułożone kolejno w kierunku zespołu (29) do spalania mieszanki, mają coraz mniejszą średnicę.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół (17) do mieszania wodoru i tlenu ma obszar (22), w którym jest umieszczona substancja chemiczna, korzystnie organiczna, reagująca z wodorem i/lub tlenem.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że zespół (17) do mieszania wodoru i tlenu stanowi zbiornik posiadający wewnątrz przewód (18) wodoru i przewód (19) tlenu, przy czym wylotowe końce (20,21) przewodów (18,19) są umieszczone naprzeciw siebie w obszarze (22) zespołu (17) do mieszania.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że przewód (18) wodoru ma kształt spirali lewoskrętnej, a przewód (19) tlenu ma kształt spirali prawoskrętnej, których wlotowe końce (20, 21) są umieszczone w sąsiedztwie górnego końca zbiornika, a wylotowe końce są umieszczone w pobliżu dna zbiornika, poniżej wlotu do zespołu przelotowego (26).

   * * *