RU42877U1

RU42877U1 - PLASMODYNAMIC STEAM GENERATOR

Info

Publication number: RU42877U1
Application number: RU2004127106/22U
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Великодный; В.Г. Гришин; А.В. Еремеев; Л.К. Никитенко; Ю.Г. Яновский
Original assignee: Институт прикладной механики РАН; Великодный Василий Юрьевич; Гришин Владимир Геннадьевич; Еремеев Андрей Владимирович; Никитенко Леонид Константинович; Яновский Юрий Григорьевич
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2004-12-20

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к энергетике, в частности, к локальным энергетическим установкам, и может быть использована для экономичной генерации перегретого водяного пара высокого давления. Плазмодинамический парогенератор содержит герметичный корпус, в котором расположены катод и анод, ограничивающие геометрию объемнодиффузного разряда, и дополнительный поджигающий электрод в изолирующей оболочке, корпус снабжен торцевыми верхней и нижней крышками с герметизирующими прокладками, в нижней крышке выполнено отверстие для установки арматуры и пористой мембраны -диспергатора для подачи сжатого воздуха, а в верхней крышке установлен колпак для крепления катода и установки форсунки для вывода горячего пара, кроме того, в корпусе выполнены отверстия для впуска воды, установки дополнительного электрода в изолирующей оболочке и контроля давления и температуры внутри реакционной камеры, на анод, катод и дополнительный электрод подается электропитание. The proposed utility model relates to energy, in particular, to local power plants, and can be used for the economic generation of superheated high pressure steam. The plasma-dynamic steam generator contains a sealed housing in which a cathode and anode are located, which limit the geometry of the volume diffusion discharge, and an additional ignition electrode in the insulating shell, the housing is equipped with end upper and lower covers with sealing gaskets, a hole for installing valves and a porous disperser membrane is made in the lower cover for supplying compressed air, and in the upper cover there is a cap for attaching the cathode and installing a nozzle for removing hot steam, in addition, in Pus has holes for water inlet, installation of an additional electrode in the insulating shell and control of pressure and temperature inside the reaction chamber, power is supplied to the anode, cathode and additional electrode.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к энергетике, в частности, к группе локальных энергетических установок и может быть использована для экономичной генерации горячего водяного пара высокого давления.The proposed utility model relates to energy, in particular, to the group of local power plants and can be used for the economic generation of high-pressure hot water vapor.

Известен плазмоэлектролитический реактор, который выделяет энергию, содержащуюся в нагретой воде, водяном паре разной температуры, атомарном и молекулярном водороде, кислороде, озоне, световом излучении, шуме и высокочастотном электрическом токе. (Ф.М.Канарев. Водам - новый источник энергии. Краснодар 1999. с.135-136). Реактор включает в себя корпус из фторопласта или оргстекла, анод из титана, покрытого окисью рутения или просто из титана, полый катод, изготовленный из молибдена. Площади рабочих поверхностей анода и катода подбираются так, чтобы плотность тока на катоде в несколько десятков раз превышала плотность тока на аноде. Расстояние между катодом и анодом должно составлять 8-10 см. Однако эффективность этого реактора недостаточна для его практического применения в качестве локальной энергетической установки. Кроме того, для работы для работы устройства необходимо чтобы рабочая жидкость была достаточно сильным электролитом, что ограничивает области применения этого реактора.Known plasma electrolytic reactor, which releases the energy contained in heated water, water vapor of different temperatures, atomic and molecular hydrogen, oxygen, ozone, light radiation, noise and high-frequency electric current. (F.M.Kanarev. Water - a new source of energy. Krasnodar 1999. p.135-136). The reactor includes a housing made of fluoroplastic or plexiglass, an anode of titanium coated with ruthenium oxide or simply titanium, a hollow cathode made of molybdenum. The areas of the working surfaces of the anode and cathode are selected so that the current density at the cathode is several tens of times higher than the current density at the anode. The distance between the cathode and anode should be 8-10 cm. However, the efficiency of this reactor is insufficient for its practical use as a local power plant. In addition, to work for the operation of the device, it is necessary that the working fluid be a sufficiently strong electrolyte, which limits the scope of this reactor.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является установка генерации пара Игра 3/3, основным элементом которой является реактор, в корпусе которого выполнен катодно-анодный промежуток, в котором создается электрической поле, через который пропускается вода, превращаясь в парообразное состояние (В.Г.Гришин, А.Д.Давыдов. Плазмодинамический реактор для нейтрализации протонов и дейтронов в природной воде. В сборнике: Холодная трансмутация ядер. Материалы 9^й Российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов. Дагомыс. Сочи. 30.09-07.10. 2001 года. Москва-2002, прототип). Недостатком этого устройства является то, что ее конструкция не доведена до состояния, позволяющего применять его в качестве локальной энергетической установки с приемлемой для практики эффективностью.Closest to the proposed utility model is the Game 3/3 steam generation unit, the main element of which is a reactor, in the casing of which there is a cathode-anode gap in which an electric field is created through which water is passed, turning into a vapor state (V.G. . Grishin, A.D.Davydov plasmodynamic reactor for neutralization of protons and deuterons in natural water in the collection. cold nuclear transmutation Materials 9 ^th Russian conference on cold nuclear transmutation of chemical elements.. agomys. Sochi. 30.09-07.10. 2001. Moscow 2002, a prototype). The disadvantage of this device is that its design is not brought to a state that allows it to be used as a local power plant with efficiency acceptable for practice.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу экономичного получения перегретого пара высокого давления. Поставленная техническая задача решается тем, что в плазмодинамическом парогенераторе, содержащим диэлектрический герметичный корпус с арматурой для подачи воды, воздуха и выпуска пара, в котором установлены катод и анод, соединенные с источником электропитания, в корпусе парогенератора дополнительно установлен блок предварительной активации воды The proposed utility model solves the technical problem of economically producing superheated high pressure steam. The stated technical problem is solved in that in a plasma-dynamic steam generator containing a dielectric hermetic casing with valves for supplying water, air and steam, in which a cathode and anode are connected to the power supply, an additional preliminary water activation unit is installed in the casing of the steam generator

посредством барботирования через пористую мембрану - диспергатор с возможностью непосредственной подачи воды на поверхность мембраны - диспергатора под напором через трубку, в корпусе парогенератора установлен также поджигающий электрод, заключенный в электроизолирующую оболочку и соединенный с импульсным источником электропитания, диэлектрический корпус снабжен торцевыми верхней и нижней крышками с герметизирующими прокладками, при этом в верхней крышке установлен колпак для крепления катода и сопла для вывода горячего пара, в нижней крышке выполнено отверстие для установки пористой мембраны - диспергатора и арматуры для подачи сжатого воздуха.by bubbling through a porous membrane - dispersant with the possibility of direct water supply to the surface of the membrane - dispersant under pressure through a tube, an ignition electrode is also installed in the body of the steam generator, enclosed in an electrically insulating shell and connected to a switching power supply, the dielectric housing is equipped with end upper and lower covers with sealing gaskets, while in the upper cover there is a cap for attaching the cathode and nozzle for the output of hot steam, in neither It cover an opening to install the porous membrane - dispersant and valves for supplying compressed air.

Такое выполнение плазмодинамического парогенератора позволяет повысить экономичность производства горячего пара высокого давления за счет того, что, во-первых, в микропористой воде существенно упрощается инициация объемнодиффузного разряда за счет существенного снижения экстратоков в начальный период времени, во-вторых, микропористая вода за счет взрыва перегретых пузырьков существенно понижает потребляемую электрическую мощность в стационарном режиме, улучшает условия стабилизации разряда, и в-третьих, положительное влияние на рост коэффициента полезного действия оказывает фактор полного сжигания водорода, образовавшегося в процессе электролиза воды, имеющего место во время работы генератора. Общее снижение потребляемой электрической мощности, а также факт полного дожигания водорода увеличивают, кроме того, безопасность при длительной эксплуатации устройства. Вместе взятые, эти особенности позволяют построить экономичные, безопасные и компактные парогенераторы в широчайшем диапазоне мощности производства пара.This embodiment of a plasma-dynamic steam generator makes it possible to increase the efficiency of production of high-pressure hot steam due to the fact that, firstly, in microporous water, the initiation of volume diffusion discharge is significantly simplified due to a significant reduction in extracurrents in the initial period of time, and secondly, microporous water due to an explosion of superheated bubbles significantly reduces the consumed electric power in stationary mode, improves the conditions for stabilization of the discharge, and thirdly, a positive effect on p The coefficient of complete combustion of hydrogen generated during the electrolysis of water that takes place during the operation of the generator has a coefficient of efficiency. The general reduction in the consumed electric power, as well as the fact of the complete afterburning of hydrogen increase, in addition, the safety during long-term operation of the device. Taken together, these features make it possible to build economical, safe and compact steam generators in the widest range of steam production capacity.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, представленной на фиг.1. Плазмодинамический парогенератор содержит герметический корпус 1, в котором размещены катод 2 и анод 3, ограничивающие геометрию объемнодиффузного разряда, а также дополнительны поджигающий электрод 4 в изолирующей оболочке 5, изготовлены и технически оформлены отверстия для впуска воды 6, для установки дополнительного электрода 4 в изолирующей оболочке 5, а также для контроля давления и температуры внутри реакционной камеры, корпус 1 снабжен торцовыми нижней 7 и верхней 8 крышками с герметизирующими прокладками 9 и 10 соответственно, причем в нижней крышке 7 предусмотрено отверстие 11 для установки пористой мембраны 12 и арматуры для подачи сжатого воздуха, а в верхней крышке 8 предусмотрена установка колпака 13 для крепления катода 2 и установки сопла 14 для вывода горячего пара, на электроды 2, 3, 4 подается электропитание с источников 15 и 16 соответственно.The essence of the proposed utility model is illustrated by the scheme shown in figure 1. The plasma-dynamic steam generator contains a hermetic casing 1, in which a cathode 2 and anode 3 are placed, which limit the geometry of the volume diffusion discharge, and also an additional ignition electrode 4 in the insulating shell 5, holes for water inlet 6 are made and technically designed to install an additional electrode 4 in the insulating shell 5, and also to control the pressure and temperature inside the reaction chamber, the housing 1 is provided with end caps 7 and upper 8 covers with sealing gaskets 9 and 10, respectively, and a hole 11 is provided in the bottom cover 7 for installing the porous membrane 12 and fittings for supplying compressed air, and in the top cover 8, a cap 13 is provided for attaching the cathode 2 and a nozzle 14 for outputting hot steam, power is supplied to the electrodes 2, 3, 4 from sources 15 and 16, respectively.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

В область разряда между катодом 2 и анодом 3 под давлением и одновременно в соответствии с заданной стехиометрией подаются вода и сжатый воздух, в результате чего межэлектродное пространство оказывается заполненным микропористой водой с объемным газосодержанием 0.1≤φ≤0.95 После этого на поджигающий электрод 4 на короткое время подается электропитание с источника 15, которое инициирует развитие объемнодиффузионного разряда, затем, перед снятием напряжения с поджигающего электрода, электропитание с источника 14 подается на основные электроды 2 и 3 и разряд переходит в самоподдерживающую фазу. При этом водновоздушная гетерогенная смесь, являясь средой развития разряда, переходит в иное состояние, образуя сложный очень динамичный конгломерат водяного пара, воздуха, продуктов электролиза воды и ионизации воздуха. Одновременное присутствие в одной очень активной среде большого количества свободного водорода и переизбытка кислорода воздуха образуют идеальные условия для полного выжигания водорода в экзотермической реакции кислорода и водорода, что вносит дополнительную энергию в процесс парообразования.Water and compressed air are supplied to the discharge region between the cathode 2 and anode 3 under pressure and at the same time in accordance with a given stoichiometry, as a result of which the interelectrode space is filled with microporous water with a volumetric gas content of 0.1≤φ≤0.95. Then, on the ignition electrode 4 for a short time power is supplied from source 15, which initiates the development of a volume diffusion discharge, then, before stress is removed from the ignition electrode, power is supplied from source 14 to main electrical 2 and 3, and the discharge passes into a self-sustaining phase. At the same time, the air-water heterogeneous mixture, being the medium for the development of the discharge, goes into a different state, forming a complex very dynamic conglomerate of water vapor, air, water electrolysis products and air ionization. The simultaneous presence in a very active medium of a large amount of free hydrogen and an excess of oxygen in the air form ideal conditions for the complete burning of hydrogen in the exothermic reaction of oxygen and hydrogen, which introduces additional energy into the process of vaporization.

По сравнению с установками, реализующими объемнодиффузионный разряд в воде и электролитах, предлагаемый плазмодинамический парогенератор обладает не только повышенными экономическими показателями, но и является предельно безопасным устройством прежде всего за счет полного внутреннего выжигания свободного водорода и пониженной мощности разряда.Compared to installations that realize volume diffusion discharge in water and electrolytes, the proposed plasma-dynamic steam generator not only has improved economic performance, but is also an extremely safe device, primarily due to the complete internal burning of free hydrogen and reduced discharge power.

Claims

A plasma-dynamic steam generator containing a dielectric tight casing with valves for water supply and a nozzle for releasing steam, in which a cathode and anode are connected to a power source, characterized in that the unit for preliminary activation of water is additionally installed in the casing of the steam generator by sparging through a porous membrane - dispersant with the possibility of direct supply of water to the surface of the membrane - dispersant under pressure through a tube, also installed in the body of the steam generator an annealing electrode enclosed in an insulating shell and connected to a switching power supply, the dielectric body is equipped with end caps of the upper and lower covers with sealing gaskets, while a cap for mounting the cathode and a nozzle for discharging hot steam is installed in the upper cover, an opening for installation is made in the lower cover porous membrane - dispersant and fittings for supplying compressed air.