Газогенератор газа

 

Изобретение относится к конструкции газогенератора для получения селективных газов, например водорода, кислорода, азота и других, путем химической реакции взаимодействия газообразующих реагентов и смешения реагентов при равномерной генерации газа и улучшения выхода газа. Генератор газа содержит капсулы с жидким реагентом, которые размещены внутри твердого реагента в виде правильной упаковки, например октаэдрической, со свободным пространством между капсулами, определяемым стехиометрией химической реакции. В нижний слой введены демпфирующие капсулы, наполненные нейтральным газом, например азотом. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.

(51) 4 В 01 J 7/00

М;«%3««A!I ! (МЫ«.,".:;:.-.йЕi «!И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ устройство для инициации начала реакции, например пороховой заряд (.

В другом противоположном торце размещается слой амортизирующих капсул 7, заполненный инертным газом. Амортизирующие шарики могут размещаться также внутри слоя реагентов для регулирования газовыделения.

Генератор работает следующим образом.

Жидкий реагент заключается в капсу лы 2, которые изготовлены из термонестойкого материала (например, полиэтилен, полист««рол). Капсулы 2 с жидким реагентом размещаются в корпусе 1 в определенном порядке (по определенному типу упаковки) с тем, чтобы свободное пространство между ними бьн«о достат««««««м (но не чреэ— ъ мерным) для размен«ения необхол«.— мого количества твердого реагента 3.

Инициирование реакции проводится тепI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4370668/23-26 (22) 27.01.88 (46) 30.11.89. Вюл. «!" 44 (72) В.И. Волков, M.Þ. Волков, М.А, Утемесов, H.A. Шандаков и Г.Г. Сакович (53) 66.041.222 (088.8) (56) Патент США N 3313598, кл. В 01 J 7/00, 1965.

Авторское свидетельство СССР !! 580892, кл. В 01 J 7/00, 1975. (54) ГАЗОГЕНЕРАТОР ГАЗА (57) Изобретение относится к конструкции газогенератора для получения селективных газов, например водороИзобретение относится к конструкции газогенератора газа для получения селективных газов, например водорода, кислорода, азота и др., путем химической реакции взаимодействия газообразующих реагентов и может быть использовано в химической технологии и других отраслях народного хозяйства, где существует необходимость в автономных источниках газов.

Целью изобретения является равномерная генерация газа и увеличение выхода газа путем улучшения смешения реагентов.

На чертеже приведена принципиальная схема газогенератора.

Газогенератор состоит из корпуса

1, внутри которого размещень« капсулы

2 с жидким реагентом, между капсулами размещен твердый реагент 3. С одной стороны корпуса 1 размещены штуцер для выхода газа 4, Фильтр 5 и

ÄÄSUÄÄ 1524912 А1 да, кислорода, азота и др., пу«ем химической реак««««««вэаимодейств «я гаэообраэующих реагентов и смешен«.я реагентов при равномерной ге ««ера ц««и газа и улучшения выхода газа. Гe««ератор газа содержит капсулы с жидким реагентом, которые размещены внутри твердого реаге««1 а н ниде правильной упаковки, например октаэдрическои,со свободным пространством между капсулами, апределяе ««.«r« стехиометрией химической реакц«нн. В нижний cëî««ввгде ны демпфирую«ние капсулы, нано I««енные нейтральным га ом, например аз том., э,п. Ф-лы. 1 ил.

1524912

81я+. с = 0,2 мм

Ч = — Р 1 44см (( м Э

Я= 0,74.

3 1/2

1iБО, + 4Н г

1 iBH 4 ь 2Н,О

Б зтс1ч с суч

100 г воды трс

11Г1Ь1а ЕМ V.»

БнУтР с 111111Й

-1 = 1 си лоным способом, например пороховым зарядом 6, или кратковременным электрическим нагревом металлической спирали. При этом происходит разрушение одной или нескольких капсул с жидким реагентом, который вступает в реакцию с твердым реагентом, За счет выделяющегося тепла экзотермической реакции температура н месте реакции рез-10 ко повышается, что приводит к расплавлению и термической деструкции стенок капсул соседнего слоя и процесс приобретает характер, аналогичный процессу горения, например, смесевого твердого топлива. Разрушению капсул также способствует повышение данления в зоне реакции эа счет выделяюще1 ося газа. Выделяющийся газ через фильтр 5 отводится н штуцер 4. При достаточной высоте слоя гранул (при высоте больше диаметра корпуса) максимальное давление будет в зоне реакции, поскольку в данном случае давление газон аналогично поршню и это давление ураннонешивается силами трения гранул о стенки корпуса. Одна«о, когда процесс генерации газа подходит к концу и высота слоя гранул станет сравнима с диаметром корпуса, давление на торцовый слой гранул резко возрастет и может превысить допустимое. Это может привести к нозникнонению второго очага реакции и даст эффект хлопка н конце цикла, при этом данление н корпусе возрасI aeт выше среднего.)(ля того, чтобы избежать это, в торце корпуса, противоположном выходному штуцеру, размещается один или несколько рядов капсул 7 с генерируемым пли инертным газом (например, азотом или аргоном).

1семг1фирующие ряды капсул могут помешаться и внутри слон реакционноспособных капсул, когда это необходимо для регулиро1за11ия скорости реакции.

Пример ° Гибридный газогенератор. В качестве реакции выделения водорода прин11чаем реакцию разложения I 1БН 4 но, .1,.>11 в 11pIIc yrc твии с ОРци нений Со (I I): а но с-техиоме1р1111 ва буетсся h l г 11 ВН . 11011— з 55 .II I 1- 1 -/, 13

l 1Н = () 681 /c ÷, I,II, IIIс I jI III if)11КОВ <: f411, I1IÈ

i 1i 1, f в с ч11тыва Рм ГI>! IIII11II y оболочки шариков. Примем материал полиэтилен ПЭ!1Д (ГОСТ 16338-77) с пределом прочности при растяжении fh)=

21-25 MIIa. В этом случае при давлении р = 10 атм = 1О Па, толщина стенки будет:

S „„= pR/(2 цГ6)- 0,5 р), где R = d/2.

Для сферы = 1. В системе СИ

10 . 0 5.10-з

2.1.21.10 — 0,5 10 . — 0,12 10 9 м 0,12 мм.

Принимаем добавку на технологические причины с = 0,08 мм. Тогда расчетная толщина стенки шарика составит и диаметр шарика наружный D = 1,4 см.

Объем, занимаемый шариком

Принимаем октаэдрическую упаковку, при этом объем, занимаемый шариками следующий:

Свободный объем мескду шариками

1 — Я = 0,26.

Тогда объем порошка, приходящийся на 1 шарик, 1,44 0,26

V IIoð 0 74 0,51 см .

При насыпном весе р„= 0,681 г/см масса порошка m 11 = 0,34 r, Масса воды н 1 шарике m< = 0,52 r. Таким образом, при эктаэдрической упаковке массы порошка и ноды практически соответствуют стехиометрии.

B приведенном примере основным разрушающим фактором будет тепловое воздействие. При давлении 10 атм о температура кипения воды равна 180 С, н то же время температура плавления полиэтилена низкого давления равна о, 120-125 0. Поскольку температура в

1524912 зоне реакции LiBH с водой достигает

300-400 С, всегда возможен местный перегрев стенок капсулы и местное расплавление, которое приводит к вы5 теканию воды и дальнейшему протеканию реакции.

Изменить скорость реакции и, соответственно, скорость выделения водорода можно различными способами,на- 1О пример заменив материал стенок капсул (например, полиэтилен на полистерол), увеличив или уменьшив толщину стенок капсулы, изменив тип упаковки или форму гранул с жидким реагентом.

Предложенная конструкция газогенератора обеспечивает равномерный расход газа в течение всего цикла генерации и повышает полезный выход газа при сохранении его автономности. 2О

Генератор может работать в условиях невесомости и запуск его возможен дистанционный. Проведение реакции генерации газа послойно позволяет значительно снизить общий вес генератора 25 эа счет снижения веса корпуса по сравнению с генератором импульсного типа, Ф о р м ул а и э о б р е т е н и я

1. Газогенератор газа, содержащий капсулы с жидким реагентом, твердый реагент, инициирующий механизм и патрубок для отвода газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью равномерной генерации газа и увеличения выхода газа за счет улучшения смешения реагентов, капсулы с жидким реагентом размещены внутри твердого реагента в виде правильной октаэдрической упаковки.

2. Газогенератор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что он снабжен дополнительными слоями демпфирующих капсул, наполненных нейтральным газом и расположенных под капсулами с твердым реагентом.