УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛА

Использование: в устройствах для генерирования тепла посредством электрохимического процесса разложения воды на водород и кислород. Сущность изобретения: водород и кисло-род в результате разложения смешивают в заданном соотношении, и смесь гомогенизируется, после этого гомогенизированную смесь в ряде камер завихрения и столкновения потоков подвергают изменения молекулярного состава до её входа в горелку или камеру горения. До сжигания и изменения молекулярного состава водород и/или кислород могут вступать в ре-акцию с атомами других соединений. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для генерирования тепла, содержащим аппарат для электрохимического разложения воды для водорода и кислорода соответственно, причем каждый снабжен регулирующим средством, например клапаном, средство для смешения во-дорода и кислорода в заданном соотношении, а также горелку или камеру горения для смеси.
Устройства этого типа известны.
Известно, что при разложении воды, при котором вода превращается в электролит при добавке, например, NaOH и посредством приложения электрического потенциала между ано-дом и катодом образуется водород и кислород.
Водород и кислород, которые образуются таким электрохимическим способом, хранят в резервуарах в газообразном или сжиженном состоянии, а затем их используют для горения, привода турбин, двигателей, ракет и т.п.
Известно, что энергия, необходимая для разложения воды на водород и кислород, в принципе та же, что и энергия, которая образуется, если применяют два газовых компонента и их сжигают, а в качестве продукта горения получают воду.
Именно в результате этого энергетического баланса только водород и кислород приме-няют в качестве горючих газов в тех случаях, когда эффективность имеет незначительное значение или совсем не имеет значения. Это является причиной, объясняющей то, почему устройство для электрохимического разложения воды представляет собой устройство, распо-ложенное отдельно и часто на расстоянии от устройства, в котором два газа используют в ка-честве воспламеняющихся газов.
Целью изобретения является создание такого устройства, которое можно эффективно применять и которое имеет удивительные эффекты.
Эта цель достигается тем, что устройство представляет собой систему, в которой аппа-ратом для электрохимического разложения воды является ванна с отделениями для анода и катода, причем эти отделения разделены стенкой, которая проходит по всей длине ванны и имеет щель или отверстие в днище, либо вблизи днища ванны и на или под нижним концом анода и/или катода, причем анод и катод соответственно проходят вниз в каждом соответ-ствующем отделении, трубопроводы для кислорода и воздуха расположены вниз по течению от регулируемых средств регулирования, проходят в смесительное устройство такого типа, в котором два потока кислорода и водорода соответственно сталкиваются друг с другом в фор-ме турбулентных потоков, в результате образуется однородная смесь, причем вниз по тече-нию от смесительного устройства расположено устройство, имеющее ряд камер завихрения и столкновения потоков, соединенных между собой узкими каналами, внутри которых молеку-лярный состав изменяется в отношении НхОy, где х и/или у отличаются от х = 2 и у = 1.
Таким образом, в соответствии с изобретением в качестве устройства для генерирования тепла предложена единая система, в которую подают воду в качестве исходного материала и пропускают электрический ток для осуществления электролитического процесса, который известен, причем устройство подает пламя из его выходного конца или оно входит в камеру сжигания, например в камеры сжигания в двигателях внутреннего сгорания.
Для регулирования соответствующего отношения смеси средства регулирования в тру-бопроводах для кислорода и водорода соответственно регулируют с учетом количества про-изведенного кислорода и водорода, количество которых изменяется. Благодаря наличию стенки, разделяющей два отделения, и различные в количестве производимого водорода и кислорода уровни жидкости в соответствующих отделениях являются различными. Обычно количество водорода будет выше, например, в два раза, чем количество кислорода, таким об-разом, уровень жидкости в отделении, в котором образуется кислород, т.е. в анодном отделе-нии, повышается, тогда как уровень жидкости в отделении для производства водорода, кото-рым является катодное отделение, понижается.
Благодаря тому, что разделительная стенка оканчивается на небольшом расстоянии от днища или имеет одно или несколько отверстий и благодаря тому, что электроды на проходят вниз за нижнюю кромку разделительной стенки, электрический ток автоматически прерыва-ется, как только уровень жидкости в одном из отделений понизится настолько, что прервется контакт с одним из электродов.
Это приводит к срабатыванию автоматического регулятора, поскольку внутри электро-химического аппарата создается перепад давления, связанный с регулированием клапанов в трубопроводах для водорода и кислорода, которые регулируют так, что два газа смешиваются.
В устройстве, которое смешивает и гомогенизирует смесь, предусмотрены меры предо-сторожности во время гомогенизации для исключения образования взрывчатых смесей во время прохождения потока через устройство. В упомянутом устройстве возможна реакция с другими соединениями.
В камерах завихрения и столкновения потоков, которые следуют вниз по течению и расположены между смесительным устройством и горелкой, происходит окончательное из-менение в составе смеси.
Что точно происходит при этом неизвестно, однако пламя создает температуры, которые намного превышают температуру 2700°С пламени горения, которая образуется, когда водо-род и кислород сжигают обычным способом. Пламя на выходе или из отверстия горелки мо-жет иметь температуру 5000-6000°С и выше. На уровень такой высокой температуры влияет присутствие или отсутствие других атомов, которые вступают в реакцию с кислородом или водородом, например, атомы углерода или других органических соединений.
Допустим, что в ряде камер завихрения и столкновения потоков атомы водорода и кислорода другие атомы, например, углерода образуют комбинации атомов, которые отлича-ются от отношения двух атомов водорода к атому кислорода.
На чертеже изображено предлагаемое устройство.
Устройство в соответствии с изобретением было изготовлено в качестве прототипа дей-ствует.
Электрическая энергия, которую применяли в этом прототипе, равнялась 500 Вт, например, примерно 12 В и 50 А.
Образующееся пламя было способно испарять чистый вольфрам, который имеет темпе-ратуру испарения свыше 5600°С.
Устройство содержит ванну 1, разделенную на два отделения стенкой 2, которая от верхней крышки 3 проходит вниз, имея ее нижнюю кромку 4 на расстоянии от днища 5 ван-ны 1.
Из указанных отделений, отделение 6 (на правой стороне стенки 2) содержит анод 7, то-гда как другое отделение 8 содержит катод 9.
Электрические соединения для анода и катода направлены через верхнюю крышку 3 и соединены известным способом с источником постоянного тока (не показан).
Нижние концы анода 7 и катода 9 соответственно расположены над нижним коном 4 разделительной стенки 2.
Трубка 10 собирает водород, а трубка 11 кислород. Поскольку водорода производят обычно больше, чем кислорода, то уровень 12 жидкости будет изменятся из-за перепада дав-ления в соответствующих отделениях 6, 8 и, например, в отделении 8 он будет на линии 13, а в отделении 6- на уровне линии 14.
Как только уровень 13 понизится настолько, что потеряется контакт с катодом 9, элек-тролитический процесс прервется, однако он сразу же качнется, поскольку из за прерывания процесса генерирования водорода и кислорода он прекратится и, следовательно, перепад дав-ления уменьшится.
Трубопроводы 10 и 11 имеют регулируемые клапаны 15 и 16 соответственно. Вместе клапанов можно применять другие средства регулирования. Посредством регулирования клапанов 15 и 16 можно получить объемное отношение между водородом и кислородом.
В смесительную камеру 17 подают различное количество газов, которые сначала прохо-дят через змеевики 18 и 19 соответственно, причем змеевики, один из которых левосторон-ний а дугой правосторонний, имеют выходные концы 20 и 21, которые расположены проти-воположно друг другу и на коротком расстоянии друг от друга, таким образом, между выход-ными концами 20 и 21 образуется пространство 22, в котором два потока сталкиваются друг с другом.
Выходные концы могут быть окружены чашеобразными стенками 23 и 24 соответ-ственно для образования вихревой камеры.
В ванне 17 может присутствовать другое вещество, обозначенное линией 25 уровня, ко-торым может быть аммиак, мочевина или другое органическое соединение, которое может вступать в реакцию с водородом и/или кислородом, выходящими из концов 20 и 21.
В устройстве 17 образуется однородная смесь, которую подают в последнее устройство 26, имеющее форму трубы, внутри которой образован ряд сферических камер 27, сообщаю-щихся между собой через отверстия, например 28, которые могут уменьшаться в диаметре в направлении вниз по течению к горелке 29.
Ванна 1 может иметь клапаны, например, 30 и 31, для уравнения давления. Посредством этих клапанов может достигаться уравнения давления между двумя отделениями в том слчае, если необходимо поддерживать протекание процесса.

Патент США № 4161657, кл. F 03 C 7/02, 1979.