способ работы термогенератора

Формула изобретения

1. Способ работы термогенератора, включающий плазмоэлектролитическое воздействие на жидкость с получением водяного пара, водорода и кислорода, отличающийся тем, что плазмоэлектролитическое воздействие на жидкость - воду - производят в капиллярно-пористом гидрофильном материале, затем водород окисляют кислородом в среде полученного водяного пара с добавлением жидкой или(и) газовой фаз, количеством которой(ых) регулируют температуру смеси.

2. Способ работы термогенератора по п.1, отличающийся тем, что в капиллярно-пористом гидрофильном материале применяют вещество, адсорбирующее воду.

3. Способ работы термогенератора по п.1, отличающийся тем, что добавляемую фазу эжектируют получаемыми водородом, кислородом и водяным паром.

4. Способ работы термогенератора по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавляемой жидкой фазы применяют воду.

5. Способ работы термогенератора по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавляемой газовой фазы применяют инертный газ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам работы термогенераторов с непосредственным воздействием продуктов сгорания на нагреваемую среду. Предлагаемое изобретение может быть использовано для выработки тепловой энергии и подачи ее с помощью вырабатываемого теплоносителя потребителю.

Известен способ работы термогенератора, описанный в патенте РФ №2157862 С2, МПК 7 С 25 В 1/02, 9/00. Этот способ включает плазмоэлектролитическое воздействие на водный раствор щелочи или кислоты с получением из него парогазовой смеси.

Недостатком является использование растворов щелочи или кислоты, что приводит к их присутствию в получаемой парогазовой смеси и агрессивному воздействию на материалы термогенератора и системы потребления тепла. Кроме того, при реализации данного способа образуется взрывоопасная парогазовая смесь, содержащая водород и кислород.

Последний недостаток устраняется в способе работы термогенератора, описанного в патенте РФ №2157427 С1, МПК 7 С 25 В 1/06, С 02 F 1/46. Данный способ включает плазмоэлектролитическое воздействие на водный раствор щелочи или кислоты с получением из него кислорода и смеси водяного пара с водородом. Однако устранение одного недостатка (взрывоопасной кислородно-водородной среды) не исключает использование щелочи или кислоты, агрессивно действующие на материалы термогенератора и системы потребления тепла. К тому же при использовании в качестве теплоносителя смеси водяного пара и водорода теплопотребляющие системы необходимо выполнять из специальных материалов, стойких к наводораживанию. Эти недостатки уменьшают область применения данного способа. Кроме этого, затрачивается большое количество энергии на выполнение плазмоэлектролитического воздействия на жидкость и, как следствие, на получение теплоносителя с заданными температурными характеристиками.

Целью предлагаемого изобретения является снижение количества потребляемой энергии на выработку теплоносителя, уменьшение агрессивного действия теплоносителя на материалы термогенератора и теплопотребляющих систем, а также расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе работы термогенератора, который включает плазмоэлектролитическое воздействие на жидкость с получением водяного пара, водорода и кислорода, плазмоэлектролитическое воздействие на жидкость - воду - производят в капиллярно-пористом гидрофильном материале, затем водород окисляют кислородом в среде полученного водяного пара с добавлением жидкой или(и) газовой фаз, количеством которой(ых) регулируют температуру смеси.

В капиллярно-пористом гидрофильном материале применяют вещество, адсорбирующее воду.

Добавляемую фазу эжектируют получаемыми водородом, кислородом и водяным паром.

В качестве добавляемой жидкой фазы применяют воду.

В качестве добавляемой газовой фазы применяют инертный газ.

Производство плазмоэлектролитического воздействия на воду в капиллярно-пористом гидрофильном материале позволяет снизить электрическое напряжение разложения воды на водород и кислород за счет образования на границе твердая поверхность - жидкость так называемого двойного электрического слоя. Это уменьшает количество потребляемой энергии, исключает применение щелочей, кислот и солей, т.е. снижает химическую агрессивность теплоносителя на материалы термогенератора и теплопотребляющих систем.

Окисление водорода кислородом в среде водяного пара с добавлением жидкости или газа позволяет провести реакцию без взрыва, а тепловой энергией, выделяющейся при химической реакции, дополнительно повысить температуру теплоносителя и тем самым снизить количество потребляемой электрической энергии на его нагрев.

Применение в капиллярно-пористом гидрофильном материале вещества, адсорбирующего воду, интенсифицирует образование двойного электрического слоя и тем самым позволяет снизить величину напряжения разложения воды и количества потребляемой электрической энергии.

Эжектирование добавляемой жидкой или газовой фазы получаемыми водородом, кислородом и водяным паром интенсифицирует процесс их перемешивания, тем самым уменьшает вероятность взрыва в процессе окисления водорода кислородом и, как следствие, расширяет область применения данного способа.

Применение воды в качестве добавляемой жидкой фазы упрощает процесс получения тепла и, как следствие, расширяет область применения предлагаемого способа.

Применение инертного газа в качестве газовой фазы уменьшает химическую агрессивность среды.

Заявителю и авторам не известны из существующего уровня техники способы снижения количества потребляемой энергии на выработку теплоносителя, уменьшения агрессивного действия теплоносителя на материалы термогенератора и теплопотребляющих систем, а также расширения области применения подобным образом.

Способ осуществляется в термогенераторе, представленном на чертеже.

Термогенератор состоит из корпуса 1, внутри которого коаксиально расположены два электрода 2 и 3 с клеммами 4 и 5. Между электродами 2 и 3 располагается капиллярно-пористый гидрофильный материал 6. Между корпусом 1 и электродом 2 находится диэлектрик 7. В корпусе 1 имеются патрубки 8 и 9 соответственно для подачи воды и дополнительной жидкой или газовой фазы, эжекционный смеситель 10, сопло 11, патрубок 12 для выхода теплоносителя.

Работа термогенератора производится по предлагаемому способу следующим образом.

В термогенераторе на клеммы 4 и 5 подают электрическое напряжение и между электродами 2 и 3 производят плазмоэлектролитическое воздействие на воду с выделением водяного пара и водорода на центральном электроде 3, а кислорода - на периферийном электроде 2. Плазмоэлектролитическое воздействие на жидкость - воду - производится в капиллярно-пористом гидрофильном материале 6, в котором применено вещество, адсорбирующее воду, например молекулярные сита. Полученный водород, истекая из центральной приэлектродной зоны, окисляется кислородом, истекающим из периферийной приэлектродной зоны. Окисление производится в среде полученного водяного пара, который истекает вместе с водородом и с добавленной через патрубок 9 жидкой или газовой фазой. В качестве добавляемой жидкой фазы применяют воду. Вода эжектируется полученными водородом, кислородом и водяным паром, истекающими из сопла 11. В эжекционном смесителе 10 происходит интенсивное перемешивание и окисление водорода кислородом в пароводяной среде. В результате реакции окисления получается нагретый теплоноситель, состоящий из водяного пара или горячей воды. Температура теплоносителя и его фазовое состояние регулируется количеством подаваемой воды. Полученный высокотемпературный теплоноситель подается через патрубок 12 потребителю тепла.

В качестве теплоносителя применяют также инертный газ, например азот, который в смеси с водяным паром, получаемым после реакции окисления, служит теплоносителем в системах потребления тепла, где не допускается применение жидкости.

По сравнению с ближайшими аналогами при работе теплогенератора по предлагаемому способу количество потребляемой энергии на выработку теплоносителя снижается в 1,24 раза, полностью исключается агрессивное действие теплоносителя на материалы термогенератора и теплопотребляющих систем, а также расширяется область применения вследствие исключения применения щелочей и кислот.

ПРИМЕР.

Расход воды, подводимой по патрубку 8	0,3 л/ч
Напряжение на электродах	2-200 В
Количество затрачиваемой электроэнергии	1 кВтч
Теплоноситель	вода, водяной пар, пароводяная смесь
Максимальная температура теплоносителя	1800°С
Минимальная температура теплоносителя	50°С
Минимальный расход теплоносителя	0,5 л/ч
Максимальный расход теплоносителя	28 л/ч