Проектиране на плазмено-електрохимични генератори на топлинна енергия

Разработване на проект "Плазмено-електрохимични генератори на топлинна енергия"

IL Klykov, S.V. Copernicus, N.V. Schavruk.

Научни съветници - Yu.A. Попов, доктор на техническите науки професор, В.Г. Гришин, инженер Институт по инженерна физика в Москва (Държавен университет) Международен научен и технологичен парк "Технопарк в Москва", научна група "DIAMOND-MIFI"

Извършва се първият етап от научноизследователската и развойна дейност "Развитие на плазмено-електрохимични генератори на топлинна енергия". Представени са демонстрационни проби на парогенераторите IGRA -3/2 и GAME 3/3. Изработени са схеми "Автоматични електрически водогрейни котли GAME - 10 и Game - 12". Разработена е програма за производство на прототип на водороден генератор от марката Igra - 5.

1. Въведение

В края на 2001 г. беше предложен нов иновационен проект за използване на плазмено-електрохимични процеси за производство на топлинна енергия в три типа техническо проектиране [1]: отоплителна инсталация, експресен генератор на пара и водороден генератор. С оглед на очаквания голям обем работа, студентското тяло беше разширено, като Измиран (И.Н. Базутов) и ИПИМ РАС (Великден) бяха поканени да си сътрудничат. Това даде възможност да се осигури разработването на проекта с необходимите научни разработки [2, 3, 4] и да се подготви научна и техническа база за осигуряване на развитието на очакваното финансиране.

В същото време е необходимо да се установи, че не е имало съществени пробиви през последната година. Изработено от авторите на ROC за използването на топлинни ефекти атомни и ядрени процеси, протичащи в plasmodynamic (PD) реактор, основна част е хипотези комплекс разработени в резултат на експериментални и аналитични синтез [5] до няколко стотин различни изследвания за 200-годишен период развитие "Плазма електрохимия" - науката все още няма официален статут.

2. Демонстрационни проби на парогенераторите.

Принципът на "извличане" на наситени водни пари на всички параметри от сфероидната обвивка на катодната плазма е описан от авторите в [6]. Демонстрационни мостри парогенератори, произведени от ОП шаблон лабораторна проба 3/1, създадени в резултат на изследователската работа на стол "Физика на плазмата" MEPHI.

2.1. Парогенератор тип партида GAME 3/2.

Парогенераторът се прави въз основа на термос неръждаема стомана 4 дм 3. Отправна произведен от Gulf него до 3 dm3 чешмяна вода, специалната капак затваряне и връзката с напрежение 220V захранване. Не повече от 2 минути от пластмасовата тръба, излизаща от капака, пара преминава към потребителя с налягане до 0,2 MPa (температура - 390 К). При мощност от 2 kW (ток 10А), парогенераторът генерира поне 3 кг пара за час. Захранващото устройство се състои от диоден мост и лабораторен автотрансформатор с регулирано изходно напрежение в обхвата от 0-250V при токова мощност до 10А.

Парогенераторът IGRA-3/2 бе демонстриран в международния индустриален салон "Archimedes 2002". Понастоящем се работи за подобряване на захранващия блок, проектиране на ADC и създаване на демонстрационна проба Igra-3 / 2U на базата на сифон с корпус от неръждаема стомана от твърдо тяло.

2.2. Непрекъснат парогенератор GAME 3/3.

Тъй като този парогенератор е свързан постоянно с обществено водоснабдяване, капацитетът му е 2-инчов тръбопровод от неръждаема стомана. На двата края е затворен с капаци, от които излизат пластмасови тръби. От горния капак излиза кабел за захранване, включването на който в мрежата 220 V задейства старта на парогенератора. Водата се подава към резервоара за вода чрез тръбно съединение, разположено в горната част на тръбата.

На фиг. 1 представя пневмомеханична еквивалентна схема на системата за "изпомпване" на водата в парогенератора. Изходът към стационарния режим на парогенератора GAME 3/3 се произвежда не повече от минута след включване на електрическата мрежа и подаване на вода: водната пара започва да тече от потребителя до 0,3 МРа (температура до 400 К).

Експерименталната проба на парна генератор GAME 3/3 е демонстрирана в IPRIM RAS. Понастоящем се работи за подобряване на дизайна, за да се ускори търсенето на спонсор, за да се създаде пилотна проба.

3. Проекти на автоматични електрически бойлери за вода.

В многобройните демонстрации непрекъснато ОП пара 3/3 потенциални клиенти, изразени Държи да проучи възможността за използване на този тип на парни котли в различни отоплителни системи. По-голямата част от местните предприемачи да пренебрегнем факта, че парогенераторите марки игра - е научен и технологичен пробив в предоставянето на пара в първото място бизнеса понякога нужда от тази енергия в цялата гама от възможни варианти, където изграждането на котелното с парни котли нерентабилна. В тази ситуация авторите съставиха скици за типични системи за отопление в съответствие с желанията на най-авторитетните потенциални клиенти.

3.1. Котел автоматичен за типична стая с площ от 250 м 2.

Котелът е вграден в типична система за централно отопление по същия начин, както широко използваните газови котли тип AGV, т.е. в този случай той заменя котела AGV-250. Котелът AEV-250 (автоматична електрическа вода за площ от 250 м 2) е повече от пет пъти по-лек от AGV-250 и лесно се прехвърля. Основното приложение е мястото, където инсталирането на стационарен газ е икономически неизгодно. При работа с AEV-250 максималната консумация на енергия ще бъде 15 кВт.

Котелът е с три четири инчови пластмасови тръби с фланци с дължина 700 мм. Котелът е монтиран във фланцовото съединение на тези три тръби и монтажът на образуваната събирателна тръба в изправено положение. Чрез монтиране на стандартен тип схема котел AGV в гореща вода централно отопление котел AEI-250 горния фланец е свързан към "права линия" и долния фланец - на "обратна връзка" вода централната отоплителна система. След това получената система се пълни с вода - и е готова за работа. AEV-250 се стартира чрез включване на комутационния електрически превключвател.

На фиг. 2 е схематична схема на отоплителна система, използваща AEV-250.

Парогенераторите се потапят в потока на вода, който циркулира в системата. Същевременно произведените от тях водни пари се подават към намотки, вградени в пластмасови тръби, които, кондензиращи, се връщат към генератора на пара. Мощността се захранва от трифазна електрическа мрежа, а отделението за парна генератор е допълнително заземено.

Във хидроеродинамичната схема AEB-250 има най-малко два несравними елемента, които осигуряват конкурентоспособността на котлите от този тип.

3.2. Бойлер серия GAME-10.

Авторите са натоварени да осигурят загряване на отпадъчна топла вода с температура от 342 К за повторна употреба, която обикновено се връща от топлинна точка (TP) до централа за комбинирано производство на топлинна енергия и електроенергия.

Крайната температура на нагряване е 363 К - максималният дебит на водата е 3 dm 3 / s - съответната необходима топлинна мощност е 260 kW;

Парогенераторите марка GAME 3/3 напълно потопени във водния поток, във връзка с които могат да се вземат за нов тип ТЕМ. Въпреки това, тази характеристика е неправилна: част от водния поток преминава през PD реактори, като техните протони и деутерони за атомните ядрените процеси, които произвеждат топлинна енергия, следователно - авторите наречен им ATVEL-S. На фиг. Фигура 3 показва основните диаграми на АВВЕТ и тяхната серийна и паралелна връзка в системата за захранване с топла вода на потребителя.

С оглед спешността на задачата в проектирания котел, нагревателят се захранва от тестваните парогенератори IGRA-3/3. Тъй като проектът използва системи, които нямат аналози, бойлерът е обозначен като първият модел на серията GAME-10, т.е. GAME 10/1.

4. Работна програма за производство на прототипен водороден генератор GAME -5 / 1.

Крайната цел на творческия студентски екип е създаването на маркови парни генератори GAME 3/3? 3/10 и генератори на марката водород GAME 5/1? 5/10. Ако се реши проблемът с производството на евтин водород, потребителите ще бъдат снабдявани с енергия "на дребно". В изследователската работа, извършена в Катедрата по физика на плазмата, се установява възможността за получаване на водород с цена, по-ниска от сегашната. През изминалата година авторите извършиха научни и технически изследвания на ключовите компоненти на плазмения електрохимичен водороден генератор, което позволи да се състави работна програма за създаване на прототип GAME 5/1.

Програмата

Наименование на произведенията Разходи,

милион долара

1. Развитие и производство

плазмено-електрохимичен апарат. 0.2

2. Разработване и производство на инструментална диагностика

за плазмено-електрохимични процеси 0,4

3. Разработване и внедряване на системата

симулационно моделиране

"Вход: суровини, съдържащи водород;

- добив: водород с определена стойност "0.1

4. Изготвяне на демонстрационна проба

генератор на водород 0.05

5. Изготвяне на пилотна проба

водороден генератор с капацитет от 1 - 5 m 3 H2 / h - 0.15 - 0.25

Като илюстрация на експерименталната конструктивна работа, извършена на фиг. 4 показва получените резултати.

5. По-нататъшно развитие.

В случай на допълнителна липса на финансиране, РОК се планира да се проведе по следните паралелни маршрути.

1. Продължаване на нарастването на студентското тяло и привличане към сътрудничество на научните организации по профилите: плазмена електрохимия, твърда физична химия, ядрени процеси, енергийно-масов трансфер.

2. Продължаване на разработването на последователно възникващи научни и технически проблеми в работата по плазмено-електрохимично производство на водни пари, водород, топлинна енергия. Понастоящем такъв въпрос е анодно електрическо зареждане в електролит [6].

В случай на откриване на финансиране линия на работа ще бъде съгласуван с клиента му да уведоми, че проблемът с производството на водород от оригиналния субсидиране работи количество по-малко от сто хиляди долара не може да даде гаранция за положителен долната линия, но това ще се спонсорира напредък в решаването на един от най-важните енергийни проблеми на днешния ден.

Литература:

1. I.L. Klykov, N.V. Schavruk. - научните лидери Ю А. Попов, В.Г. Гришин, - Плазмено-електрохимични генератори на топлинна енергия. / / Научна сесия MEPI-2002. Сб Scien. работи. В 14 тома. Т. 11. М. МИФИ, 2002, с. 62-64.

2. V.Yu. Magnificent, V.G. Гришин. Експериментално проучване на работата на вихрови нагреватели. // Студена трансмутация на ядра. Материали на 9-та руска конференция за студена трансмутация на ядрата на химическите елементи. Dagomys. Сочи. 30 септември - 7 октомври 2001 г. М. 2002 г., стр. 99-102.

3. Yu.N. Bazhutov, V.G. Grishin, V.N. Носов. Електролиза с изпускане на газ в анода. Програма и теми на 10-та руска конференция за студената трансмутация на ядрата на химическите елементи и топчената светкавица. Dagomys. Сочи. 29 септември - 6 октомври 2002 г. М. 2002 г., стр. 27

4. V.Yu. Velikodny, V.G. Гришин. Експериментално изследване на работата на нагреватели вихрови с външна верига .// Програма и резюмета на 10-ия руски конференция за студена трансмутация на химични елементи и кълбовидна мълния. Dagomys. Сочи. 29 септември - 6 октомври 2002 г. М. 2002 г., стр. 50

5. V.G. Grishin, A.D. Давидов. Плазмодинамичен реактор за неутрализиране на протони и деторони в естествена вода. Студена трансмутация на ядра. Материали на 9-та руска конференция за студена трансмутация на ядрата на химическите елементи. Dagomys. Сочи. 30 септември - 7 октомври 2001 г. М. 2002 г., стр. 106-111.

6. V.G. Grishin, I.L. Klykov, S.V. Copernicus, N.V. Schavruk. Анодно електрозареждане в електролит / / Научна сесия на MEPhI-2003. Сб Scien. работи. В 14 тома. Т. 4. М. MIFI, 2003