Способ работы энергетической установки и состав для получения кислорода

 

Сущность изобретения: вытесняемые из камеры окисления продукты реакции разделяют на два потока, один из которых используют в качестве инертной присадки, а получение кислорода из кислородосодержащего вещества осуществляют путем подвода теплоты другого потока вытесненных продуктов реакции. В части состава он содержит перхлорат магния, надпероксид натрия и/или пероксид натрия, а в качестве кобальтсодержащего катализатора он содержит хлорид кобальта при следующем соотношении инградиентов, мас.%: перхлорат магния 9,6 - 50; перхлорат натрия 1 - 40; диоксид кремния 3 - 18; надпероксид натрия и/или пероксид натрия 18,6 - 72,4; хлорид кобальта 0,1 - 5 и сформирован в виде таблетки с каналом. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к способам работы энергетических установок с получением кислорода.

Известен способ работы энергетической установки, в котором осуществляют подачу кислорода и топлива в камеру сгорания и преобразовывают энергию расширяющихся газов во вращение вала [1].

Подачу кислорода при этом производят из резервуара, что при эксплуатации снижает эффективность способа, поскольку технология перезаправок резервуара достаточно сложна.

Известен также способ работы энергетической установки путем выделения кислорода из кислородосодержащего вещества, подачи полученного кислорода, горючего и инертной присадки в камеру окисления и преобразования выделяющейся энергии во вращение вала [2].

Отсутствие криогенных систем хранения кислорода в приведенном техническом решении упрощает эксплуатацию энергетической установки. В то же время выход кислорода при его выделении из применяемых кислородосодержащих веществ (типа перекиси водорода) незначителен.

Известен также состав для получения кислорода, преимущественно для энергетической установки, включающий перхлорат натрия, диоксид кремния и кобальтсодержащий катализатора [3].

Однако известный состав характеризуется недостаточной скоростью разложения.

Цель изобретения - повышение эффективных показателей энергетической установки путем упрощения и увеличения скорости разложения состава.

Цель достигается тем, что в способе работы энергетической установки путем получения кислорода из кислородо- содержащего вещества, подачи полученного кислорода, топлива и инертной присадки в камеру окисления, вытеснения продуктов реакции из камеры окисления и преобразования выделившейся энергии во вращение вала, вытесняемые продукты реакции разделяют на два потока, один из которых используют в качестве инертной присадки, а получение кислорода из кислородосодержащего вещества осуществляют путем подвода теплоты другого потока вытесняемых продуктов реакции.

Цель достигается тем, что состав для получения кислорода, преимущественно для энергетической установки, включающий перхлорат натрия, диоксид кремния и кобальтсодержащий катализатор, содержит перхлорат магния, надпероксид натрия и/или пероксид натрия, а в качестве кобальтсодержащего катализатора он содержит хлорид кобальта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Перхлорат магния 9,6-50 Перхлорат натрия 1-40 Диоксид кремния 3-18 Надпероксид натрия и/или пероксид нат- рия 18,6-72,4 Хлорид кобальта 0,1-5 и сформирован в виде таблетки с каналом.

На чертеже изображена схема установки, реализующей предлагаемый способ.

Энергетическая установка содержит камеру 1 окисления, снабженную впускным и выпускным каналами 2 и 3. К впускному каналу 2 подключена впускная магистраль 4, а к выпускному каналу 3 - выпускной патрубок 5. Впускная магистраль 4 и выпускной патрубок 5 сообщены между собой при помощи перепускной магистрали 6. Источник 7 кислородосодержащего вещества при помощи соединительного канала 8 подключен к впускной магистрали 4 и при помощи рециркуляционного патрубка 9 связан с выпускным патрубком 5.

При работе энергетической установки в камеру 1 окисления подают топливо, инертную присадку и кислород. Продукты реакции вытесняют из камеры 1 окисления и выделившуюся энергию преобразуют во вращение вала (не показан) установки. Кислород получают путем его выделения из кислородосодержащего вещества, размещенного в источнике 7, при помощи подвода теплоты вытесняемых из камеры 1 продуктов реакции. Подвод этих продуктов производится при помощи рециркуляционного патрубка 9. Подачу инертной присадки в виде части продуктов реакции производят при помощи перепускной магистрали 6.

В качестве инертной присадки может также использоваться азот воздуха, поступающего во впускную магистраль 4. Каждая из инертных присадок может использоваться в отдельности или в смеси с другой присадкой.

Представленный пример реализации иллюстрирует описываемый способ при использовании в качестве энергетической установки поршневого двигателя. Указанный способ может быть реализован при применении и других типов энергетических установок, например в электрохимических генераторах.

Каждый ингредиент состава кислородосодержащего вещества в отдельности измельчался в шаровой мельнице до размера частиц менее 0,1 мм. Затем ингредиенты взвешивались с точностью 0,1 г и помещались в емкость с металлическими шарами, которая встряхивалась в течение 30 мин. Для каждого опыта готовилось по 100 г составов.

Испытания вариантов состава проводились на таблетках диаметром 40 мм, имеющих внутри канал диаметром 18 мм. Таблетки изготавливались путем прессования 100 г кислородосодержащей композиции под давлением 15 т. Инициирование процесса выделения кислорода осуществлялось трубчатым нагревателем диаметром 17,5 мм и мощностью 100 Вт. Нагреватель помещался во внутренний канал таблетки. Нагреватель включался на 2 мин. В течение этого времени температура поверхности нагревателя изменялась от комнатной до 700^оС. Количество выделившегося кислорода определялось по разности веса исходной таблетки и таблетки после завершения процесса выделения кислорода. Скорость разложения кислородосодержащего состава определялась по времени, за которое зона химической реакции переместится от нагревателя к наружной поверхности таблетки.

П р и м е р. На технохимических весах взвесили 30 г перхлората магния, 45 г надпероксида натрия, 10 г диоксида кремния, 14,5 г перхлората натрия и 0,5 г хлорида кобальта. Ингредиенты поместили в емкость объемом 1 л. Туда же добавили 15 стальных шаров диаметром 20 мм. Емкость герметически закрыли и в течение 30 мин встряхивали. Полученный однородный состав поместили в пресс-форму и спрессовали на гидравлическом прессе под давлением 15 т. Полученную таблетку надели на нагреватель и включили его на 2 мин. В момент начала разложения включили секундомер. При достижении зоной разложения внешней поверхности таблетки секундомер выключили.

После прекращения реакции таблетку сняли с нагревателя, охладили в эксикаторе и взвесили.

Полученные результаты: количество выделившегося кислорода - 44,3%; скорость разложения - 10,6 мм/мин.

Результаты, полученные при других соотношениях ингредиентов, приведены в таблице.

В таблице: 1 - перхлорат магния, 2 - перхлорат натрия, 3 - диоксид кремния, 4 - надпероксид натрия, 5 - пероксид натрия, 6 - хлорид кобальта.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет обеспечить более высокую скорость разложения.

Кроме того, этот состав может быть использован для получения кислорода и его использования в других областях техники: гермообъектах (подводные и подземные аппараты, авиация, наземные транспортные средства, космические аппараты), для кислородной резки материалов, в медицинской технике (для наполнения кислородных подушек, для подключения к разводящей магистрали лечебных медицинских учреждений, для заполнения кислородных баллонов, в барокамерах) и т.д.

Формула изобретения

СПОСОБ РАБОТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА.

1. Способ работы энергетической установки путем получения кислорода из кислородсодержащего вещества, подачи полученного кислорода, топлива и инертной присадки в камеру окисления, вытеснения продуктов реакции из камеры окисления и преобразования выделившейся энергии во вращение вала, отличающийся тем, что вытесняемые продукты реакции разделяют на два потока, один из которых используют в качестве инертной присадки, а получение кислорода из кислородсодержащего вещества осуществляют путем подвода теплоты другого потока вытесняемых продуктов реакции.

2. Состав для получения кислорода для энергетической установки, включающий перхлорат натрия, диоксид кремния и кобальтсодержащий катализатор, отличающийся тем, что он содержит перхлорат магния, надпероксид натрия и/или пероксид натрия, а в качестве кобальтсодержащего катализатора он содержит хлорид кобальта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Перхлорат магния - 9,6 - 50,0 Перхлорат натрия - 1 - 40 Диоксид кремния - 3 - 18 Надпероксид натрия и/или пероксид натрия - 18,6 - 72,4 Хлорид кобальта - 0,1 - 5,0 и сформован в виде таблетки с каналом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2