Установка для получения из воды водорода и кислорода, используемых в качестве питания двигателей внутреннего сгорания

 

Использование: в топливно-энергетической технике. Сущность изобретения: установка включает резервуар с водой, металлический цилиндрический, полый реактор с двойными металлическими стенками, рассчитанными на давление внутри него 50 кг/см², снабженный электрической свечой зажигания. Вода в реактор подается через редуктор высокого давления, выдерживающий давление 50 кг/см², и форсунки, расположенные на внутренней боковой стенке реактора. Установка дополнительно снабжена отдельными резервуарами для сохранения водорода и кислорода, соединенными соответственно через редукторы малого давления и подогреватели со смесителем подогретых сжиженных газов, который через редуктор высокого давления газов сообщен с патрубком их ввода и форсункой, расположенными в нижней части реактора. 2 ил.

Изобретение относится к топливно-энергетической технике, предназначенной для получения из воды H₂O неорганического топлива газа водорода H₂ и окислителя газа кислорода O₂, экологически чистого топлива смеси газов H₂ и O₂, вырабатываемых в предлагаемой установке.

Установка в виде топливной аппаратуры может быть размещена на борту авиалайнера, где вырабатывают из воды, находящейся на борту в топливных резервуарах, топливную смесь газов водорода H₂ и кислорода O₂, используемые в качестве топлива питания двигателей внутреннего сгорания, питания прямоточных воздушно-реактивных авиадвигателей и газотурбинных авиационных двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее близким аналогом к предложению является установка для получения из воды, водорода и кислорода, служащих источниками энергии в двигателях внутреннего сгорания, включающая в себя резервуар с водой, средство для подачи воды в устройство для разделения воды на водород и кислород и трубопровод подачи смеси газов в двигатель внутреннего сгорания.

Изобретенная установка отличается от известной тем, что устройство для разделения воды выполнено в виде металлического, цилиндрического, полого реактора с двойными металлическими стенками, рассчитанными на давление внутри него 50 кг/см², снабженного электрической свечой зажигания, расположенной в днище реактора, и средство для подачи в реактор выполнено в виде редуктора высокого давления, выдерживающего давление 50 кг/см², и форсунок, расположенных на внутренней боковой стенке реактора. Установка дополнительно снабжена отдельными резервуарами для сжиженных H₂ и O₂, соединенными соответственно через редукторы малого давления и подогреватели со смесителем подогретых сжиженных газов, который через редуктор высокого давления газов сообщен с патрубком их ввода и форсункой, расположенными в нижней части реактора.

На фиг. 1 показана конструктивная схема предлагаемой установки; на фиг. 2 конструктивный элемент установки реактор.

Установка включает резервуар для воды 1, клапан для подачи сжатого воздуха в резервуар 2, дроссель-кран 3, редуктор высокого давления 4 для подачи воды в реактор 6, патрубок 5 для ввода воды в реактор 6, металлическую стенку-перегородку 7 между двойными стенками реактора, форсунки 8 для ввода сжатой воды в камеру реактора, редукторы малого давления 9 для подачи сжиженных газов H₂ и O₂, подогреватели 10 сжиженных газов, дроссель-краны 11 для подачи сжиженных газов в смеситель, смеситель 12 сжиженных газов, клапан 13, редуктор 14 высокого давления для подачи смеси сжиженных газов в реактор, форсунку 15 для подачи смеси подогретых сжиженных газов в реактор, верхний патрубок 16 для вывода топливных газов из реактора, аварийный клапан 17 для сброса лишнего давления в реакторе, электрическую свечу зажигания 18 сжиженных газов в реакторе.

На фиг.2 дан конструктивный элемент установки реактор.

Боковой патрубок 5 для ввода воды в физический реактор, реактор 6, металлическая перегородка 7 между двойными стенками физического реактора устройства, форсунки 8 для ввода воды в камеру физического реактора, форсунка-горелка 15 для подачи сжиженных газов в реактор в камеру сгорания сжиженных газов, верхний патрубок для вывода 16 наработанного топлива газов - водорода и кислорода из реактора, аварийный клапан 17 для сброса излишнего давления в реакторе, электрическая свеча зажигания 18 сжиженных газов в камере физического реактора устройства.

Цилиндрический металлический корпус реактора изготовлен из металла титана ₂₂Ti, металлический корпус реактора по высоте цилиндра имеет двойные металлические стенки, выдерживающие давление внутри него до P 50 кг/см².

Между двойными стенками корпуса реактора находится металлическая перегородка, где между двойными стенками реактора циркулирует вода, поступающая в реактор из резервуара через редуктор высокого давления, выдерживающий давление 50 кг/см², редуктор высокого давления пропускает воду из резервуара в одном направлении к редуктору, но не пропускает воду в обратном направлении. При нагреве воды, находящейся между двойными стенками реактора, осуществляемом за счет сжигания смеси подогретых сжиженных газов водорода, образуется высокая температура T 3000^oC, в результате чего образуется высокотемпературная плазма, нагревающая воду. Вода, находящаяся между двойными стенками реактора, нагревается, расширяется и сжимается до давления P 50 кг/см². Далее сжатая вода поступает через форсунки в полую внутреннюю камеру реактора, в камере реактора нагретые сжатые молекулы воды распадаются на водород и кислород в соответствии с химической формулой: 2H₂ 2H₂ + O₂ 'Q с поглощением теплоты 'Q, получаемой от сжигания вспомогательного топлива сжиженных подогретых газов, поступающих в камеру сгорания реактора, из двух резервуаров для сжиженных водорода и кислорода.

В ходе химической реакции разложения воды в камере реактора образуется смесь газов H₂ и O₂, которые покидают камеру реактора через верхний патрубок, в камере реактора происходит сброс давления газов, поступающих через верхний патрубок по трубопроводу к двигателю внутреннего сгорания. В результате сброса давления в камеру реактора поступает вода, где опять происходит разделение воды на водород и кислород. В замкнутой энергетической системе реактора в камере сгорания происходит физико-химическая реакция: 2H₂O 2H₂ + O₂ + Q разделения воды на водород H₂ и кислород O₂ с выделением теплоты +Q; выделяемая теплота +Q, полученная в ходе указанной физико-химической реакции, снова расходуется на разделение воды по реакции: 2H₂O 2H₂ + O₂ + Q на водород и кислород, получаемые в камере реактора и выводимые через верхний патрубок реактора, откуда смесь H₂ и O₂ наработанного топлива, полученного из воды, поступает по трубопроводу к двигателю внутреннего сгорания.

Установка для получения из воды водорода и кислорода позволяет в реакторе устройства нарабатывать топливо в количествах больше первоначально используемого вспомогательного топлива сжиженного газа водорода H₂ и окислителя кислорода O₂.

Запуск установки в работу для получения из воды водорода и кислорода осуществляется в строго последовательном порядке: резервуар для воды 1 емкостью пять тысяч литров воды заполняется дистиллированной водой в объеме 5000 л, далее включается редуктор-насос 4, подающий воду из резервуара по трубопроводу редуктора-насоса 4, в нижний патрубок 5 реактора 6, где вода из резервуара заполняет пространство между двойными стенками 7 реактора 6, где происходит накопление воды. Затем включается электрическая свеча зажигания 18 от высоковольтного источника тока, дающего электрические разряды, электрическое зажигание остается включенным до момента времени поступления в камеру реактора сжиженных газов водорода и кислорода. Так как система электрического зажигания опережает во времени поступление в полую камеру сгорания сжиженных газов водорода и кислорода, находящихся в двух резервуарах 19 и 20, где в резервуаре 19 находится 20 л сжиженного водорода, в резервуаре 20 находится 10 л сжиженного кислорода в соотношении 2:1, вспомогательное топливо используется при запуске реактора установки. Для поступления сжиженных газов водорода и кислорода в камеру реактора открываются редукторы малого давления 9, подсоединенные к резервуарам 19 и 20 с газами. Открывают дроссель-краны 11 и клапан 13, включаются электрические подогреватели 10, и сжиженные газы поступают в подогреватели, а затем в смеситель подогретых газов 12, где смешиваются. Далее через клапан 13 и редуктор 14 по топливному трубопроводу смесь газов поступает через нижний патрубок 21 в днище реактора, а через форсунку-горелку во внутреннюю полую камеру реактора, где в камере сгорания смесь подогретых сжиженных газов воспламеняется от предварительно включенной системы электрического зажигания. Предварительно включенная система электрического зажигания опережает во времени поступление в камеру реактора смеси сжиженных газов и тем самым предотвращает взрыв смеси и реактора, обеспечивает спокойное горение смеси с выделением теплоты при разложении воды.

Формула изобретения

Установка для получения из воды водорода и кислорода, используемых в качестве питания двигателей внутреннего сгорания, включающая резервуар с водой, средство для подачи воды в устройство для разделения воды на водород и кислород и трубопровод подачи смеси газов в двигатель, отличающаяся тем, что устройство для разделения воды выполнено в виде металлического цилиндрического полого реактора с двойными металлическими стенками, рассчитанными на давление внутри него 50 кг/см², снабженного электрической свечой зажигания, расположенной в днище реактора, а средство для подачи воды в реактор выполнено в виде редуктора высокого давления, выдерживающего давление 50 кг/см², и форсунок, расположенных на внутренней боковой стенке реактора, при этом установка дополнительно снабжена отдельными резервуарами для сжиженных водорода и кислорода, соединенными соответственно через редукторы малого давления и подогреватели со смесителем подогретых сжиженных газов, который через редуктор высокого давления газов сообщен с патрубком их ввода и форсункой, расположенными в нижней части реактора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2