ПЛАЗМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПАРОГЕНЕРАТОР

Предлагаемая полезная модель относится к энергетике, в частности, к группе локальных энергетических установок и может быть использована для экономичной генерации горячего водяного пара высокого давления.
Известен плазмоэлектролитический реактор, который выделяет энергию, содержащуюся в нагретой воде, водяном паре разной температуры, атомарном и молекулярном водороде, кислороде, озоне, световом излучении, шуме и высокочастотном электрическом токе. (Ф.М.Канарев. Водам - новый источник энергии. Краснодар 1999. с.135-136). Реактор включает в себя корпус из фторопласта или оргстекла, анод из титана, покрытого окисью рутения или просто из титана, полый катод, изготовленный из молибдена. Площади рабочих поверхностей анода и катода подбираются так, чтобы плотность тока на катоде в несколько десятков раз превышала плотность тока на аноде. Расстояние между катодом и анодом должно составлять 8-10 см. Однако эффективность этого реактора недостаточна для его практического применения в качестве локальной энергетической установки. Кроме того, для работы для работы устройства необходимо чтобы рабочая жидкость была достаточно сильным электролитом, что ограничивает области применения этого реактора.
й
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является установка генерации пара Игра 3/3, основным элементом которой является реактор, в корпусе которого выполнен катодно-анодный промежуток, в котором создается электрической поле, через который пропускается вода, превращаясь в парообразное состояние (В.Г.Гришин, А.Д.Давыдов. Плазмодинамический реактор для нейтрализации протонов и дейтронов в природной воде. В сборнике: Холодная трансмутация ядер. Материалы 9 Российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов. Дагомыс. Сочи. 30.09-07.10. 2001 года. Москва-2002, прототип). Недостатком этого устройства является то, что ее конструкция не доведена до состояния, позволяющего применять его в качестве локальной энергетической установки с приемлемой для практики эффективностью.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу экономичного получения перегретого пара высокого давления. Поставленная техническая задача решается тем, что в плазмодинамическом парогенераторе, содержащим диэлектрический герметичный корпус с арматурой для подачи воды, воздуха и выпуска пара, в котором установлены катод и анод, соединенные с источником электропитания, в корпусе парогенератора дополнительно установлен блок предварительной активации воды
посредством барботирования через пористую мембрану - диспергатор с возможностью непосредственной подачи воды на поверхность мембраны - диспергатора под напором через трубку, в корпусе парогенератора установлен также поджигающий электрод, заключенный в электроизолирующую оболочку и соединенный с импульсным источником электропитания, диэлектрический корпус снабжен торцевыми верхней и нижней крышками с герметизирующими прокладками, при этом в верхней крышке установлен колпак для крепления катода и сопла для вывода горячего пара, в нижней крышке выполнено отверстие для установки пористой мембраны - диспергатора и арматуры для подачи сжатого воздуха.
Такое выполнение плазмодинамического парогенератора позволяет повысить экономичность производства горячего пара высокого давления за счет того, что, во-первых, в микропористой воде существенно упрощается инициация объемнодиффузного разряда за счет существенного снижения экстратоков в начальный период времени, во-вторых, микропористая вода за счет взрыва перегретых пузырьков существенно понижает потребляемую электрическую мощность в стационарном режиме, улучшает условия стабилизации разряда, и в-третьих, положительное влияние на рост коэффициента полезного действия оказывает фактор полного сжигания водорода, образовавшегося в процессе электролиза воды, имеющего место во время работы генератора. Общее снижение потребляемой электрической мощности, а также факт полного дожигания водорода увеличивают, кроме того, безопасность при длительной эксплуатации устройства. Вместе взятые, эти особенности позволяют построить экономичные, безопасные и компактные парогенераторы в широчайшем диапазоне мощности производства пара.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, представленной на фиг.1. Плазмодинамический парогенератор содержит герметический корпус 1, в котором размещены катод 2 и анод 3, ограничивающие геометрию объемнодиффузного разряда, а также дополнительны поджигающий электрод 4 в изолирующей оболочке 5, изготовлены и технически оформлены отверстия для впуска воды 6, для установки дополнительного электрода 4 в изолирующей оболочке 5, а также для контроля давления и температуры внутри реакционной камеры, корпус 1 снабжен торцовыми нижней 7 и верхней 8 крышками с герметизирующими прокладками 9 и 10 соответственно, причем в нижней крышке 7 предусмотрено отверстие 11 для установки пористой мембраны 12 и арматуры для подачи сжатого воздуха, а в верхней крышке 8 предусмотрена установка колпака 13 для крепления катода 2 и установки сопла 14 для вывода горячего пара, на электроды 2, 3, 4 подается электропитание с источников 15 и 16 соответственно.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В область разряда между катодом 2 и анодом 3 под давлением и одновременно в соответствии с заданной стехиометрией подаются вода и сжатый воздух, в результате чего межэлектродное пространство оказывается заполненным микропористой водой с объемным газосодержанием 0.1≤φ≤0.95 После этого на поджигающий электрод 4 на короткое время подается электропитание с источника 15, которое инициирует развитие объемнодиффузионного разряда, затем, перед снятием напряжения с поджигающего электрода, электропитание с источника 14 подается на основные электроды 2 и 3 и разряд переходит в самоподдерживающую фазу. При этом водновоздушная гетерогенная смесь, являясь средой развития разряда, переходит в иное состояние, образуя сложный очень динамичный конгломерат водяного пара, воздуха, продуктов электролиза воды и ионизации воздуха. Одновременное присутствие в одной очень активной среде большого количества свободного водорода и переизбытка кислорода воздуха образуют идеальные условия для полного выжигания водорода в экзотермической реакции кислорода и водорода, что вносит дополнительную энергию в процесс парообразования.
По сравнению с установками, реализующими объемнодиффузионный разряд в воде и электролитах, предлагаемый плазмодинамический парогенератор обладает не только повышенными экономическими показателями, но и является предельно безопасным устройством прежде всего за счет полного внутреннего выжигания свободного водорода и пониженной мощности разряда.