РЕКОМБИНАТОР ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА

Заявляемая полезная модель относится к устройствам, предназначенным для обеспечения водородной взрывобезопасности, и может быть использована в атомной энергетике, транспортном, химическом машиностроении и других отраслях техники.
Известна конструкция рекомбинатора водорода и кислорода, описанная в патенте РФ 2069582 /МПК B 01 J 8/04, 1996/. Данное устройство содержит вертикальный корпус, имеющий, по меньшей мере, одно постоянно открытое отверстие для впуска газа и постоянно открытое отверстие для выпуска газа, сообщающееся друг с другом, внутри которого на пути прохождения газа размещены катализаторные тела. Катализаторные тела выполнены в виде многослойных листов, образующих в многоканальной системе множество параллельно включенных друг относительно друга каналов протекания газа.
Недостатком известного устройства является то, что оно работает в достаточно узком диапазоне концентрации водорода от 1 до 5%.
В основе полезной модели лежит задача по созданию устройства для рекомбинации водорода и кислорода с расширенным рабочим диапазоном концентрации водорода от 0,1 до 25%.
Для решения поставленной задачи предлагается рекомбинатор водорода и кислорода, содержащий корпус, с входным и выходным участками, внутри которого на пути прохождения газа размещено катализаторное тело. Отличительной особенностью предлагаемого рекомбинатора является то, что катализаторное тело размещено вдоль
теплопроводящего канала, расположенного между входным и выходным участками корпуса, при этом теплопроводящий канал на входном участке оснащен устройством для охлаждения, а на выходном участке оснащен нагревателем.
Дополнительно предлагается в рекомбинаторе конструктивно объединить теплопроводящий канал и корпус.
Дополнительно предлагается рекомбинатор выполнить так, чтобы расстояние от любой точки катализаторного тела до поверхности теплопроводящего канала не превышало шести миллиметров.
Расположение катализаторного тела вдоль теплопроводящего канала с обеспечением теплообмена между теплопроводящим каналом и катализаторным телом позволяет поддерживать требуемую температуру катализаторного тела, необходимую для осуществления реакции рекомбинации, а также позволяет сбрасывать тепло, возникающее в процессе реакции в теплопроводящий канал. Выполнение рекомбинатора таким образом, чтобы расстояние от любой точки катализаторного тела до поверхности теплопроводящего канала не превышало шести миллиметров позволяет предохранить катализаторное тело от перегрева и, таким образом, сохранить работоспособность устройства на различных режимах его работы. Таким образом, достигается указанный технический результат.
На фигуре 1 представлен заявляемый рекомбинатор, где 1 - теплопроводящий канал, конструктивно объединенный с корпусом, 2 - входной участок корпуса, 3 - выходной участок корпуса, внутри теплопроводящего канала расположено катализаторное тело 4. На выходном участке теплопроводящего канала размещен нагреватель 5, а на входном участке теплопроводящего канала размещено устройство для охлаждения 6 в виде радиатора. Для осуществления контроля температурного режима нагреватель оснащен термопарой 7.
На фигуре 2 представлен вариант выполнения рекомбинатора, у которого корпус 8 и теплопроводящий канал 9 конструктивно разъединены.
Устройство работает следующим образом. После включения нагревателя 5 и обеспечения контакта радиатора 6 с окружающей средой температуру на выходном участке 3 повышают до значения 150-350°С, которую контролируют при помощи термопары 7. При этом по теплопроводящему каналу идет тепловой поток и вдоль теплопроводящего канала температура меняется от максимального до минимального значения. Катализаторное тело 4, выполненное, например, из пористого материала с поверхностным напылением платины, находится в тепловом контакте с
теплопроводящим каналом 1 и приобретает его температуру. Газовую смесь, содержащую водород и кислород, принудительно или с помощью естественной конвекции, пропускают через катализаторное тело 4 в направлении от входного участка 2 к выходному участку 3. При этом на поверхности катализаторного тела 4 происходит рекомбинация водорода и кислорода с образованием водяного пара и выделением тепла. Выделившееся в результате рекомбинации тепло транспортируется через тепловой контакт по теплопроводящему каналу в сторону холодного конца, в направлении, противоположном движению газовой смеси. При этом температура в месте выделения тепла повышается, а газовая смесь
дополнительно подогревается. В результате место начала реакции перемещается по катализаторному телу к его холодному концу и объем участвующего в рекомбинации катализаторного тела увеличивается. Чем больше концентрация водорода, тем ближе к холодному концу катализаторного тела начинается реакция. Таким образом автоматически регулируются оптимальные условия для рекомбинации.
Пример осуществления изобретения. Был изготовлен рекомбинатор в котором корпус и теплопроводящий канал конструктивно объединены и выполнены из нержавеющей трубы наружным диаметром 19 мм и толщиной стенки 4 мм. Длина рекомбинатора 65 мм. Каталитическое тело выполнено из пористого ячеистого материала (ВПЯМ) - основа - нихром, покрыта кристаллами окиси алюминия, сверху напыление платины. Нагреватель -
электрический мощностью 90 Вт. Радиатор - воздушный. Через рекомбинатор пропускали газо-воздушную смесь, содержащую от 0,5 до 25% водорода. Температуру горячего конца тепловыделяющего канала поддерживали 220±20 С°, температура холодного конца составляла 70±10 С°.
3
Расход газовой смеси составил 8,5 см/с. При этом на выходе концентрация водорода не превышала 0,04%.