1. Теплообменник
Вопрос: 1.1. Правильно ли мы делаем, проектируя подвод пара и отвод конденсата нержавеющими трубками, что требует подсоединения к теплообменнику через штуцеры?
Ответ: 1.1. В тех местах, где высокая температура, обязательна сварка.
Вопрос. 1.2. Надо ли заполнять камеру, в которой идет охлаждающая вода, медным порошком?
Ответ. 1.2. Обязательно.
2. Каталитический насос (реактор).
Вопрос: 2.1. Какого размера частицы катализатора, т.к. от этого зависит размер ячейки сетки?
Ответ 2.1. 0,05-0,2 мм.
Вопрос: 2.2. Правильно ли мы делаем, проектируя на входе и выходе реактора штуцеры, имея в виду, что соединение реактора с другими узлами установки осуществляется нержавеющими трубками?
Ответ 2.2. Штуцеры показаны условно. Трубки ввариваются.
Вопрос: 2.3. Если закрепить сетки иным способом, то можно ли не применять песок?
Ответ 2.3. Можно. Но все новации конструкции необходимо согласовывать с автором через редакцию.
3. Компрессоры
Вопрос: 3.1. В чем принципиальная необходимость применения компрессоров от холодильников?
Ответ 3.1. В их долговечности, надежности, бесшумности, доступности.
Вопрос: 3.2. Можно ли применять компрессоры других типов, например, мембранные?
Ответ 3.2. Лучше этого избегать из-за возможных разрывов мембраны, газ может пойти в помещение.
4. Канистра.
Вопрос: 4.1. Какое давление должна выдерживать герметизированная канистра?
Ответ 4.1. Давление в канистре отсутствует.
Вопрос: 4.2. Осуществляется ли подвод метанола к канистре нержавеющей трубкой?
Ответ 4.2. Необязательно, т.к. нержавейка идет только на высокотемпературных участках процесса,
ЧТО МОЖНО И ЧЕГО НЕЛЬЗЯ ?
Конструкторы метанольных установок в редакции "Приоритета", на вопросы отвечает Г.Вакс.
Вопрос: какое есть соображение относительно количества необходимых компрессоров?
Ответ: моя установка 74-года (см. статью "Заменитель бензина"), когда бензин стоил что-то около 40 копеек и когда я назло сделал эту машину, была рассчитана на высокое давление и нужно было два компрессора. Сейчас мы ее усовершенствовали, просчитали, получается, что можно вести процесс, подавая нормировано воздух. Такое упрощение появилось благодаря созданию скачков давления в магнитном реакторе. Там внутри среды возникают импульсы, напоминающие хлопки. Эти хлопки и их генератор и являются изобретением, внесенным нами в разработку. Большинство же вещей, которые нами описаны в связи с метанольной установкой, общеизвестны. Я не химик, я физик и брал данные из литературы. Новое, что также мы внесли, это очень компактный теплообменник. И последнее: если в классических реакторах получения метанола (их много, они распространены) обычно гранулометрический состав сферических гранул катализатора составляет от одного до трех сантиметров, мы сделали катализатор мелкодисперсный. Но чтобы проходимость газа не ухудшалась, как раз и происходит периодическое сжатие - в физике плазмы это называется скич-эффектом.
Вопрос: вы рекомендуете три катализатора: оксид меди. Оксид цинка и оксид кобальта. С кобальтом очень сложная позиция. Применение кобальта насколько повышает КПД?
Ответ: не могу сказать. Сам химический состав катализаторов взят из классических книг. Первые установки для получения метанола работали с катализатором только из окиси цинка. Это в принципе цинковые белила. Белый порошок. Но в дальнейшем химики начали делать и на окиси меди, и на окиси хрома, окиси кобальта. Есть огромное количество отчетов. В ГПНТБ целый стеллаж стоит. Эти катализаторы более эффективны, чем окись цинка. Предлагаемый способ - измельчение старых "серебряных" монет, они состоят из никеля и меди - даст неплохой катализатор. Эти опилки надо, конечно, обжечь, окислить на воздухе.
Вопрос: и хром можно не добавлять?
Ответ: можно не добавлять. По всей видимости, оптимального катализатора еще не знают. Так что я думаю, что надо будет просто пробовать.
Вопрос: схема должна быть герметична. Но катализаторы надо будет вынимать и загружать. 0, Насчет сварки этой системы. У нас записано, что реакция синтеза идет при 350 градусах. Поэтому, если бы мы дали по схеме штуцера и кто-то сделал их немножечко не так, как следует, в помещение могли бы просачиваться окись углерода, водород и парообразный метанол, газы опасные. Мы дали рекомендацию заваривать, и эта рекомендация в принципе остается. Ну а если кто-то сделает со всеми предосторожностями открывающуюся пробку, естественно, с медной прокладкой, а не какой-то там другой, чтобы гарантировать герметичность процесса и в то же время разборность, - это, наверно, возможно. А нет уверенности, так надо не полениться - заварить, потом разваривать, пересыпать и заваривать заново, с аргоном.
Вопрос: в журнале дана схема конвертера, но нигде нет указаний по технологическому отверстию.
Ответ: технологическое отверстие годится любое, чтобы только можно было засыпать порошок. Относительно необходимости уплотнения порошка еще раз хочу подчеркнуть следующее. В конвертере есть и окислитель и восстановитель - метан и кислород. В пазухах эта смесь взрывоопасна, если же она находится в какой-то порошковой среде, опасности нет. В ацетиленовые бачки, в трубопроводе всегда прокладывают медные пламегасительные жилки, так как пламя не проходит по капилляру назад. Поэтому мы говорим: надо заполнить конвертер, встряхнуть и еще раз заполнить. Так, чтобы не было пазух. В пазухах может быть хоть и не большой, но взрыв, хлопок.
Вопрос: обязательно ли вертикальное расположение реактора?
Ответ: вертикальное обязательно.
Вопрос: а высокотемпературные охладители - можно горизонтально?
Ответ: там есть несколько тонкостей, которые надо соблюдать. Недавно приезжали люди: сделали - и у них пошел газ через трубу. Не поставили коллектор, ну, того типа, что на раковине, колено, чтобы вода могла пройти, а газ не мог.
Вопрос: вы пишете - перед запуском необходимо подогреть. То есть нужен высоко температурный теплообменник...
Ответ: если вы обратили внимание, процесс описывается в нескольких формулах. Вначале - при отсутствии кислорода. Реакция идет эндотермическая, с поглощением тепла. Она не состоится, если вы не будете подводить тепло. После того как вы подаете кислород, увеличивая давление - там у вас винт есть специальный - уже горение как бы начинает идти. В принципе это еще не горение, это неполное окисление. Но уже тогда идет с выделением тепла. И вам уже горелки становятся не нужны. Они нужны только в начальном процессе.
Вопрос: эжектор, там по схеме в журнале выходное отверстие для метана 2 мм, а диаметр трубы, расстояние...
Ответ: здесь небольшая ошибка, надо исправить. При 2 мм - эжектирования не будет. Слишком много воздуха надо подавать. Диаметр отверстия должен быть 1 мм. А расстояние от конца, чтобы была эжекция, примерно сантиметр. В принципе это обычная паяльная лампа, только наоборот. У вас в паяльной лампе в сопла подается горючее, а подсасывается воздух. Здесь наоборот.
Вопрос: а какая-нибудь сеточка должна быть перед эжектором против забивания?
Ответ: да, надо ограничить сеточкой. Я это упустил из виду, спасибо за поправку.
Вопрос: можно сделать разборным загрузочное отверстие каталитического насоса? Если можно, то чем уплотнять?
Ответ: каталитический насос - это самая ответственная деталь. Там лучше заваривать. В принципе насос должен служить очень долго. Основная болезнь всех реакторов, где используется катализатор, то что катализатор через какое-то время, как говорят химики, отравляется. Скажем, у вас в газе есть примесь - сера или еще что-то. На поверхности гранул появляется какая-то пленка. За счет вибрации, которую мы производим, катализатор самоочищается. Этому способствует и то, что феррит у нас более абразивный, чем окись цинка - она очень мягкая. Поэтому отравление поверхностное у нас ликвидируется и работоспособность катализатора продлевается.
Вопрос: каков диаметр диспергатора?
Ответ: тридцать миллиметров. Но это не имеет большого значения. Задача диспергатора в чем? Мы тут тоже немножко схитрили. Нужно дать определенное нормированное соотношение вода-метан. Классическим методом это делают, используя дозатор воды и дозатор метана. Мы отказались от дозаторов. Дело в том, что при температурах порядка 80-100 градусов давление насыщающих паров воды становится почти атмосферным (собственно, вода потому и кипит при температуре 100 градусов). Так вот, паров воды, которые будут в пузырьках метана, вполне достаточно, чтобы реакцию конверсии соблюдать. Тут вставал серьезный - технический вопрос. У нас на других экспериментах выявилось, что когда воду пропускаешь через мелкую крошку снизу, чтобы пузырьки поднимались, она обязательно найдет себе какую-то дорожку, а остальное сечение не работает, становится пробкой. Поэтому нужно постоянно сбивать, разбивать пузырьки. Чтобы взбалтывать, мы и ставим электромагнитный вибратор. Тогда пузырьки пока поднимаются, полностью насыщаются водой. Это тоже наша разработка.
Вопрос: как регулируется процентное соотношение метана и воды?
Ответ: оно регулируется температурой и, в свою очередь, напряжением и степенью вибрации. Вообще процесс этот очень сложный. Система контрольно-измерительных приборов для подобных процессов занимает солидное помещение. Я был на Таллиннском метанольном заводе и видел. Сложнейшая система. Конечно, мы не могли ее повторить. Но чтобы все-таки реализовать процесс, весь этот КИП, всю эту обратную связь мы свели к одному фитильку. Чем меньше пламя фитилька тем значит, меньше осталось у вас и не прореагировавшего метана, водорода, окиси углерода. Чем больше их не вступит в реакцию, тем больше будет фитилек пламени на выходе. И вы уже будете сами оптимизировать процесс. Потому что газ-то из сети поступает равномерно, это константа. Перед оператором главная задача - делать так, чтобы уменьшался фитилек. С этой целью и температуру регулировать на диспергаторе и подаваемый воздух. День - два потратите и научитесь регулировать.
Вопрос: эжекторный смеситель показан, но не дан размер подающей трубки.
Ответ: диаметр этот большого значения не имеет. Он может быть миллиметров 8-10.
Вопрос: давления газа в магистрали достаточно?
Ответ: давление какое есть, такое пусть и будет. Вы все равно не можете его ни увеличить ни уменьшить.
Вопрос: а давление воздуха?
Ответ: оно на самом деле значения не имеет. Для чего у нас компрессор стоит и этот датчик давления, точнее - регулятор давления? Дело в том, что эта реакция по кислороду должна иметь очень точные показатели - от двух до четырех процентов кислорода по отношению к метану. Метана должно быть 98-96%. Фактически у нас компрессор с этим регулятором давления играет роль дозатора кислорода, чтобы кислород поступал в строго дозированном количестве. Если вы кислорода даете больше, то процесс не пойдет, а будет простое горение метана. Задача компрессора не делать большое давление. Все равно оно отравится из сопел, где эжектор и будет таким, каково давление газа в распределительной сети. Компрессор достаточно надежен, может работать и в непрерывном режиме. Если вы в холодильнике ставите на максимум, компрессор практически работает без выключения. Он имеет большой запас прочности.
Вопрос: а если попадут пары фреона? Компрессор ведь заполнен фреоновым маслом.
Ответ: если вы посмотрите внимательно, там сделано так, что масло не может пойти. Вы ставите вверх трубку и ничего страшного не будет. И если пойдет - оно по системе прокатится - и все.
Вопрос: можно ли заменять газовые горелки на электрические ТЭНы?
Ответ: можно, но это дорого, наверно? Электричество дороже, чем газ.
Вот один из наших читателей принес и показывает изготовленные им газовые горелки.
Из зала: Ну-ка покажите, что у вас там есть.
Автор: я испытал эту конструкцию. Газ пускал прямо от одной горелки газовой плитки. Нормально работает. Длина пламени примерно 120-150 мм. Здесь конечная часть аппарата. Теплообменник у меня труба в трубе.
Вакс: теплообменник я просчитывал. Задачу эту мы решали в связи с технологией активированного угля. Пар надо было нагревать до 1000-1200 градусов. Мы подключили к клеммам трансформатора трубку из нержавейки. Она накалялась докрасна, а пропускаемый в ней пар на выходе имел всего 250 градусов. И стало ясно, почему трубки плохи в теплообменниках. Внутри появляются ламинарные потоки, такие сквозняки. Возле стенок газ действительно принимает передаваемое извне тепло. Есть формула Рейнольдса для движущихся газов. Так вот, у стенок скорость газа почти равна нулю. И получается, что сечение трубы не работает, а работает только центральная часть. Именно там, у стенок, где произошел нагрев, нет движения. А вот при засыпанной стружке все векторы скоростей полностью нарушаются, уже поток не идет по центру, потоки все время сбиваются, турбулизируются.
Вопрос: как получить ферритовый порошок?
Ответ: могу дать совет, где брать вот этот порошок. В Белой Церкви, под Киевом. Там есть завод. Нужно не железо, а керит. Нужна керамика. Железо будет окисляться. Годятся броневые сердечники. Они не жесткие. Они рыхлые, но не все.
Вопрос: но ведь есть, наверно, простой способ получения мелкой керамики?
Ответ: я делаю в обычной стальной ступке, размолом через дырочки в тряпочку. Сначала нагреть материал в печи или на газу и после этого бросить в воду. Он не лопнет, а покроется мелкими трещинками, после этого его можно размолоть в ступке.
Вопрос: теплообменник заваривать?
Ответ: можно заваривать. С ним вы не будете никаких проблем иметь.
Вопрос: насколько жесткий контроль температурного режима?
Ответ:
не очень жесткий. В пределах градусов ста. Можно, конечно, было предложить термопару. Но большинство людей проградуировать не смогло бы. Платиновые термопары к тому же очень дороги. Самый простой способ - это термокраски или еще сплавы. У каждого своя точка плавления. Тут должен быть сплав типа высокоплавкого припоя.
Вопрос: как производить запуск установки?
Ответ: включаете прежде всего горелку. По всей системе пускаете газ. Прежде всего зажигаете фитилек. Газ начинает проходить по диспергатору и насыщается водой. На конечной канистре, в самом конце, вы зажигаете фитилек. Фитиль начинает гореть сильно. Просто горит газ. Ничего больше не происходит. Затем включаете горелки. При этом тоже ничего не происходит. И включаете всю электрическую часть. То есть диспергатор уже начинает работать активно, насыщение идет активно, горелки горят. Поднимается температура до 350-800 градусов. Начинается конверсия метана, который превращается в окись углерода и водород. И частично остается нетронутый метан. Попутно появляется углекислый газ. Лишняя вода еще идет. Процесс идет эндетермический, то есть с поглощением тепла. Постепенно начинаете подавать воздух. Этот процесс включения будет длиться 40-50 мин. Пока теплообменники прогреются, фитилек будет гореть с переменной силой. При конверсии идет выделение тепла. Дальше процесс пойдет сам, он сам себя начинает раскачивать, Я специально написал, - где идет выделение тепла, а где - поглощение. Это не моя идея, я взял это из классической химии.
Вопрос: какой предполагаемый срок службы такой установки может быть?
Ответ: установка-то будет долго работать, вот срок службы катализатора ограничит непрерывную работу. Тут многое зависит от загрязненности газа, от свойств катализатора. Если в газе много серы, может образовываться серная кислота, она при высоких температурах агрессивна. Прошу прощения за вносимое исправление параметров трубок для холодильника. В первых номерах упоминалось, что они толстостенные, семи метров длиной. Это потому, что раньше планировалось теплообменники делать змеевиками. А потом мы их упростили и сделали коробчатые с заполнителем. Так что получились короче.
Вопрос: оправдано ли применение двух теплообменников? Может обойтись одним?
Ответ: то есть, не греть до диспергатора? Тогда вы будете расходовать лишнее тепло, лишнюю электроэнергию.
Вопрос: но будет один теплообменник.
Ответ: для того чтобы шло испарение, нужно постоянно подводить тепло. Это необходимо, чтобы вода была в определенном соотношении. Влажности большей, чем 100-процентной, добиться нельзя. Но при 100% влажности количество воды при разных температурах разное. Чем выше температура, тем количество влаги при том же проценте влажности меньше. Диспергатор может создать в пузырьке воздуха 100% влажности. Но для того чтобы эта влажность имела определенное количество воды в граммах на кубометр газа, нужна еще и определенная температура. Вам нужно поддерживать 80-90 градусов и регулировать температуру воды, которая будет в диспергаторе. В зависимости от этой регулировки вы будете иметь разнос количество воды на кубометр газа. А у нас формула обуславливает это соотношение.
Вопрос: в первой формуле опечатка - там стоит минус, а должен стоять плюс.
Ответ: плюс, конечно. Это надо исправить. При соединении метана с кислородом выделяется тепло.
Вопрос: клапан давления самодельный. А можно КИПовский? Игольчатый?
Ответ: можно. Здесь совершенно безопасно. Если в системе давление становится больше, чем давление, с каким прижимает пружина шарик, тогда шарик отжимается, и лишний газ стравливается.
Вопрос: тогда какое давление должно быть?
Ответ: а это вы смотрите. У вас, в принципе, компрессор холодильника развивает давление до 2.5 атмосферы. Вам же, по всей видимости, нужны будут одна - две атмосферы. Но не надо измерять, не надо ставить манометр. Вы только регулируете по фитильку.
Вопрос: в конвертере-реакторе мы имеем высоту 500 мм и не имеем размеров верхней и нижней части?
Ответ: смесительная камера и накопительная камера должны быть по 10 миллиметров. Этого вполне достаточно.
Вопрос: как теплоизолировать верхнюю камеру?
Ответ: ее нужно теплоизолировать с наружной стороны, Их очень много разных теплоизоляции, просто когда-то мы научились делать из обычного силикатного канцелярского клея. Он выдерживает температуру до 15000 градусов.
Вопрос: можно ли ставить конвертер реактор вплотную к установке.
Ответ: нет. Расстояние должно быть 3-4 см.
Вопрос: диаметр выходного отверстия?
Ответ: это дымоход у вас. Здесь миллиметров 50-100. Чтобы вытяжка была.
Вопрос: вот здесь чисто схематично показано - слив метанола снизу. А если в канистру...
Ответ: нет, нельзя.
Вопрос: а если трубочка до дна будет...
Ответ: если трубочка до дна - можно. Важно не лить метанол сверху. Я думаю, рационализации, того рода, что вы предлагаете, будет десятки.
Вопрос: как форсировать двигатель, работающий на метаноле?
Ответ: у метанола есть один недостаток: он имеет калорийность меньше, чем у бензина в 1,6 раза. Если обычное топливо имеет, пока в него не доливают всякой гадости. 44 килоджоуля на килограмм, то у метанола 9,8 тысячи килоджоулей на кг. Поэтому, чтобы двигатель на метаноле не терял мощность, нужно несколькими способами увеличивать количество топлива, подаваемого в камеру сжатия. Это можно делать и наддувом. Причем без турбины! Автомобиль ведь начинает потреблять максимальную мощность на максимальных скоростях. В городе только при трогании с места нужна вся мощность. При скорости втрое меньше вы расходуете мощность не в три раза меньшую, а в квадрат раз меньшую. То есть пропорционально сопротивлению, а оно растет пропорционально квадрату скорости. В связи с этим можно сделать наддув, используя именно динамическое давление, которое оказывает встречный ветер. У вас сейчас патрубок карбюратора сосет воздух пассивно. Напор воздуха, который идет при движении автомобиля, вы не используете. У вас стоит фильтр, и труба фильтра просто выведена наружу и все. Если вы вставите патрубок за радиатором или в каком-то окошке, которое встречает лобовое сопротивление, - то воздух будет поступать не за счет всасывания, а под напором. Когда поршень опускается вниз, происходит всасывание. А теперь еще и принудительная подкачка воздуха будет. В этом случае метанольный двигатель начинает работать более энергично. Вся Европа отказалась от добавки тетраэтилсвинца и добавляет метанол в качестве антидетонатора. Метанол - это классический антидетонатор. Там единственный момент надо учитывать. Метанол, когда вы его смешиваете с бензином, должен быть тщательно очищен от воды. Для двигателя спортивных машин вода в метаноле не имеет серьезного значения. Есть одна пакость, но не очень значительная. Это связано с серой. Если она есть в метаноле, то может образоваться серная кислота. Поэтому все те способы, которые рекомендуют подмешивать воду в бензин, очень сомнительны. Так что, если вы хотите подмешивать к метанолу бензин, надо обязательно метанол обезводить. Это делается гашеной известью или прожженным медным купоросом. Прокалили на газовой плите медный купорос или на газовой плите известь, засыпали в метанол и через воронку с сеточкой слили. Он будет обезвоженный. Этот метанол можно спокойно смешивать с бензином.
Дата публикации: Прочитано: 17424 раз