Результаты испытаний газогенератора авг-45 на сплавах ферросилиция с добавками бария фс 75 Ба1 и фс 75 Ба4 и сплавах фса 15, фса 30 и фса 30 Мн1
|
№ |
Тип сплава, кг |
Концент- рация NaOH, % |
Максимальная температура в зоне реакции, °С |
Давление в реакторе, МПа |
Общее время реакции, мин |
Количество выделившегося водорода, м3 |
|
1 |
ФСА 30 Мн11) |
13,3 |
258 |
5,4 |
40 (3) |
1,31 |
|
2 |
ФСА 30 |
13,3 |
174 |
3,75 |
58 (16) |
1,03 |
|
3 |
ФСА 15 |
13,3 |
164 |
3,76 |
69 (31) |
0,97 |
|
4 |
ФС 75 Ба1 |
10 |
240 |
5,62 |
25 (12) |
1,64 |
|
5 |
ФС 75 Ба4 |
13,3 |
145 |
4,31 |
32 (12) |
1,14 |
1)– для разогрева реактора добавлено 30 грамм сплаваА-98КаМг.
Установлено, что объем водорода, выделившийся в результате взаимодействия с водой сплава ФСА 30, незначительно отличается от объема, полученного в подобной реакции с ФС 75. При производстве водорода в зимний период требуется добавление порошка алюминия для разогрева реактора.
Наибольшая производительность реактора наблюдается при работе во время взаимодействия сплава ФС 75 Ба1 с водой. Температура в этом случае близка к указанной в инструкции. Во время взаимодействия сплава ФСА 30 Мн1 с 13,3 % раствором едкого натра полнота реакции равна α = 80 %, что в два раза превышает кинетические опытные данные – см. табл. 1.5. Максимальные температуры отмечены в опытах с ФС 75 Ба1 и ФСА 30 Мн1 – см. табл. 3.2.
В летний период (в операторной 19 - 25 °С) при использовании сплава ФС 75 Ба1 наружная стенка нижней части баллона разогревается до 160 - 180 °С, для ФСА 30 Мн1 до 180 - 200 °С.
В зимний период (в операторной 0 - 7 °С) температура изменяется следующим образом. Для реакции со сплавом ФС 75 Ба1 максимальная температура наружной стенки нижней части баллона составила от 140 - 160 °С, для ФСА 30 Мн1 – 170 - 190 °С.
Температура газа во время реакции в верхней части газогенератора колеблется в пределах от 90 до 105 °С, после охлаждения реактора – не более 50 °С.
Судя из графика 3.3 рост температуры реагирующей смеси, как правило, опережает рост давления. Таким образом, в начальный период происходит частичное вскипание воды.
Высокие температуры, зафиксированные автором работы в начале процесса, связаны, по-видимому, с касанием спая термопары поверхности реагирующих частиц. Тепло, выделяемое во время реакции, идет на прогрев продуктов взаимодействия, избытка воды и металла нижней части реактора. Расчетная температура, определяемая для опытов с ФС 75 Ба1 из теплового баланса, соответствует экспериментально найденной (240 ºC в зимний период и 270 ºС в летний).
В холодное время воду, подаваемую на реакцию, разогревают до 50 - 60 °С, так как при заливке холодной воды (tH2О = 10 - 15 °С) реакция не развивается.
Установлено, что продукты взаимодействия сплава ФСА 15 невозможно выгрузить из реактора. По-видимому, данное обстоятельство частично связано со снижением температуры процесса. Продукты реакций сплавов ФС 75 Ба1 и ФС 75 Ба4 свободно удаляются из АВГ-45.
Как известно, материальный баланс аппарата связывает скорость образования водорода в реакционном объеме с производительностью реактора. Математическая интерпретация баланса соответствует уравнениям (1.3), (1.4). Подставив уравнение (1.4) в выражение скорости выделения водорода получаем
L = ∆V/(fуд ∆τ ∆μ). (3.1)
Расчетные значения коэффициента L для кинетического реактораи газогенератора АВГ-45 представлены в таблицах 1.6, 1.7, 3.3 и на рисунке 3.4.
Таблица 3.3