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. Предложен рекомбинатор водорода и кислорода, содержащий корпус, с входным и выходным участками, внутри которого на пути прохождения газа размещено катализаторное тело. Отличительной особенностью 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. Технический результат - расширение рабочего диапазона концентрации водорода. 2 з.п. ф-лы, 2 илл.

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 B01J 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 его эксплуатация безопасна при концентрации водорода до 8%. Данный недостаток обусловлен тем, что температура газа на выходе из устройства пропорциональна концентрации водорода и превышает допустимый предел самовоспламенения в окружающей атмосфере при концентрации водорода, превышающей 8%.

В основе полезной модели лежит задача по созданию пожаробезопасного устройства для рекомбинации водорода и кислорода при концентрациях водорода до 25%.

Для решения поставленной задачи предлагается рекомбинатор водорода и кислорода, содержащий вертикальный корпус, имеющий, по меньшей мере, одно постоянно открытое отверстие для впуска газа и постоянно открытое отверстие для выпуска газа, сообщающиеся друг с другом, внутри которого на пути прохождения газа размещены катализаторные тела. Отличительной особенностью предлагаемого рекомбинатора является то, что отверстия для впуска и выпуска газа сообщаются между собой посредством двух теплоизолированных друг от друга каналов для прохождения газа, имеющих тепловой контакт с окружающей средой, причем катализаторные тела расположены только в одном из каналов.

Дополнительно предлагается рекомбинатор оснастить устройством для перемешивания потоков газа, установленным внутри корпуса в месте сообщения каналов в районе отверстия для впуска газа.

Также дополнительно предлагается устройство для перемешивания потоков газа выполнить в виде гофрированного листа, установленного таким образом, что место сообщения каналов и отверстие для впуска газа расположены по разные стороны гофрированного листа.

Выполнение отверстий для впуска и выпуска газа сообщающимися между собой посредством двух теплоизолированных друг от друга каналов для прохождения газа, имеющих тепловой контакт с окружающей средой, и размещение катализаторные тел только в одном из каналов приводит к возможности значительного снижения концентрации водорода в потоке газа, омывающего катализаторные тела, и тем самым снизить температуру реакции рекомбинации водорода, что повышает пожарную безопасность.

Выполнение рекомбинатора с устройством для перемешивания потоков газа, установленным внутри корпуса в месте сообщения каналов в районе отверстия для впуска газа позволяет равномерно перемешать поток газа до рекомбинации водорода и снизить максимальную локальную концентрацию водорода.

Выполнение устройства для перемешивания потоков газа в виде гофрированного листа, установленного таким образом, что место сообщения каналов и отверстие для впуска газа расположены по разные стороны гофрированного листа позволяет эффективно перемешать поток на коротком расстоянии, и тем самым уменьшить размеры устройства.

На фигуре 1 представлено заявляемое устройство, где 1 - вертикальный корпус, 2 - отверстие для впуска газа, 3 - отверстие для выпуска газа, 4 - катализаторные тела, 5 - канал с катализаторными телами, 6 - канал без катализаторных тел 7 - устройство для перемешивания потоков газа, 8 - теплоизолирующая газовая полость. На фигуре 2 представлено устройство для перемешивания потоков газа выполненое в виде гофрированного листа.

Устройство работает следующим образом. Как правило, устройство размещают в помещении на стене в вертикальном положении корпуса 1. При появлении повышенной концентрации водорода в атмосфере помещения, например, в результате аварии, рекомбинатор начинает работать автоматически. В результате протекания химической реакции рекомбинации на катализаторных телах 4 газовая смесь лишается водорода и разогревается, в результате чего возникает подъемное течение газа в канале 5 от отверстия 2 к отверстию 3. В канале 6 газ начинает опускаться, так как его температура ниже, чем в канале 5. В канал 6 поступает часть газа из канала 5, не содержащая водорода. Этот газ в канале 6, опускаясь вниз, охлаждается и его температура всегда ниже, чем в канале 5, что позволяет поддерживать опускное течение канале 6. Теплообмену между каналами препятствует теплоизолирующая газовая полость 8. На выходе из канала 6 газ, не содержащий водорода, смешивается с газом, содержащим водород, поступающим в корпус 1 из помещения через отверстие 2. В устройстве для перемешивания потоков газа 7, выполненном в виде гофрированного листа происходит их эффективное перемешивание из-за большой поверхности контакта потоков. Таким образом, на катализаторные тела поступает смесь с концентрацией водорода меньшей, чем концентрация водорода в помещении.

В результате снижается температура рекомбинации водорода, газ, выходящий из отверстия 3 в помещение имеет более низкую температуру, что предотвращает самовоспламенение газа, находящегося в помещении. Пример осуществления изобретения. Был изготовлен рекомбинатор, в котором корпус имел высоту 1200 мм, ширину 500 мм и глубину 100 мм. Каталитические тела выполнены в виде пластины толщиной 10 мм из пористого ячеистого материала (ВПЯМ) - основа - нихром, покрыта кристаллами окиси алюминия, сверху напыление платины. Через рекомбинатор пропускали газо-воздушную смесь, содержащую от 5 до 18% водорода. Устройство обеспечило пожаробезопасную очистку воздуха от водорода.

1. Рекомбинатор водорода и кислорода, содержащий вертикальный корпус, имеющий, по меньшей мере, одно постоянно открытое отверстие для впуска газа и постоянно открытое отверстие для выпуска газа, сообщающиеся друг с другом, внутри которого на пути прохождения газа размещены катализаторные тела, отличающийся тем, что отверстия для впуска и выпуска газа сообщаются между собой посредством двух теплоизолированных друг от друга каналов для прохождения газа, имеющих тепловой контакт с окружающей средой, причем катализаторные тела расположены только в одном из каналов.

2. Рекомбинатор по п.1, отличающийся тем, что он содержит устройство для перемешивания потоков газа, установленное внутри корпуса в месте сообщения каналов в районе отверстия для впуска газа.

3. Рекомбинатор по п.2, отличающийся тем, что устройство для перемешивания потоков газа выполнено в виде гофрированного листа, установленного таким образом, что место сообщения каналов и отверстие для впуска газа расположены по разные стороны гофрированного листа.