Российский химико-аналитический портал  химический анализ и аналитическая химия в фокусе внимания ::: портал химиков-аналитиков ::: выбор профессионалов  
карта портала ::: расширенный поиск              
 


ANCHEM.RU » Форумы » Дискуссии ...
  Дискуссии | Список форумов | Войти в систему | Регистрация | Помощь | Последние темы | Поиск

Форум химиков-аналитиков, аналитическая химия и химический анализ.

Глобальная тема >>>

  Ответов в этой теме: 49
  Страница: 1 2 3 4 5
  «« назад || далее »»

[ Ответ на тему ]


Автор Тема: Глобальная тема
12345
Пользователь
Ранг: 661

05.02.2005 // 11:29:21     
Редактировано 1 раз(а)

Макаров Андрей Фадеевич попросил меня начать новую тему. Здесь статья с глобальной идеей. Она немного не так отформатирована на этой странице, но я не знаю как её правильно отформатировать.

УНИКАЛЬНАЯ РАЗНОВИДНОСТЬ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

А.Ф.Макаров НЦ ВостНИИ, г.Кемерово, vostnii@kemnet.ru ,
А.С.Трунин, СамГТУ, г.Самара, a_trunin@mail.vis.ru.
Химические топлива (энергетические, моторные, унитарные) – разновидность термодинамических систем с потенциальной химической энергией. ВСЕ хим.топлива – это СИСТЕМЫ типа "окислитель + горючее" в различных агрегатных комбинациях исходных ингредиентов (воздух + бензин, например). Аккумулировать механическую энергию газов удобно в легкоплавких смесях "окислитель + горючее + вода". Смеси промышленных растворов синтеза аммиачной селитры (АС, NH4NО3) и карбамида CO(NH2)2 – "жидкие азотные удобрения" – по энергозапасу могут быть сравнимы с бездымным порохом, но при этом пожаро-взрывобезопасны, экологичны, и не требуют кислород воздуха.

ИДЕЯ: Предлагаются окислительсодержащие однокомпонентные хим.топлива на неорганической Н,N,О -основе со-растворимых ингредиентов. Прямое преобразование энергии газораспада топлив в механическую работу газовых тел (Н2О-пар, N2, CO2) в газо-расширительных, гидро-, пневмо-машинах – взамен "нефтяных" двигателей (ДВС). Способ хранения хим.энергии в окислительсодержащей фазе аммиачных и аминных ингредиентов – удобный аккумулятор механической работы газораспада топлив.
Водо-нитратные смеси (ВНС) – это со-растворимая фаза АС-окислитель + горючее: карбамид, аммиак, спирты, амины, с молекулярной гомогенизацией компонентов. ВНС-топлива конкурентны с бензином в ~3 раза и дешевле его в ~15-20 раз уже сегодня, когда дешёвая нефть ещё НЕ УНИЧТОЖЕНА. Доказано, что в продуктах сгорания ВНС-топлив содержание СО и NOx на 2-3 порядка ниже, чем в выхлопе "нефтяных" ДВС. При плотности ВНС-топлив ~1,5г/см3 содержание водорода-горючего в единице объёма сравнимо с жидким водородом. ВНС-топлива много безопаснее бензина и газов.
Работоотдача ВНС-топлив регулируется начальными параметрами (Р1,V1,T1) рабочих тел в реакторе (камере) сгорания и ограничена предельным расширением пороховых газов до ~103 раз (КПД до ~85%) двигающих поршень, вращающих турбину... ВНС-топлива неопасны для человека, химически стабильны, имеют возобновляемую сырьевую базу (воздух, вода), допускают высокое ("пороховое") форсирование мощности, технологичны и вписаны в планетарный кругооборот азота, кислорода, воды.

НАУЧНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ: Экзотермический газораспад 1кг горячего раствора АС/карбамид/вода 80/20/6 (плавление при 800С) в условиях реактора сгорания (под давлением) протекает в форме вспышек рабочих доз по схеме:
3NH4NO3 + СО(NH2)2 + Н2О = СО2 + 9Н2О (пар) + 4N2 + 850 ккал/кг.
Тепловой эффект хим.вспышек, Q, с учётом теплот взаиморастворения ингредиентов и их подогрева до ~1000С теплотой выхлопа: Q ~850 ккал/кг. При этом образуется 44 моля рабочих тел (1 кг газов, вода – пар), расширяющихся из начального объёма V0=0,69л (с плотностью молекулярной упаковки жидкой фазы 1,45 г/см3) до V2 >1000л при Р2 ~1атм., что соответствует "степени расширения" рабочего тела e=V2/V0 >1500.
Работа А адиабатного расширения 1 кг газов из начального объема реактора V1 до объёма V2: А =Q{1-(V1/V2)k-1}; КПД "чистого расширения": ht =А/Q = 1– 1/(V2/V1)k-1.
КПД "пороховой" работы как функция от расширения V2/V1 при средневзвешенном показателе адиабаты k=1,294 для плава АС/К/вода 80/20/6 по формулам адиабаты Т1/Т2=(V2/V1)k-1, Р1/Р2=(V2/V1)k приведён в таблице. Для возможности 50-кратного расширения газов до Р2 =1атм., Т2 ~4000К (ограничение по точке росы) их параметры в реакторе д. б.: Р1 і158 атм. (16 МПа), Т1 і12650К (8900С), что не превышает технических параметров существующих циклов поршневых ДВС и газовых турбин.
Pасширениe рабочего тела, e =V2/V1 10 50 100 500 1000
Термодинамический КПД, ht = А/Q, % 49,2 68,3 74,2 84 86
Снижение абс.температуры Т1/Т2Снижение давления Р1/Р2 1,9719,7 3,16157,9 3,87387,3 6,223108 7,627621
Отношение V2/V1 в цикле "чистого расширения" легко регулируется степенью наполнения объёма зарядной камеры V1 зарядом дозы V0 (с одновременным форсированием мощности) и содержанием воды в зарядах топлива-пороха.
Таким образом, эксплуатационные затраты "на топливо": З ~ С / Q*h, где:
СВ ~$0,08 – уровень мировых цен 1 кг ингредиентов ВНС-топлива (для бензина: СБ ~$1,5);
QВ ~850 – теплота сгорания 1кг ВНС-топлива, ккал (для бензина: QБ ~10000 ккал);
hВ ~ 68% (для бензина: hБ ~35% - потери на сжатие, хим.неполноту, e =V2/V1 ~10 ).
Конкурентоспособность: СБ/СВ * QВ/QБ * hВ/hБ ~ 3,1.
Т.о., эквивалентные затраты на топливо-порох ниже в ~3 раза, чем на бензин. В сравнении со спиртами – в ~ 4-7 раз. В сравнении с затратностью электро-топливных батарей ЭХГ, водородом-горючим для ДВС – в >10 раз. Схема газо-механических машин на однокомпонентном топливе упрощается. Подвод давления газораспада – эффективнее подвода тепла (hВ/hБ ~2). Масса кристаллизованного топлива в баке порционно плавится бесплатным теплом выхлопа – по аналогии с десорбцией Н2 из металл-гидридных батарей горячим выхлопом "водородных" автомобилей.
ВЛИЯНИЕ НА БУДУЩЕЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА ПРИ ВНЕДРЕНИИ: Глобальное внедрение газо-механических машин на однокомпонентном ВНС-топливе взамен "нефтяных" ДВС (>1млрд. шт.) снизит выбросы "парникового" СО2 от автотранспорта в 5-6 раз; содержание СО, NOx, СНх-канцерогенов и сажи – на ~2-3 порядка. Прекратится сжигание в ДВС ценнейшего углеводородного сырья (>5млн. тонн в сутки!) и загрязнение биосферы продуктами нефтепереработки и нефтедобычи. Экономический эффект по затратам на ВНС-топливо взамен моторных горючих >1 трлн. долларов – ежегодно (!).
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ИДЕИ: Падение мировой нефтедобычи через 10-15 лет неизбежно. Предлагается уникальная перспектива ВОДОРОДНОЙ энергетики с ~3-кратным снижением, а не ростом(!) затрат "на топливо". Её реализация – зависит от разумной воли Правительств перед лицом Глобальных климатических изменений… Освободившиеся из нефтяных отраслей материальные ресурсы целесообразно направить на рост мощностей мировой азотной промышленности (от ~200млн.т – до ~10млрд.т). Азото-водородный синтез – дополнительно удешевляется с дешевизной водорода в водородной энергетике (есть решения). Накопленный опыт 100-летнего двигателестроения позволяет адаптировать "оборонные" газо-расширительные машины (привод турбо-насосов ЖРД, поршневых, турбинных ДВС торпед и пр.) – для гражданских силовых технологий (есть принципиальные решения). Мы не знаем пороховых машин, потому что – жертвы Нефтепрома 100 лет! Необходима ПРОГРАММА мировых усилий. Это – реальная водородная Задача. Она решаема. Ещё не поздно…

ЛИТЕРАТУРА

1. Макаров А.Ф., Долженко В.А., Трунин А.С. Способ получения рабочего тела для тепловых машин. / Пат. 2230917 (Россия) от 12.08.02, запись в Госреестре 20.06.04.
2. Макаров А.Ф., Трунин А.С. Водородная энергетика унитарных топлив. // В кн.: Труды 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы современной науки". Ч.11. Химическая технология. Самара. 2004. С. 37-42.
3. Макаров А.Ф., Трунин А.С. Перспективные системы для изучения фазовых равновесий водо-нитратных топлив. Ч.12. Физ.-хим. анализ. С.130-136.
4. Макаров А.Ф., Трунин А.С. Альтернативные азото-водородные топлива и окислители. Известия Самарского научного центра РАН. Спец.выпуск "Химия и химическая технология". Самара. 2004. С. 130-142.
ANCHEM.RU
Администрация
Ранг: 246
12345
Пользователь
Ранг: 661


06.02.2005 // 20:40:27     
Я вот думаю, что для получения аммиачной селитры затрачивают много электроэнергии, и при использовании аммиачной селитры в качестве топлива можно будет использовать значительно меньше этой энергии, чем затрачено. Это делает бесполезной предлагаемую идею.
snsychev
VIP Member
Ранг: 282


08.02.2005 // 14:39:07     
А что там! Давайте уж сразу термояд в пробирке.
Например так: в кусок платины или палладия закачиваешь жидкий дейтерий и включаешь мощный ультразвук для кавитации в порах платины или палладия. Кавитации внутри пор приведут к резкому увеличению плотности и температурвы на поверхности каналов. Будет Вам поверхностный (а не объемный, как сейчас делают) термояд. Тем более что атомная напряженность внутри таких пор и по теории и в эксперименте достигает величин десять в десятой степени вольт на метр. Кто хочет попробовать?
12345
Пользователь
Ранг: 661


09.02.2005 // 17:22:21     
Да, помнится, в средствах массовой информации сообщалось об успешном осуществлении этой идеи. Только оказалось, что сообщения были сделаны преждевременно. Но, всё равно, я думаю, многие разволновались. Жаль, конечно, что всё не так просто, но с другой стороны это даёт шанс другим.

Что касается двигателей на аммиачной селитре, то я не прав на счёт электроэнергии: аммиачную селитру получают за счёт энергии углеводородов, теряя при этом часть энергии. Макаров Андрей, судя по всему узнал, что двигатели внутреннего сгорания на аммиачной селитре существуют и используются в торпедах. По-видимому, он считает, что они имеют преимущество в КПД перед бензиновыми двигателями. Почему-то он не может сам отправлять сообщения на форум.
XXX
Пользователь
Ранг: 1


08.03.2005 // 19:20:06     
Не совсем глупо, как кажется на первый взгляд. Чтобы приготовить топливо затратить энергию все равно надо. Вопрос же о том, какая энергетика лучше - водородная, или азотно-водородная - в краткосрочной перспективе не имеет однозначного решения. Неприятно иное. Мелкие натяжечки по ходу дела. К примеру, цена предлагаемой смеси нитрата аммония и карбамида по ценам евразийского рынка уже сейчас где-то вблизи 140 $ за тонну без доставки. Так что 0.08 $ за кг не получится. (1.5 $ за литр бензина - это на бензоколонке, а не на заводе-изготовителе.)
Пиротехник
Пользователь
Ранг: 11


23.03.2005 // 13:15:56     
Мелкие натяжечки ни к чему. Одно дело - гранулированные обезвоженные вещества (гранулы аммселитры и карбамида)и другое - растворы синтеза с упариванием за счёт теплоты нейтрализации. Дешевле на 30%. Это я как специалист-взрывник говорю. Стоимость бензина сегодня всё растёт и полтора доллара за литр (за 1 кг - 2$)- далеко не предел.
Каталог ANCHEM.RU
Администрация
Ранг: 246
Аналитические весы KERN ABS/ABJ Аналитические весы KERN ABS/ABJ
Аналитические весы с ценой деления 0.1 мг. Возможность взвешивания в граммах или каратах. Диаметр весовой платформы - 80 мм. Большой ЖК-дисплей с высотой цифр 14 мм. Гиря для калибровки весов в комплекте.
[ Информация из каталога оборудования ANCHEM.RU ]
Пиротехник
Пользователь
Ранг: 11


23.03.2005 // 13:19:41     
Подвод давления - эффективнее подвода тепла
В теории газо-тепловых машин проще пороха быть не может ничего. Газораспад унитарных топлив- естественный цикл прямого преобразования химической энергии в механическую работу. ПРЯМОЙ. КПД 68% - только при 50-кратном расширении. Тактов сжатия нет. Потерь на сжатие - тоже. Охлаждать не надо. Чудеса.
КонстантинС
VIP Member
Ранг: 2306


22.05.2006 // 14:54:57     

Хм... а забавную тему воскресили...

Мне казалось, что селитра очень даже хорошо детонирует, особенно в приведенных условиях... кпд-то может и большое, но что-то в практичности создания такого двигателя сомневаюсь.

Если уж брать полу-фантастические идеи по поводу получения энергии и двигателей, то мне больше по душе прямой каталитический перевод энергии топлива в электричество. Правда, по крайней темноте своей вообще ничего по этой теме не знаю.
Сергей Костиков
VIP Member
Ранг: 1811


22.05.2006 // 16:01:51     

КонстантинС пишет:

Хм... а забавную тему воскресили...

Мне казалось, что селитра очень даже хорошо детонирует, особенно в приведенных условиях... кпд-то может и большое, но что-то в практичности создания такого двигателя сомневаюсь.

Если уж брать полу-фантастические идеи по поводу получения энергии и двигателей, то мне больше по душе прямой каталитический перевод энергии топлива в электричество. Правда, по крайней темноте своей вообще ничего по этой теме не знаю.


To КонстантинС. Всё, что выше обсуждалось - достойно обсудить ещё раз за рюмкой пива. Особенно перевод одного вида энергии в другую без посредников.
Отзовись, иф ю плиз, хоть по мобиле, хоть как, хоть мне, хоть Шувахеру.
михалыч
Пользователь
Ранг: 345


13.12.2006 // 23:16:30     
В оценке перспектив такого топлива не учтен системный фактор -расходы на перевозку такого топлива. Теплота сгорания бензина 10800 ккал/кг,кпд=о,35 полезная энергия соответственно 3780ккал/кг .Для ВНС топлива 850ккал/кг,кпд=0,68 ,полезная энергия 578ккал/кг ( для лошади 4000*0,3=1200). Полезная энергоёмкость бензина выше в 3780/578=6,5 раз.Это означает что плотность сети заправок должна быть пропорционально увеличена, соответственно и расходы на транспортировку. Необходимо учесть альтернативу- синтетическое жидкое топливо из угля, не требующую переделки двигателей.
Федот
Пользователь
Ранг: 12


28.05.2008 // 12:44:24     
Идея на мой взгляд интересная.

Всё упирается в азотное производство - сколько там затрат. Тут нужно учесть, что в принципе жечь на азотнотуковом заводе можно и уголь, и природный газ, и вообще любую дрянь, которую неудобно использовать на транспорте. Вопрос всё же, а сколько горючки нужно сжечь на 1 тонну той же аммиачной селитры?

Вот бы найти бактерию, которая связывает азот от энергии говна и солнечного света

Такой способ получения давления хорошо сочетается с компактными схемами двигателей - например роторно-лопастной двигатель Гридина www.eprussia.ru/tech/articles/161.htm
Имея двигатель малой массы и большой мощности, своего рода шаговый компрессионный привод, можно сделать эффективное мотор-колесо. Бачок с ВНС, да пара мотор-колёс - и готова силовая установка автомобиля, только считай по пальцам, какие узлы и системы можно выкинуть из схемы.

Товарищ Валентин тут удивил публику гидроприводом на мотор-колёса www.popmech.ru/part/?articleid=3557&rubricid=4
Накапливать давление в химически связанном виде будет намного эффективнее.

  Ответов в этой теме: 49
  Страница: 1 2 3 4 5
  «« назад || далее »»

Ответ на тему


ААС, ИСП-АЭС, ИСП-МС - прямые поставки в 2022 году

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ ANCHEM.RU:      [ Все новости ]


ЖУРНАЛ ЛАБОРАТОРИИ ЛИТЕРАТУРА ОБОРУДОВАНИЕ РАБОТА КАЛЕНДАРЬ ФОРУМ

Copyright © 2002-2022
«Аналитика-Мир профессионалов»

Размещение рекламы / Контакты