Теплота - сгорание - водород
Cтраница 2
 |
Зависимость темперагу, ры сгорания алюминия в воде от коэффициента избытка окислителя.| Принципиальная схема энергоустановки с ДВС, питаемого пароводородом от реактора на ЭАВ. [16] |
По первой схеме ( рис. 44) пароводород с определенными термодинамическими параметрами из реактора подается в цилиндр поршневого ДВС в процессе впуска либо в конце сжатия. В первом случае предполагается, что полезная работа в цикле двигателя совершается только за счет теплоты сгорания водорода, а пар является балластом. [17]
Водород составляет от 2 до 10 % и занимает в топливе второе место по располагаемой теплоте. При горении водорода образуется вода, которая оказывает влияние на теплоту сгорания топлива. В зависимости от агрегатного состояния воды теплота сгорания водорода может составлять при образовании пара 120 МДж / кг, а при образовании воды - 142 МДж / кг. [18]
Элементный состав горючей массы мазута характеризуется содержанием углерода, водорода, серы, кислорода и азота. Углерод и водород являются важнейшими компонентами органических топлив, так как при их окислении выделяется основное количество тепла. Например, при сгорании 1 кг углерода в среднем выделяется около 34 МДж, а теплота сгорания водорода примерно в 4 раза выше. [19]
К среднекалорийным газам относятся коксовый и светильный газы, получаемые из каменного угля в результате его газификации. Поскольку теплота сгорания единицы объема водорода меньше, чем метана ( соответственно 9 372 и 35 797 Дж / м3), эти газы отличаются меньшей теплотой сгорания. Кроме того, в состав коксового и светильного газов в довольно большом количестве ( 10 - 20 % и более) входит монооксид углерода СО, имеющий объемную теплоту сгорания лишь немного большую ( 12 029 кДж / м3), чем теплота сгорания водорода. Количество же азота N2 и его производных в коксовом и светильном газах значительно выше ( 10 - 20 % и более), чем в высококалорийных газах. [20]
Обычно для процесса используют цинк-хромовый катализатор синтеза метанола. Процесс протекает при 573 - 673 К. Метанол можно использовать как горючее для процессов конверсии. В этом случае КПД процесса получения водорода составляет 65 - 70 % ( отношение теплоты полученного водорода к теплоте сгорания затраченного метанола); если теплота для процесса получения водорода подводится извне, теплота сгорания водорода, полученного методом каталитического разложения, на 22 %, а водорода, полученного методом паровой конверсии, на 15 % превосходят теплоту сгорания затраченного метанола. [22]
На лабораторном уровне разработано и разрабатывается много идей, касающихся транспорта и хранения водорода. Водород может быть использован многими путями в авиации, автотранспорте, бытовых приборах и в электроэнергетических системах. В последнее время активно обсуждается возможная роль водорода как побочного продукта производства электроэнергии на ядерных электростанциях, поскольку этот метод обеспечивает дешевое получение энергии. Однако возникают серьезные проблемы при широкомасштабном использовании водорода, связанные с его транспортом и хранением. Водород способен проникать в металлы и делать их хрупкими. Предлагаются два решения этих проблем - использование ингибирующих добавок ( например, очень небольших количеств кислорода) и применение защитных покрытий. Некоторые представители промышленности по добыче природного газа США ( дебаты во время Мировой энергетической конференции, 1974 г.) рассматривают водород как жидкий энергоноситель будущего для наполнения газопроводов по мере истощения ресурсов природного газа. Ведь должен быть найден чрезвычайно эффективный ингибитор, препятствующий возникновению утечек в старых газопроводных системах. Теплота сгорания водорода низка - только 10056 кДж / м3 по сравнению с 33520 кДж / м3 метана. Поэтому для обеспечения тех же количеств энергии при более низкой плотности водорода потребуются газопроводы большого диаметра или с большим давлением по сравнению с использованием природного или синтетического газа, с чем будут связаны значительные дополнительные капиталовложения. С особыми свойствами водорода связаны и проблемы его хранения. Водород можно хранить в дорогих сосудах Дьюара или под давлением, что обходится очень дорого. [23]
Страницы: 1 2