Palivové páry: alkohol, peroxid vodíku. Způsob zajištění zlepšeného spalování uhlovodíkových sloučenin

Autor by rád tuto studii věnoval jedné známé látce. Látka, která dala světu Marilyn Monroe a bílé nitě, antiseptika a pěnidla, epoxidové lepidlo a činidlo pro krevní testy, a dokonce ji používají akvaristé k osvěžení vody a čištění akvárií. Mluvíme o peroxidu vodíku, přesněji o jednom aspektu jeho použití – jeho vojenské kariéře.

Než však přistoupíme k hlavní části, autor by rád objasnil dva body. První je název článku. Možností bylo mnoho, ale nakonec bylo rozhodnuto použít název jedné z publikací napsaných inženýrem-kapitánem druhé hodnosti L.S. Shapiro, jako nejzřetelněji v souladu nejen s obsahem, ale i s okolnostmi, které provázely zavedení peroxidu vodíku do vojenské praxe.

Za druhé, proč se autor zajímal o tuto konkrétní látku? Nebo přesněji, proč přesně ho to zaujalo? Kupodivu s jeho zcela paradoxním osudem ve vojenské oblasti. Jde o to, že peroxid vodíku má celou řadu vlastností, které, jak se zdá, ho předurčily pro skvělou vojenskou kariéru. A na druhou stranu se všechny tyto vlastnosti ukázaly jako zcela nepoužitelné pro použití jako vojenské zásoby. No, abych to nenazval úplně nevhodným – naopak, používal se, a to poměrně široce. Ale na druhou stranu z těchto pokusů nevzešlo nic mimořádného: peroxid vodíku se nemůže pochlubit tak působivými výsledky jako dusičnany nebo uhlovodíky. Všechno se ukázalo jako chyba... Nicméně nespěchejme. Podívejme se jen na některé z nejzajímavějších a nejdramatičtějších momentů vojenského peroxidu a každý čtenář si udělá svůj vlastní závěr. A protože každý příběh má svůj začátek, pojďme se seznámit s okolnostmi narození hrdiny příběhu.

Objev profesora Tenarda...

Za oknem byl jasný, mrazivý prosincový den roku 1818. Posluchárnu narychlo zaplnila skupina studentů chemie z pařížské Ecole Polytechnique. Nenašel se nikdo, kdo by byl ochotný nechat si ujít přednášku slavného školního profesora a slavné Sorbonny (Pařížská univerzita) Jeana Louise Thenarda: každá jeho hodina byla neobvyklou a vzrušující cestou do světa úžasné vědy. A tak profesor otevřel dveře a vstoupil do třídy lehkou, pružnou chůzí (pocta jeho gaskoňským předkům).

Ze zvyku kývl publiku, rychle přistoupil k dlouhému předváděcímu stolu a řekl něco přípraváři, starci Leshovi. Pak vystoupil k řečnickému pultu, rozhlédl se po studentech a začal tiše:

Když námořník z předního stěžně fregaty zakřičí „Přistát“ a kapitán poprvé spatří dalekohledem neznámý břeh, je to skvělý okamžik v životě navigátora. Není ale stejně skvělý okamžik, kdy chemik poprvé objeví na dně baňky částice nové, dosud neznámé látky?

Tenar opustil kazatelnu a přistoupil k předváděcímu stolu, na který už Lesho umístil jednoduché zařízení.

"Chemie miluje jednoduchost," pokračoval Tenar. - Pamatujte si to, pánové. Skleněné nádoby jsou pouze dvě, vnější a vnitřní. Mezi nimi je sníh: nová látka se raději objevuje při nízkých teplotách. Do vnitřní nádoby se nalije zředěná šestiprocentní kyselina sírová. Teď je zima skoro jako sníh. Co se stane, když do kyseliny hodím špetku oxidu barnatého? Kyselina sírová a oxid barnatý poskytne nezávadnou vodu a bílou sraženinu - síran barnatý. To ví každý.

H 2 SO4 + BaO = BaSO4 + H20

- Ale teď vás žádám o pozornost! Blížíme se k neznámým břehům a z předního stěžně se nyní ozve výkřik „Země!“. Do kyseliny neházím oxid barnatý, ale peroxid barnatý - látka, která se získává spalováním barya v přebytku kyslíku.

V publiku bylo tak ticho, že bylo zřetelně slyšet těžký dech Lesha, který byl nachlazený. Tenar opatrně promíchával kyselinu skleněnou tyčinkou a pomalu, zrnko po zrnku, naléval do nádoby peroxid barnatý.

Odfiltrujeme sraženinu, obyčejný síran barnatý,“ řekl profesor a nalil vodu z vnitřní nádoby do baňky.

H 2 SO4 + BaO2 = BaSO4 + H202

- Tato látka vypadá jako voda, že? To je ale divná voda! Hodím do něj kus obyčejné rzi (Lešo, tříska!), a sleduji, jak se rozhoří sotva doutnající plamínek. Voda, která podporuje hoření!

Toto je speciální voda. Obsahuje dvakrát více kyslíku než normálně. Voda je oxid vodíku a tato kapalina je peroxid vodíku. Ale líbí se mi jiné jméno - "oxidovaná voda". A právem na objev mám toto jméno nejraději.

Když navigátor objeví neznámou zemi, už ví: jednou na ní vyrostou města a budou se stavět silnice. My chemici si nikdy nemůžeme být jistí osudem našich objevů. Co čeká novou látku za století? Možná stejně široké použití jako kyselina sírová nebo chlorovodíková. Nebo možná úplné zapomnění - jako zbytečné...

Publikum bylo hlučné.

Ale Tenar pokračoval:

A přesto věřím ve velkou budoucnost „oxidované vody“, protože obsahuje velké množství „životodárného vzduchu“ – kyslíku. A hlavně se z takové vody velmi snadno uvolňuje. To samo o sobě vzbuzuje důvěru v budoucnost „oxidované vody“. Zemědělství a řemesla, medicína a výroba a ještě ani nevím, kde se bude používat „oxidovaná voda“! Co se dnes ještě vejde do baňky, může zítra mocně vtrhnout do každé domácnosti.

Profesor Tenard pomalu sestoupil z kazatelny.

Naivní pařížský snílek... Přesvědčený humanista Tenard vždy věřil, že věda by měla lidstvu přinášet výhody, dělat život snadnějším, snadnějším a šťastnějším. I když měl neustále před očima příklady přímo opačné povahy, pevně věřil ve velkou a mírovou budoucnost svého objevu. Někdy začnete věřit v pravdivost rčení „Štěstí je nevědomost“...

Začátek kariéry peroxidu vodíku byl však vcelku poklidný. Pravidelně pracovala v textilních továrnách, bělila nitě a prádlo; v laboratořích oxiduje organické molekuly a pomáhá získávat nové látky, které v přírodě neexistují; začal ovládat lékařská oddělení a sebevědomě se etabloval jako místní antiseptikum.

Brzy se ale ukázalo, že někteří negativní aspekty, z nichž jedna se ukázala jako nízká stabilita: mohla existovat pouze v roztocích s relativně nízkou koncentrací. A jako obvykle, pokud koncentrace není uspokojivá, je potřeba ji zvýšit. A tady to začalo...

...a objev inženýra Waltera

Rok 1934 byl v evropských dějinách poznamenán mnoha událostmi. Některé z nich nadchly statisíce lidí, jiné prošly tiše a bez povšimnutí. První lze samozřejmě připsat tomu, že se v Německu objevil termín „árijská věda“. Co se týče druhého, bylo to náhlé vymizení všech zmínek o peroxidu vodíku z otevřeného lisu. Důvody tohoto podivného zmizení byly jasné až po drtivé porážce „tisícileté říše“.

Vše začalo nápadem, který přišel na mysl Helmuta Waltera, majitele malé továrny v Kielu na výrobu přesných přístrojů, výzkumných zařízení a činidel pro německé ústavy. Byl to schopný, erudovaný a hlavně podnikavý člověk. Všiml si, že koncentrovaný peroxid vodíku může přetrvávat poměrně dlouhou dobu v přítomnosti i malého množství stabilizačních látek, jako je kyselina fosforečná nebo její soli. Kyselina močová se ukázala jako zvláště účinný stabilizátor: 1 g kyseliny močové stačil ke stabilizaci 30 litrů vysoce koncentrovaného peroxidu. Ale zavedení dalších látek, katalyzátorů rozkladu, vede k rychlému rozkladu látky s uvolňováním velkého množství kyslíku. Tak se objevila atraktivní vyhlídka na regulaci procesu rozkladu pomocí poměrně levných a jednoduchých chemikálií.

To vše bylo samo o sobě známo již dlouhou dobu, ale Walter navíc upozornil na druhou stranu procesu. Reakce rozkladu peroxidu

2H 202 = 2 H20 + O2

proces je exotermický a je doprovázen uvolněním poměrně značného množství energie - asi 197 kJ tepla. To je hodně, tolik, že stačí přivést k varu dvaapůlkrát více vody, než vznikne při rozkladu peroxidu. Není divu, že se celá hmota okamžitě proměnila v oblak přehřátého plynu. Ale to je hotový paroplyn - pracovní tekutina turbín. Pokud je tato přehřátá směs nasměrována na lopatky, získáme motor, který může pracovat kdekoli, i tam, kde je chronický nedostatek vzduchu. Například v ponorce...

Kiel byl základnou německého podmořského loďařství a Walter byl uchvácen myšlenkou ponorkového motoru s peroxidem vodíku. Přitahoval lidi svou novostí a kromě toho inženýr Walter nebyl ani zdaleka nežoldnéř. Dobře chápal, že v podmínkách fašistické diktatury je nejkratší cestou k prosperitě práce pro vojenské útvary.

Již v roce 1933 se Walter nezávisle pustil do studie energetických schopností H řešení 2 O2. Sestavil graf závislosti hlavních termofyzikálních charakteristik na koncentraci roztoku. A tohle jsem zjistil.

Roztoky obsahující 40-65 % H 2 O2, rozkládající se, znatelně se zahřívají, ale ne natolik, aby vytvořily plyn pod vysokým tlakem. Když se rozkládají koncentrovanější roztoky, uvolňuje se mnohem více tepla: veškerá voda se odpaří beze stopy a zbytková energie se zcela spotřebuje na ohřev paroplynu. A co je také velmi důležité; každá koncentrace odpovídala přesně definovanému množství generovaného tepla. A přesně definované množství kyslíku. A konečně za třetí, i stabilizovaný peroxid vodíku se pod vlivem manganistanu draselného KMnO rozkládá téměř okamžitě 4 nebo vápník Ca(MnO 4 )2 .

Walter mohl vidět zcela novou oblast použití látky, která byla známá více než sto let. A tuto látku jsem studoval z pohledu jejího zamýšleného použití. Když přinesl své myšlenky do nejvyšších vojenských kruhů, dostal okamžitý rozkaz: klasifikovat vše, co je tak či onak spojeno s peroxidem vodíku. Od této chvíle obsahovala technická dokumentace a korespondence „aurol“, „oxylin“, „palivo T“, ale ne známý peroxid vodíku.

Schéma jednotky paroplynové turbíny pracující na „studeném“ cyklu: 1 - vrtule; 2 - převodovka; 3 - turbína; 4 - separátor; 5 - rozkladná komora; 6 - regulační ventil; 7- elektrické čerpadlo roztoku peroxidu; 8 - elastické nádoby s roztokem peroxidu; 9 - zpětný ventil pro odstraňování produktů rozkladu peroxidu přes palubu.

V roce 1936 Walter představil vedení ponorkové flotily první instalaci, která fungovala na specifikovaném principu, který se navzdory poměrně vysoké teplotě nazýval „studený“. Kompaktní a lehká turbína vyvinula na stojanu výkon 4000 koní, čímž plně splnila očekávání konstruktéra.

Produkty rozkladné reakce vysoce koncentrovaného roztoku peroxidu vodíku byly přiváděny do turbíny, která otáčela vrtulí přes redukční převodovku, a poté vypouštěny přes palubu.

Přes zřejmou jednoduchost tohoto řešení se objevily související problémy (a kde bychom bez nich byli!). Například bylo zjištěno, že prach, rez, alkálie a další nečistoty jsou také katalyzátory a prudce (a co je mnohem horší - nepředvídatelně) urychlují rozklad peroxidu, čímž vzniká nebezpečí výbuchu. Proto byly pro skladování roztoku peroxidu použity elastické nádoby vyrobené ze syntetického materiálu. Takové kontejnery byly plánovány pro umístění mimo odolný trup, což umožnilo racionálně využít volné objemy mezitrupového prostoru a navíc vytvořit zálohu peroxidového roztoku před instalačním čerpadlem. na tlak mořské vody.

Další problém se ale ukázal být mnohem složitější. Kyslík obsažený ve výfukových plynech je ve vodě velmi špatně rozpustný a zrádně prozrazoval polohu člunu a na hladině zanechával stopy bublin. A to navzdory skutečnosti, že „neužitečný“ plyn je životně důležitou látkou pro loď navrženou tak, aby zůstala v hloubce co nejdéle.

Myšlenka použití kyslíku jako zdroje oxidace paliva byla tak zřejmá, že Walter začal paralelně navrhovat motor, který pracoval v „horkém cyklu“. V tomto provedení bylo do rozkladné komory přiváděno organické palivo, které hořelo v dosud nevyužitém kyslíku. Výkon zařízení se prudce zvýšil a navíc se snížila stopa, protože produkt spalování - oxid uhličitý - se rozpouští ve vodě mnohem lépe než kyslík.

Walter si byl vědom nedostatků „studeného“ procesu, ale smířil se s nimi, protože pochopil, že z hlediska návrhu by taková elektrárna byla nepoměrně jednodušší než s „horkým“ cyklem, což znamená, že by byla lze postavit loď mnohem rychleji a ukázat její výhody.

V roce 1937 Walter oznámil výsledky svých experimentů vedení německého námořnictva a ujistil všechny o možnosti vytvořit ponorky s jednotkami paroplynové turbíny s nebývalou podvodní rychlostí více než 20 uzlů. Výsledkem setkání bylo rozhodnutí vytvořit experimentální ponorku. V procesu jeho projektování byly vyřešeny otázky související nejen s využitím neobvyklé elektrárny.

Díky konstrukční rychlosti pod vodou byly dříve používané linie trupu nepřijatelné. Zde výrobci letadel pomohli námořníkům: bylo testováno několik modelů trupu aerodynamický tunel. Kromě toho byla pro zlepšení ovladatelnosti použita dvojitá kormidla po vzoru kormidel letounu Junkers-52.

V roce 1938 byla v Kielu položena první experimentální ponorka na světě s elektrárnou na peroxid vodíku o výtlaku 80 tun, označená jako V-80. Testy provedené v roce 1940 doslova ohromily - relativně jednoduchá a lehká turbína o výkonu 2000 koní. umožnil ponorce dosáhnout pod vodou rychlosti 28,1 uzlů! Je pravda, že za takovou bezprecedentní rychlost museli zaplatit zanedbatelným cestovním dosahem: zásoby peroxidu vodíku stačily na jednu a půl až dvě hodiny.

Pro Německo během druhé světové války byly ponorky strategické, protože pouze s jejich pomocí bylo možné způsobit značné škody britské ekonomice. Proto již v roce 1941 začal vývoj a následně konstrukce ponorky V-300 s paroplynovou turbínou pracující na „horký“ cyklus.

Schéma jednotky paroplynové turbíny pracující v „horkém“ cyklu: 1 - vrtule; 2 - převodovka; 3 - turbína; 4 - hnací elektromotor; 5 - separátor; 6 - spalovací komora; 7 - zapalovací zařízení; 8 - ventil podpalovacího potrubí; 9 - rozkladná komora; 10 - aktivační ventil vstřikovače; 11 - třísložkový spínač; 12 - čtyřsložkový regulátor; 13 - čerpadlo roztoku peroxidu vodíku; 14 - palivové čerpadlo; 15 - vodní čerpadlo; 16 - chladič kondenzátu; 17 - čerpadlo kondenzátu; 18 - směšovací kondenzátor; 19 - sběrač plynu; 20 - kompresor na oxid uhličitý

Člun V-300 (nebo U-791 - to je písmeno-numerické označení, které obdržel) měl dva pohonné systémy(přesněji tři): plynová turbína Walter, dieselové motory a elektromotory. Tento neobvyklý hybrid se objevil v důsledku pochopení, že turbína je ve skutečnosti motor s přídavným spalováním. Kvůli vysoké spotřebě palivových komponent bylo jednoduše neekonomické provádět dlouhé „nečinné“ průjezdy nebo tiché „plížení“ na nepřátelské lodě. Ale bylo to prostě nepostradatelné pro rychlé opuštění útočné pozice, změnu místa útoku nebo jiné situace, kdy to „zapáchalo, jako by se něco vařilo“.

U-791 nebyla nikdy dokončena, ale okamžitě byly položeny čtyři experimentální bojové ponorky dvou sérií - Wa-201 (Wa - Walter) a Wk-202 (Wk - Walter-Krupp) různých loďařských společností. Pokud jde o jejich elektrárny, byly totožné, ale lišily se v zádi ocasu a některých prvcích obrysů kormidelny a trupu. V roce 1943 začaly jejich zkoušky, které byly obtížné, ale do konce roku 1944. všechny hlavní technické problémy byli pozadu. Zejména U-792 (řada Wa-201) byl testován na plný cestovní dolet, kdy se zásobou peroxidu vodíku 40 tun plul pod přídavným spalováním téměř čtyři a půl hodiny a udržoval rychlost 19,5 uzlů po dobu čtyř hodin.

Tato čísla tak zapůsobila na vedení Kriegsmarine, že bez čekání na dokončení zkoušek experimentálních ponorek dostal průmysl v lednu 1943 rozkaz postavit 12 lodí najednou ve dvou sériích – XVIIB a XVIIG. S výtlakem 236/259 tun měly dieselelektrickou instalaci o výkonu 210/77 k, která jim umožňovala pohyb rychlostí 9/5 uzlů. V případě bojové nutnosti byly zapnuty dva agregáty plynové turbíny o celkovém výkonu 5000 k, což umožnilo vyvinout podvodní rychlost 26 uzlů.

Obrázek ukazuje předběžně, schematicky, bez ohledu na měřítko, konstrukci ponorky s jednotkou plynové turbíny (je zobrazena jedna ze dvou takových instalací). Některá označení: 5 - spalovací komora; 6 - zapalovací zařízení; 11 - komora pro rozklad peroxidu; 16 - třísložkové čerpadlo; 17 - palivové čerpadlo; 18 - vodní čerpadlo (na bázi materiálů http://technicamolodezhi.ru/rubriki_tm/korabli_vmf_velikoy_otechestvennoy_voynyi_1972/v_nadejde_na_totalnuyu_voynu)

Stručně řečeno, práce PSTU vypadá takto. Motorová nafta, peroxid vodíku a čistá voda byly pomocí trojčinného čerpadla přiváděny přes 4-polohový regulátor přívodu směsi do spalovací komory; když čerpadlo pracuje při 24 000 ot./min. dodávka směsi dosahovala těchto objemů: palivo - 1,845 m3/hod., peroxid vodíku - 9,5 m3/hod., voda - 15,85 m3/hod. Dávkování tří uvedených složek směsi bylo prováděno pomocí 4-polohového regulátoru přívodu směsi v hmotnostním poměru 1:9:10, který reguloval i 4. složku - mořskou vodu, kompenzující rozdíl hmotnosti peroxid vodíku a voda v kontrolních komorách. Regulační prvky 4-polohového regulátoru byly poháněny elektromotorem o výkonu 0,5 hp. a zajistil požadovaný průtok směsi.

Za 4-polohovým regulátorem vnikl peroxid vodíku do komory katalytického rozkladu otvory v krytu tohoto zařízení; na sítu, které obsahovalo katalyzátor - keramické kostky nebo trubicové granule o délce asi 1 cm, napuštěné roztokem manganistanu vápenatého. Parní plyn byl zahřát na teplotu 485 stupňů Celsia; 1 kg katalyzátorových prvků prošlo až 720 kg peroxidu vodíku za hodinu při tlaku 30 atmosfér.

Po rozkladné komoře se dostal do vysokotlaké spalovací komory z odolné kalené oceli. Vstupními kanály bylo šest trysek, jejichž boční otvory sloužily pro průchod paroplynu a středový otvor pro palivo. Teplota v horní části komory dosahovala 2000 stupňů Celsia a ve spodní části komory vlivem vstřikování čisté vody do spalovací komory klesla na 550-600 stupňů. Vzniklé plyny byly přiváděny do turbíny, načež výfuková paroplynová směs vstoupila do kondenzátoru instalovaného na skříni turbíny. Systémem vodního chlazení klesla teplota směsi na výstupu na 95 stupňů Celsia, kondenzát byl shromažďován v nádrži na kondenzát a pomocí čerpadla kondenzátu byl přiváděn do chladniček s mořskou vodou, které k chlazení využívají tekoucí mořskou vodu. loď se pohybuje pod vodou. V důsledku průchodu ledničkami se teplota výsledné vody snížila z 95 na 35 stupňů Celsia a potrubím se vracela jako čistá voda do spalovací komory. Zbytky směsi páry a plynu ve formě oxidu uhličitého a páry pod tlakem 6 atmosfér byly odebrány z nádrže kondenzátu pomocí odlučovače plynů a odstraněny přes palubu. Oxid uhličitý se v mořské vodě poměrně rychle rozpouštěl a na hladině vody nezanechával žádnou znatelnou stopu.

Jak je vidět, ani v tak oblíbeném podání PSTU nevypadá jednoduché zařízení, což si na jeho stavbu vyžádalo zapojení vysoce kvalifikovaných inženýrů a dělníků. Stavba ponorek z PSTU probíhala v naprostém utajení. Podle seznamů schválených nejvyššími orgány Wehrmachtu byl na lodě povolen přísně omezený počet lidí. Na kontrolních stanovištích byli četníci převlečení do hasičských uniforem... Ve stejnou dobu se v výrobní kapacity. Jestliže v roce 1939 Německo vyrobilo 6 800 tun peroxidu vodíku (v přepočtu na 80% roztok), tak v roce 1944 to bylo již 24 000 tun a byla vybudována další kapacita na 90 000 tun ročně.

Velkoadmirál Doenitz stále ještě nemá plnohodnotné bojové ponorky s PSTU a bez zkušeností s jejich bojovým použitím:

Přijde den, kdy vyhlásím novou ponorkovou válku Churchillovi. Ponorkovou flotilu útoky v roce 1943 nezlomily. Stal se silnějším než předtím. Rok 1944 bude těžký rok, ale rok, který přinese velký úspěch.

Doenitz byl opakován komentátorem státního rozhlasu Fritsche. Byl ještě otevřenější a slíbil národu „totální ponorkovou válku zahrnující zcela nové ponorky, proti kterým bude nepřítel bezmocný“.

Zajímalo by mě, jestli si Karl Doenitz vzpomněl na tyto své hlasité sliby během 10 let, kdy musel v důsledku verdiktu norimberského tribunálu pobývat ve vězení Spandau?

Konec těchto slibných ponorek dopadl katastrofálně: za celou dobu bylo postaveno pouze 5 (podle jiných zdrojů - 11) člunů s Walterem PSTU, z nichž pouze tři prošly testy a byly zařazeny do flotily. Bez posádky a bez jediné bojové mise byly po kapitulaci Německa potopeny. Dva z nich, potopené v mělké vodě v britské okupační zóně, byly později vyzdviženy a přepraveny: U-1406 do USA a U-1407 do Spojeného království. Tam odborníci pečlivě studovali tyto ponorky a Britové dokonce provedli testy v plném rozsahu.

Nacistické dědictví v Anglii...

Walterovy čluny přepravené do Anglie nebyly sešrotovány. Naopak trpká zkušenost z obou světových válek na moři vštípila Britům přesvědčení o bezpodmínečné prioritě protiponorkových sil. Admiralita mimo jiné zvažovala otázku vytvoření speciální protiponorkové ponorky. Měli být nasazeni na přístupech k nepřátelským základnám, kde měli útočit na nepřátelské ponorky vyplouvající na moře. K tomu však samotné protiponorkové ponorky musely mít dvě důležité vlastnosti: schopnost zůstat tajně pod nosem nepřítele po dlouhou dobu a alespoň na krátkou dobu vyvinout vysokou rychlost, aby se rychle přiblížila k nepříteli a zaútočila na něj. najednou. A Němci jim představili dobrý start: RPD a plynovou turbínu. Největší pozornost byla upřena na PSTU, jako zcela autonomní systém, který navíc poskytoval na tehdejší dobu opravdu fantastické podvodní rychlosti.

Německá U-1407 byla eskortována do Anglie německou posádkou, která byla varována před trestem smrti v případě jakékoli sabotáže. Byl tam odvezen i Helmut Walter. Získaný U-1407 byl přidělen námořnictvu pod názvem „Meteor“. Sloužila do roku 1949, poté byla stažena z flotily a v roce 1950 rozebrána na kov.

Později, v letech 1954-55. Britové postavili dvě podobné experimentální ponorky, Explorer a Excalibur, své vlastní konstrukce. Změny se však týkaly pouze vzhled a vnitřní dispozice, stejně jako PSTU, zůstala téměř v původní podobě.

Oba čluny se nikdy nestaly předchůdci ničeho nového v anglické flotile. Jediným úspěchem bylo 25 podvodních uzlů získaných během testů Explorer, což dalo Britům důvod vytrubovat do celého světa o jejich prioritě pro tento světový rekord. Rekordní byla i cena této desky: neustálé poruchy, problémy, požáry, výbuchy vedly k tomu, že většinu času trávili v docích a dílnách při opravách než při kampaních a testech. A to nepočítáme čistě finanční stránku: jedny běžecké hodinky Exploreru stály 5 000 liber št., což se při tehdejším kurzu rovná 12,5 kg zlata. Byli vyloučeni z flotily v roce 1962 (Explorer) a 1965 (Excalibur) s usvědčujícím popisem jednoho z britských ponorek: "To nejlepší, co můžete s peroxidem vodíku udělat, je zaujmout o něj potenciální protivníky!"

...a v SSSR]
Sovětský svaz, na rozdíl od spojenců, neobdržel čluny řady XXVI, ani technickou dokumentaci k tomuto vývoji: „spojenci“ zůstali věrni sami sobě a znovu skryli lahůdku. Ale o těchto neúspěšných inovacích Hitlera v SSSR byly informace, a to poměrně rozsáhlé. Vzhledem k tomu, že ruští a sovětští chemici byli vždy v čele světové chemické vědy, rozhodnutí prozkoumat možnosti takové zajímavý motor na čistě chemické bázi byl rychle přijat. Zpravodajským složkám se podařilo najít a sestavit skupinu německých specialistů, kteří již dříve v této oblasti působili a vyjádřili přání pokračovat v práci na bývalém nepříteli. Takovou touhu vyjádřil zejména jeden ze zástupců Helmuta Waltera, jistý Franz Statecki. Statetski a skupina „technické rozvědky“ pro odstranění vojenských technologií z Německa pod vedením admirála L.A. Korshunov, založil v Německu společnost Bruner-Kanis-Reider, která byla partnerem při výrobě turbínových jednotek Walter.

Kopírovat německou ponorku s elektrárnou Walter nejprve v Německu a poté v SSSR pod vedením A.A. Antipin, „Antipin Bureau“, byla vytvořena organizace, ze které díky úsilí hlavního konstruktéra ponorek (kapitán 1. hodnost A.A. Antipin) vznikly LPMB „Rubin“ a SPMB „Malachite“.

Úkolem kanceláře bylo studovat a reprodukovat úspěchy Němců na nových ponorkách (dieselové, elektrické, parní a plynové turbíny), ale hlavním úkolem bylo opakovat rychlosti německých cyklových ponorek Walter.

V důsledku provedených prací se podařilo kompletně obnovit dokumentaci, výrobu (částečně z němčiny, částečně z nově vyrobených jednotek) a odzkoušet instalaci parních a plynových turbín německých člunů řady XXVI.

Poté bylo rozhodnuto postavit sovětskou ponorku s motorem Walter. Téma vývoje ponorek od Walter PSTU se jmenovalo Projekt 617.

Alexander Tyklin, popisující biografii Antipina, napsal:

„...Toto byla první ponorka SSSR, která překročila 18uzlový podvodní rychlostní limit: za 6 hodin byla její podvodní rychlost více než 20 uzlů! Trup zajistil, že se hloubka ponoru zdvojnásobila, tedy do hloubky 200 metrů. Ale hlavní výhodou nové ponorky byla její elektrárna, což byla v té době úžasná inovace. A nebyla náhoda, že tuto loď navštívili akademici I.V. Kurchatov a A.P. Aleksandrov - při přípravě na vytvoření jaderných ponorek si nemohli pomoci, ale neseznámili se s první ponorkou v SSSR, která měla turbínovou instalaci. Následně bylo mnoho konstrukčních řešení vypůjčeno při vývoji jaderných elektráren...“

Při návrhu S-99 (tento člun dostal toto číslo) byly zohledněny jak sovětské, tak zahraniční zkušenosti s vytvářením společných motorů. Předběžný návrh byl dokončen na konci roku 1947. Člun měl 6 oddílů, turbína byla umístěna v utěsněném a neobydleném 5. oddílu, ve 4. byl namontován ovládací panel PSTU, dieselagregát a pomocné mechanismy, které měly i speciální okna pro pozorování turbíny. Palivo činilo 103 tun peroxidu vodíku, motorová nafta - 88,5 tun a speciální palivo pro turbínu - 13,9 tun Všechny komponenty byly ve speciálních vacích a nádržích mimo tlakový trup. Novinkou, na rozdíl od německého a anglického vývoje, bylo použití jako katalyzátoru nikoli manganistanu draselného (vápenatého), ale oxidu manganu MnO2. Jako pevná látka se snadno nanášel na mřížky a pletiva, při práci se neztrácel, zabíral podstatně méně místa než roztoky a časem se nerozkládal. Ve všech ostatních ohledech byla PSTU kopií motoru Walther.

S-99 byl od samého počátku považován za experimentální. Byl používán k řešení problémů souvisejících s vysokou rychlostí pod vodou: tvar trupu, ovladatelnost a stabilita pohybu. Údaje nashromážděné během jeho provozu umožnily racionálně navrhnout první generaci lodí s jaderným pohonem.

V letech 1956 - 1958 byly navrženy velké čluny Project 643 s výtlakem 1865 tun a již se dvěma agregáty s plynovou turbínou, které měly člunu zajistit podvodní rychlost 22 uzlů. Kvůli vytvoření předběžného návrhu prvních sovětských ponorek s jadernými elektrárnami byl však projekt uzavřen. Výzkum PSTU na člunu S-99 se ale nezastavil, ale přešel k úvahám o možnosti použití motoru Walter v obřím torpédu T-15 s vyvíjenou atomovou náplní, navržené Sacharovem ke zničení USA. námořní základny a přístavy. T-15 měl mít délku 24 m, podvodní dosah až 40-50 mil a nést termonukleární hlavici schopnou vyvolat umělou vlnu tsunami ke zničení amerických pobřežních měst. Naštěstí byl i tento projekt opuštěn.

Nebezpečí peroxidu vodíku nezasáhlo sovětské námořnictvo. 17. května 1959 na něm došlo k nehodě – výbuchu ve strojovně. Loď jako zázrakem nezanikla, ale její obnova byla považována za nepraktickou. Loď byla prodána do šrotu.

Následně se PSTU nerozšířily v podvodní stavbě lodí ani v SSSR, ani v zahraničí. Pokroky v jaderné energetice umožnily úspěšněji řešit problém silných podvodních motorů, které nevyžadují kyslík.

Pokračování…

Ctrl Vstupte

Všiml si osh Y bku Vyberte text a klikněte Ctrl+Enter

působení silného katalyzátoru. Jedna desetitisícina kyanidu draselného téměř úplně ničí katalytický účinek platiny. Rozklad peroxidu prudce zpomalují i ​​další látky: sirouhlík, strychnin, kyselina fosforečná, fosforečnan sodný, jód.

Mnoho vlastností peroxidu vodíku bylo podrobně studováno, ale existují i ​​takové, které stále zůstávají záhadou. Odhalení jeho tajemství mělo také přímé praktický význam. Než byl peroxid široce používán, bylo nutné vyřešit starý spor: co je peroxid - výbušná látka připravená explodovat při sebemenším nárazu nebo neškodná kapalina, která nevyžaduje opatření při manipulaci?

Chemicky čistý peroxid vodíku je velmi stabilní látka. Ale když je kontaminován, začne se rychle rozkládat. A chemici řekli inženýrům: tuto kapalinu můžete dopravit na libovolnou vzdálenost, potřebujete jen jedno: je čistá. Může se ale ušpinit na cestách nebo při skladování, co byste pak měli dělat? Chemici na tuto otázku odpověděli: přidejte do ní malé množství stabilizátorů a katalytických jedů.

Jednou, během druhé světové války, se taková událost stala. Na nádraží byla nádrž s peroxidem vodíku. Z neznámých důvodů začala teplota kapaliny stoupat, což znamenalo, že již začala řetězová reakce a hrozil výbuch. Nádrž byla zalévána studenou vodou a teplota peroxidu vodíku neustále stoupala. Poté bylo do nádrže nalito několik litrů slabého vodného roztoku kyseliny fosforečné. A teplota rychle klesla. Výbuchu se podařilo zabránit.

Klasifikovaná látka

Kdo neviděl vymalováno modrý ocelové lahve, ve kterých se dopravuje kyslík? Málokdo ale ví, jak je taková doprava nerentabilní. Láhev pojme o něco více než osm kilogramů kyslíku (6 metrů krychlových) a samotná láhev váží přes sedmdesát kilogramů. Je tedy třeba přepravit asi 90/o zbytečného nákladu.

Mnohem výhodnější je přepravovat kapalný kyslík. Faktem je, že kyslík je uložen ve válci pod vysoký tlak-150 atmosfér, takže jeho stěny jsou docela pevné a tlusté. Nádoby pro přepravu kapalného kyslíku mají tenčí stěny a méně váží. Ale při přepravě kapalného kyslíku se neustále odpařuje. V malých nádobách se za den odpaří 10 - 15 % kyslíku.

Peroxid vodíku kombinuje výhody stlačeného a kapalného kyslíku. Téměř polovinu hmotnosti peroxidu tvoří kyslík. Ztráta peroxidu při správné skladování nevýznamné - 1 % ročně. Peroxid má ještě jednu výhodu. Stlačený kyslík se musí pumpovat do lahví pomocí výkonných kompresorů. Peroxid vodíku se snadno a jednoduše nalévá do nádob.

Ale kyslík získaný z peroxidu je mnohem dražší než stlačený nebo kapalný kyslík. Použití peroxidu vodíku je oprávněné pouze tam, kde se s ním počítá

Ohledy na efektivitu ustupují do pozadí, kde jde především o kompaktnost a nízkou hmotnost. Především se to týká tryskového letectví.

Během druhé světové války zmizel název „peroxid vodíku“ ze slovníku válčících států. V oficiálních dokumentech se tato látka začala nazývat: ingolin, složka T, ledvina, aurol, geprol, subsidol, thymol, oxylin, neutralin. A jen málokdo to věděl

to vše jsou pseudonymy pro peroxid vodíku, jeho tajné názvy.

Podle čeho byl peroxid vodíku klasifikován?

Faktem je, že jej začali používat v kapalných proudových motorech - kapalných raketových motorech. Kyslík pro tyto motory je skladován ve zkapalněné formě nebo ve formě chemických sloučenin. Díky tomu je možné do spalovací komory dodat velmi velké množství kyslíku za jednotku času. To znamená, že lze zvýšit výkon motoru.

První bojový letoun s kapalným palivem proudové motory se objevil v roce 1944. Jako palivo byl použit dřevný líh smíchaný s hydrazinhydrátem a jako oxidační činidlo 80procentní peroxid vodíku.

Peroxid také našel využití v raketách dlouhého doletu, které Němci používali na odpalování Londýna na podzim roku 1944. Motory těchto střel běžely na etylalkohol a kapalný kyslík. Střela ale měla také pomocný motor, který poháněl palivové a oxidační čerpadlo. Tento motor – malá turbína – běžel na peroxid vodíku, přesněji řečeno na směs pára-plyn vznikající při rozkladu peroxidu. Jeho výkon byl 500 koní. S. - to je více než výkon 6 motorů traktoru.

Peroxid působí na člověka

Ale peroxid vodíku našel v poválečných letech skutečně široké použití. Těžko pojmenovat obor technologie, kde se nepoužívá peroxid vodíku nebo jeho deriváty: sodík, draslík, peroxid barnatý (viz str. 3 obálky tohoto čísla časopisu).

Chemici používají peroxid jako katalyzátor při výrobě mnoha plastů.

Stavebníci používají peroxid vodíku k výrobě pórobetonu, takzvaného pórobetonu. K tomu se do betonové hmoty přidává peroxid. Kyslík vznikající při jeho rozkladu proniká do betonu a tvoří se bubliny. Kubický metr takového betonu váží asi 500 kg, tedy polovinu vody. Pórobeton je vynikající izolační materiál.

V cukrářském průmyslu plní peroxid vodíku stejné funkce. Jen místo betonové hmoty nafoukne těsto, dokonale nahradí sodu.

V lékařství se peroxid vodíku dlouho používal jako dezinfekční prostředek. Dokonce i zubní pasta, kterou používáte, obsahuje peroxid: neutralizuje dutinu ústní od choroboplodných zárodků. A v poslední době našly nové uplatnění jeho deriváty - pevné peroxidy: jedna tableta těchto látek, například vhozená do vodní lázně, z ní udělá „kyslík“.

V textilním průmyslu se peroxid používá k bělení tkanin, v potravinářském průmyslu - tuky a oleje, v papírenském průmyslu - dřevo a papír, v průmyslu rafinace ropy se peroxid přidává do motorová nafta: zlepšuje kvalitu paliva atd.

Pevné peroxidy se používají v potápěčských oblecích a izolačních plynových maskách. Absorpcí oxidu uhličitého uvolňují peroxidy kyslík nezbytný pro dýchání.

Každý rok získává peroxid vodíku stále více nových oblastí použití. Donedávna bylo považováno za neekonomické používat při svařování peroxid vodíku. V opravárenské praxi však existují i ​​případy, kdy je množství práce malé a rozbitý stroj se nachází někde v odlehlé nebo těžko dostupné oblasti. Pak místo objemného generátoru acetylenu svářeč vezme malou plynovou nádrž a místo těžké kyslíkové láhve přenosné zařízení na peroxid. Peroxid vodíku nalitý do tohoto zařízení je automaticky přiváděn do komory se stříbrným sítem, rozkládá se a uvolněný kyslík je využíván ke svařování. Celá instalace se vejde do malého kufru. Je to jednoduché a pohodlné -

Nové objevy v chemii se skutečně dělají v nepříliš slavnostní atmosféře. Na dně zkumavky, v okuláru mikroskopu nebo v horkém kelímku se objeví malá hrudka, možná kapka, možná zrnko nové hmoty! A pouze chemik je schopen rozeznat jeho úžasné vlastnosti. Ale to je právě ta pravá romance chemie – předpovídání budoucnosti nově objevené látky!

Většina zařízení, která generují energii spalováním, využívá metodu spalování paliva ve vzduchu. Existují však dvě okolnosti, kdy může být žádoucí nebo nutné použít jiné oxidační činidlo než vzduch: 1) když je nutné vyrábět energii v místě, kde je přívod vzduchu omezen, například pod vodou nebo vysoko nad povrch země; 2) když je žádoucí získat v krátké době velmi velké množství energie z jejích kompaktních zdrojů, například v výbušninách střelných zbraní, v zařízeních pro vzlet letadel (urychlovači) nebo v raketách. V některých takových případech je v zásadě možné použít vzduch, který byl předem stlačen a uložen ve vhodných tlakových nádobách; tato metoda je však často nepraktická, protože hmotnost lahví (nebo jiných typů skladování) je asi 4 kg na 1 kg vzduchu; hmotnost nádoby na kapalný nebo pevný produkt je 1 kg/kg nebo ještě méně.

Když se používá malé zařízení a důraz je kladen na jednoduchost konstrukce, jako jsou náboje do střelných zbraní nebo malá raketa, používá se pevná pohonná látka obsahující těsně smíšené palivo a okysličovadlo. Systémy na kapalná paliva jsou složitější, ale oproti systémům na pevná paliva mají dvě výrazné výhody:

1. Kapalina může být uložena v nádobě z lehkého materiálu a vytlačena do spalovací komory, jejíž rozměry musí splňovat pouze požadavek na zajištění požadované rychlosti spalování (technika vstřikování pevných látek do spalovací komory pod vysokým tlakem je obecně řečeno nevyhovující, proto musí být celá náplň tuhého paliva od samého počátku umístěna ve spalovací komoře, která proto musí být velká a odolná).
2. Rychlost generování energie lze měnit a upravovat vhodnou změnou rychlosti dodávky tekutiny. Z tohoto důvodu se používají kombinace kapalných okysličovadel a hořlavin pro různé poměrně velké raketové motory pro motory ponorek, torpéd atd.

Ideální kapalné oxidační činidlo musí mít mnoho žádoucích vlastností, ale z praktického hlediska jsou nejdůležitější tyto tři: 1) uvolnění značného množství energie během reakce, 2) srovnatelná odolnost vůči nárazům a zvýšeným teplotám a 3) nízké výrobní náklady. Je však žádoucí, aby oxidační činidlo nebylo žíravé nebo toxické, aby rychle reagovalo a mělo odpovídající fyzikální vlastnosti, jako je nízký bod tuhnutí, vysoký bod varu, vysoká hustota, nízká viskozita atd. Při použití jako integrální součást raketové palivo Zvláště důležitá je dosažená teplota plamene a průměrná molekulová hmotnost spalin. Je zřejmé, že žádná jednotlivá chemická sloučenina nemůže splnit všechny požadavky na ideální oxidační činidlo. A existuje jen velmi málo látek, které by alespoň přibližně měly požadovanou kombinaci vlastností, a pouze tři z nich našly nějaké využití: kapalný kyslík, koncentrovaná kyselina dusičná a koncentrovaný peroxid vodíku.

Peroxid vodíku má tu nevýhodu, že i při 100% koncentraci obsahuje pouze 47 hm.% kyslíku, který lze využít pro spalování paliva, zatímco v kyselině dusičné je obsah aktivního kyslíku 63,5% a u čistého kyslíku je to možné i 100%. využití. Tato nevýhoda je kompenzována značným uvolňováním tepla při rozkladu peroxidu vodíku na vodu a kyslík. Ve skutečnosti se výkon těchto tří okysličovadel nebo přítlačná síla vyvinutá na jednotku jejich hmotnosti v jakémkoli konkrétním systému a pro jakýkoli druh paliva může lišit maximálně o 10-20 %, a proto se volba toho či onoho okysličovadla pro dvousložkový systém je obvykle určen jinými úvahami Experimentální studie aplikace Peroxid vodíku jako zdroj energie byl poprvé zaveden v Německu v roce 1934 při hledání nových druhů energie (nezávislé na vzduchu) pro pohon ponorek Tento potenciál vojenské použití podnítilo průmyslový vývoj metody v Electrochemische Werke v Mnichově (E.W. M.) ke koncentraci peroxidu vodíku k výrobě vysoce pevných vodných roztoků, které by bylo možné přepravovat a skladovat s přijatelně nízkou rychlostí rozkladu. Nejprve se pro vojenské potřeby vyráběl 60% vodný roztok, později se tato koncentrace zvýšila a nakonec začali produkovat 85% peroxid. Zvýšená dostupnost vysoce koncentrovaného peroxidu vodíku na konci třicátých let vedla k jeho použití v Německu během druhé světové války jako zdroje energie pro jiné vojenské potřeby. Peroxid vodíku byl tedy poprvé použit v roce 1937 v Německu jako pomocné palivo pro letecké a raketové motory.

Vysoce koncentrované roztoky obsahující až 90% peroxidu vodíku byly také vyráběny v průmyslovém měřítku do konce druhé světové války Buffalo Electro-Chemical Co v USA a V. Laporte, Ltd." ve Spojeném království. Ztělesnění myšlenky procesu výroby trakční energie z peroxidu vodíku v dřívějším období je prezentováno ve schématu Lysholma, který navrhl techniku ​​pro výrobu energie tepelným rozkladem peroxidu vodíku s následným spalováním paliva ve výsledném kyslík. V praxi však toto schéma zjevně nenašlo uplatnění.

Koncentrovaný peroxid vodíku lze použít jak jako jednosložkové palivo (v tomto případě pod tlakem podléhá rozkladu a tvoří plynnou směs kyslíku a přehřáté páry), tak jako okysličovadlo pro spalování paliva. Mechanicky je jednosložkový systém jednodušší, ale vyrábí méně energie na jednotku hmotnosti paliva. Ve dvousložkovém systému můžete nejprve rozložit peroxid vodíku a poté spálit palivo v horkých produktech rozkladu, nebo můžete obě kapaliny přímo reagovat, aniž byste peroxid vodíku nejprve rozložili. Druhý způsob je jednodušší navrhnout mechanicky, ale může být obtížné zajistit zapálení a rovnoměrné a úplné spalování. V obou případech se energie nebo tah vytváří expanzí horkých plynů. Různé typy raketových motorů s peroxidem vodíku používaných v Německu během druhé světové války velmi podrobně popisuje Walther, který byl úzce spojen s vývojem mnoha vojenských aplikací peroxidu vodíku v Německu. Materiál, který publikoval, dokresluje i řada kreseb a fotografií.

Použití: v motorech vnitřní spalování zejména ve způsobu pro zajištění zlepšeného spalování zahrnujících paliva uhlovodíkové sloučeniny. Podstata vynálezu: způsob poskytuje zavedení do kompozice 10-80 obj. % peroxidu nebo peroxosloučeniny. Kompozice se podává odděleně od paliva. 1 plat soubory, 2 tabulky.

Vynález se týká způsobu a kapalného prostředku pro iniciaci a optimalizaci spalování uhlovodíkových sloučenin a snížení koncentrace škodlivé sloučeniny ve výfukových plynech a emisích, kde se do spalovacího vzduchu nebo směsi vzduchu a paliva přivádí kapalná směs obsahující peroxid nebo peroxosloučeninu. Předpoklady pro vytvoření vynálezu. V posledních letech Stále větší pozornost je věnována znečištění prostředí a vysoká spotřeba energie zejména v důsledku dramatického úbytku lesů. Výfukové plyny však vždy byly problémem v centrech osídlení. I přes neustálé zdokonalování motorů a topné techniky s nižšími emisemi či výfukovými plyny vedl stále rostoucí počet automobilů a spalovacích zařízení k celkovému nárůstu počtu výfukové plyny. Primární příčinou znečištění výfukových plynů a vysoký průtok energie je nedokonalé spalování. Návrh spalovacího procesu, účinnost zapalovacího systému, kvalita paliva a směsi paliva a vzduchu určují účinnost spalování a obsah nespálených a nebezpečných sloučenin v plynech. Ke snížení koncentrace těchto sloučenin použijte různými způsoby , například recirkulace a známé katalyzátory, které vedou k dodatečnému spalování výfukových plynů mimo hlavní spalovací zónu. Spalování je reakce sloučeniny s kyslíkem (O2) pod vlivem tepla. Sloučeniny jako uhlík (C), vodík (H2), uhlovodíky a síra (S) vytvářejí dostatek tepla k podpoře jejich spalování, zatímco dusík (N2) vyžaduje teplo k oxidaci. Při vysoké teplotě 1200-2500 o C a dostatečném množství kyslíku je dosaženo úplného spalování, kdy každá sloučenina váže maximum kyslíku. Konečnými produkty jsou CO 2 (oxid uhličitý), H 2 O (voda), SO 2 a SO 3 (oxidy síry) a někdy NO a NO 2 (oxidy dusíku, NO x). Oxidy síry a dusíku jsou zodpovědné za okyselení prostředí, jsou nebezpečné při vdechování a zejména oxidy dusíku (NO x) absorbují energii spalování. Je také možné vyrábět studené plameny, jako je modrý plápolající plamen svíčky, kde je teplota jen asi 400 o C. Oxidace zde není úplná a konečnými produkty mohou být H 2 O 2 (peroxid vodíku), CO (oxid uhelnatý) a případně C (saze) . Poslední dvě uvedené sloučeniny, jako NO, jsou škodlivé a mohou po úplném spálení poskytnout energii. Benzín je směs ropných uhlovodíků s teplotami varu v rozmezí 40-200 o C. Obsahuje asi 2000 různých uhlovodíků se 4-9 atomy uhlíku. Podrobný proces spalování je velmi složitý i pro jednoduché sloučeniny. Molekuly paliva se rozkládají na menší fragmenty, z nichž většinu tvoří tzv. volné radikály, tzn. nestabilní molekuly, které rychle reagují například s kyslíkem. Nejdůležitějšími radikály jsou atomový kyslík O, atomární vodík H a hydroxylový radikál OH. Ten je zvláště důležitý pro rozklad a oxidaci paliva, a to jak přímým přidáváním, tak eliminací vodíku, což vede k tvorbě vody. Na začátku iniciace hoření voda reaguje H 2 O+M ___ H +CH +M kde M je jiná molekula, např. dusík, nebo stěna či povrch zapalovací elektrody, se kterou se molekula vody srazí. Protože voda je velmi stabilní molekula, vyžaduje k jejímu rozkladu velmi vysoké teploty. Lepší alternativou je přidání peroxidu vodíku, který se podobným způsobem rozkládá H 2 O 2 +M ___ 2OH +M Tato reakce probíhá mnohem snadněji a při nižší teplotě, zejména na povrchu, kde dochází ke vznícení směsi paliva a vzduchu. probíhá snadněji a kontrolovaněji. Dalším pozitivním efektem povrchové reakce je, že peroxid vodíku snadno reaguje se sazemi a dehtem na stěnách a zapalovací svíčce za vzniku oxidu uhličitého (CO2), což vede k čistému povrchu elektrody a lepšímu zapálení. Voda a peroxid vodíku výrazně snižují obsah CO ve výfukových plynech podle následujícího schématu: 1) CO+O 2 ___ CO 2 +O: iniciace 2) O: +H 2 O ___ 2OH větvení 3) OH +CO ___ CO 2 + H růst 4) H+02___OH+O; větvení Z reakce 2) je zřejmé, že voda hraje roli katalyzátoru a poté se opět tvoří. Protože peroxid vodíku produkuje mnohotisíckrát více OH radikálů než voda, je krok 3) značně urychlen, což vede k odstranění většiny produkovaného CO. V důsledku toho se uvolňuje další energie, která pomáhá udržovat spalování. NO a NO2 jsou vysoce toxické sloučeniny a jsou přibližně 4krát toxičtější než CO. Při akutní otravě dochází k poškození plicní tkáně. NO je nežádoucí produkt spalování. V přítomnosti vody se NO oxiduje na HNO 3 a v této formě způsobuje přibližně polovinu okyselení, přičemž druhá polovina je způsobena H 2 SO 4 . Kromě toho mohou NO x rozkládat ozón v horních vrstvách atmosféry. Většina NO vzniká jako výsledek reakce kyslíku se vzdušným dusíkem at vysoké teploty a proto nezávisí na složení paliva. Množství vytvořeného PO x závisí na době trvání podmínek hoření. Pokud se snižování teploty provádí velmi pomalu, vede to k rovnováze při mírně vysokých teplotách a relativně nízké koncentraci NO. K dosažení nízkých hladin NO lze použít následující metody. 1. Dvoustupňové spalování obohacené palivové směsi. 2. Nízká teplota spalování v důsledku: a) velkého přebytku vzduchu,
b) silné chlazení,
c) recirkulace spalin. Jak je často pozorováno při chemické analýze plamenů, koncentrace NO v plameni je vyšší než po něm. Toto je proces rozkladu O. Možná reakce:
CH3 + NO ___ ... H+H20
Tvorba N2 je tedy podporována podmínkami, které produkují vysoké koncentrace CH3 v horkých plamenech bohatých na palivo. Jak ukazuje praxe, paliva obsahující dusík, například ve formě heterocyklických sloučenin, jako je pyridin, produkují větší množství NO. Obsah N v různá paliva(přibližně), %: Ropa 0,65 Asfalt 2,30 Těžký benzín 1,40 Lehký benzín 0,07 Uhlí 1-2
SE-B-429.201 popisuje kapalnou kompozici obsahující 1-10 % objemových peroxidu vodíku, zbytek tvoří voda, alifatický alkohol, mazací olej a případně inhibitor koroze, přičemž uvedená kapalná kompozice je dodávána do spalovacího vzduchu nebo směsi vzduchu a paliva. Při tak nízkém obsahu peroxidu vodíku výsledné množství OH radikálů nestačí reagovat jak s palivem, tak s CO. S výjimkou kompozic, které vedou k samovznícení paliva, je zde dosažený pozitivní účinek malý ve srovnání s přidáním samotné vody. DE-A-2 362 082 popisuje přidávání oxidačního činidla, jako je peroxid vodíku, během spalování, ale peroxid vodíku se před zavedením do spalovacího vzduchu rozkládá na vodu a kyslík pomocí katalyzátoru. Účel a nejdůležitější znaky tohoto vynálezu. Účelem tohoto vynálezu je zlepšit spalování a snížit emise škodlivých výfukových plynů během spalovacích procesů zahrnujících uhlovodíkové sloučeniny v důsledku zlepšené iniciace spalování a udržení optimálního a úplného spalování v takových dobré podmínkyže obsah škodlivých výfukových plynů je značně snížen. Toho je dosaženo přiváděním kapalné směsi obsahující peroxid nebo peroxosloučeninu a vodu do spalovacího vzduchu nebo směsi vzduch-palivo, kde kapalná směs obsahuje 10-80 obj. % peroxidu nebo peroxosloučeniny. V alkalických podmínkách se peroxid vodíku rozkládá na hydroxylové radikály a peroxidové ionty podle následujícího schématu:
H 2O 2 + HO 2 ___ HO + O 2 + H 2O
Vzniklé hydroxylové radikály mohou reagovat mezi sebou, s peroxidovými ionty nebo s peroxidem vodíku. Tyto reakce níže produkují peroxid vodíku, plynný kyslík a hydroperoxidové radikály:
HO + HO ___ H 2 O 2
HO +O ___ 3 O 2 + OH -
HO +H 2 O 2 ___ HO 2 +H 2 O Je známo, že pKa peroxidových radikálů je 4,88 0,10 a to znamená, že všechny hydroperoxy radikály disociují na peroxidové ionty. Peroxidové ionty mohou také reagovat s peroxidem vodíku, mezi sebou, nebo zachytit výsledný singletový kyslík. O+H 2O 2 ___ O 2 + HO + OH -
O+O 2 + H 2 O ___ IO 2 + HO - 2 + OH -
O+ I O 2 ___ 3 O 2 +O+22 kcal. Tímto způsobem vzniká plynný kyslík, hydroxylové radikály, singletový kyslík, peroxid vodíku a tripletový kyslík s uvolněním energie 22 kcal. Bylo také potvrzeno, že ionty těžkých kovů přítomné během katalytického rozkladu peroxidu vodíku produkují hydroxylové radikály a peroxidové ionty. K dispozici jsou informace o rychlostních konstantách, jako například následující údaje pro typické ropné alkany. Rychlostní konstanty pro interakci n-oktanu s H, O a OH. k = A exp/E/RT Reakce A/cm3 /mol:c/ E/kJ/mol/ n-C 8H 18 + H 7,1:10 14 35,3
+O 1,8:10 14 19,0
+OH 2,0:1013 3,9
Z tohoto příkladu vidíme, že k napadení OH radikály dochází rychleji a při nižší teplotě než H a O. Konstanta reakční rychlosti CO + + OH _ CO 2 + H má neobvyklou teplotní závislost v důsledku negativní aktivační energie a vysoké teploty součinitel. Lze jej zapsat takto: 4,4 x 10 6 x T 1,5 exp/3,1/RT. Reakční rychlost bude téměř konstantní a rovná se asi 10 11 cm 3 /mol sec při teplotách pod 1000 o K, tzn. až na pokojovou teplotu. Nad 1000 o K se reakční rychlost několikrát zvyšuje. Z tohoto důvodu reakce zcela dominuje přeměně CO na CO 2 během spalování uhlovodíků. Z tohoto důvodu včasné a úplné spalování CO zlepšuje tepelnou účinnost. Příkladem ilustrujícím antagonismus mezi O2 a OH je reakce NH3-H202-NO, kde přidání H202 vede k 90% snížení NOx v prostředí bez kyslíku. Pokud je přítomen O 2, pak i při pouhých 2 % PO x je redukce značně snížena. V souladu s tímto vynálezem se H202 používá ke generování OH radikálů, které disociují při přibližně 500 °C. Jejich životnost je maximálně 20 ms. Při normálním spalování etanolu se 70 % paliva spotřebuje na reakci s radikály OH a 30 % s atomy H. V tomto vynálezu, kde se OH radikály tvoří již ve fázi iniciace spalování, je spalování dramaticky zlepšeno díky okamžitému útoku paliva. Po přidání kapalné kompozice s vysokým obsahem peroxidu vodíku (nad 10 %) je dostatek OH radikálů k okamžité oxidaci vzniklého CO. Při nižším obsahu peroxidu vodíku jsou výsledné OH radikály nedostatečné k interakci s palivem i CO. Kapalná kompozice je dodávána takovým způsobem, že neexistuje žádná chemická reakce v prostoru mezi nádobou s kapalinou a spalovací komorou, tzn. Nedochází k rozkladu peroxidu vodíku na vodu a plynný kyslík a kapalina se v nezměněné podobě dostává přímo do spalovací zóny nebo předkomory, kde je směs kapaliny a paliva zapálena mimo hlavní spalovací komoru. Při dostatečně vysoké koncentraci peroxidu vodíku (asi 35 %) může dojít k samovznícení paliva a hoření může být zachováno. Ke vznícení směsi kapaliny a paliva může dojít samovznícením nebo kontaktem s katalytickým povrchem, při kterém není potřeba zapalovač nebo něco podobného. Zapálení může být provedeno tepelnou energií, například akumulačním tepelným zapalovačem, otevřeným plamenem atd. Smíchání alifatického alkoholu s peroxidem vodíku může vyvolat samovznícení. To je zvláště užitečné v předkomorovém systému, kde je možné zabránit smíchání peroxidu vodíku s alkoholem, dokud nedosáhne předkomůrky. Pokud je každý válec vybaven vstřikovacím ventilem pro kapalnou směs, je dosaženo velmi přesného dávkování kapaliny a přizpůsobené všem provozním podmínkám. Použitím řídicího zařízení, které reguluje vstřikovací ventily a různé snímače připojené k motoru, které poskytují řídicímu zařízení signály o poloze hřídele motoru, otáčkách motoru a zatížení a případně teplotě vznícení, je možné dosáhnout sekvenčního vstřikování a synchronizovaného otevírání a zavírání vstřikovacích ventilů a dávkování kapaliny nezávisí pouze na zatížení a požadovaném výkonu, ale také na otáčkách motoru a teplotě vstřikovaného vzduchu, což vede k dobrému pohybu v všechny podmínky. Kapalná směs do jisté míry nahrazuje přívod vzduchu. Bylo provedeno velké množství testů ke stanovení rozdílů v účinku mezi směsmi vody a peroxidu vodíku (23 a 35 %). Vybraná zatížení odpovídají provozu na vysokorychlostní dálnici a ve městech. Testován byl motor B20E s vodní brzdou. Před testováním byl motor zahřátý. Při vysokorychlostním zatížení motoru se uvolňování NOx, CO a HC zvyšuje, když je peroxid vodíku nahrazen vodou. Obsah NOx klesá s rostoucím množstvím peroxidu vodíku. Voda také snižuje NOx, ale při této zátěži potřebuje 4krát více vody než 23% peroxid vodíku pro stejnou redukci NOx. Při zatížení městskou dopravou je nejprve dodáván 35% peroxid vodíku, zatímco otáčky a točivý moment motoru mírně vzrostou (20-30 ot./min/0,5-1 nM). Při přechodu na 23% peroxid vodíku se točivý moment a otáčky motoru snižují, zatímco obsah NOx se zvyšuje. Při dodávání čisté vody je obtížné udržet motor v točení. Obsah NS se prudce zvyšuje. Peroxid vodíku tedy zlepšuje spalování a zároveň snižuje obsah NOx. Testy provedené Švédskou motoristickou a dopravní inspekcí na modelech SAAB 900i a VoIvo 760 Turbo s a bez 35% peroxidu vodíku přimíchaného do paliva poskytly následující výsledky pro uvolňování CO, HC, NO x a CO 2. Výsledky jsou uvedeny v % hodnot získaných za použití peroxidu vodíku vzhledem k výsledkům bez použití směsi (tabulka 1). Při testování na Volvo 245 G14FK/84 při volnoběžných otáčkách byl obsah CO 4 % a obsah HC 65 ppm bez pulsace vzduchu (čištění výfukových plynů). Při smíchání s 35% roztokem peroxidu vodíku se obsah CO snížil na 0,05 % a obsah HC na 10 ppm. Doba zážehu byla rovna 10 o a otáčky byly na volnoběh byly v obou případech rovné 950 ot./min. V testech provedených v norském institutu Marine Technology Research Institute A/S v Trondheimu byly zkontrolovány emise HC, CO a NO x u Volvo 760 Turbo podle předpisu ECE N 15.03 se zahřátým motorem, se startováním s nebo bez použití 35% roztok peroxidu vodíku během spalování (tabulka 2). Výše uvedené označuje použití pouze peroxidu vodíku. Obdobného účinku lze dosáhnout také jinými peroxidy a peroxosloučeninami, a to jak anorganickými, tak organickými. Kapalná kompozice může kromě peroxidu a vody také obsahovat až 70 % alifatického alkoholu s 1 až 8 atomy uhlíku a až 5 % oleje obsahujícího inhibitor koroze. Množství kapalné směsi přimíchané do paliva se může měnit od několika desetin procenta kapalné směsi z množství paliva do několika set procent. Velké množství se používá např. u málo hořlavých paliv. Kapalnou kompozici lze použít ve spalovacích motorech a v jiných procesech spalování zahrnujících uhlovodíky, jako je ropa, uhlí, biomasa atd., ve spalovacích pecích pro dokonalejší spalování a snížení škodlivých sloučenin v emisích.

Vzorec vynálezu

1. ZPŮSOB ZABEZPEČENÍ ZLEPŠENÉHO SPALOVÁNÍ ZA ÚČASTI UHLOVODÍKOVÝCH SLOUČENIN, při kterém se do spalovacího vzduchu nebo směsi vzduch-palivo zavádí kapalná směs obsahující peroxid nebo peroxosloučeniny a vodu, vyznačující se tím, že za účelem snížení obsahu škodlivých sloučenin ve výfukových plynech, kapalina kompozice obsahuje 10 - 60 obj. % peroxidu nebo peroxosloučeniny a zavádí se přímo a odděleně od paliva do spalovací komory bez předběžného rozkladu peroxidu nebo peroxosloučeniny, nebo se zavádí do předkomory, kde se směs paliva a kapalného složení zapálí mimo spalovací komoru. hlavní spalovací komora. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alifatický alkohol obsahující 1 až 8 atomů uhlíku se zavádí do předkomory odděleně.

V 1818 Pan francouzský chemik L. J. Tenard objevil „oxidovanou vodu“. Později byla tato látka pojmenována peroxid vodíku. Jeho hustota je 1464,9 kg/metr krychlový. Výsledná látka má tedy vzorec H2O2, endotermní, odděluje kyslík v aktivní formě s velkým uvolňováním tepla: H202 > H20 + 0,5 O2 + 23,45 kcal.

Chemici už o nemovitosti věděli peroxid vodíku jako oxidační činidlo: roztoky H2O2(dále jen " peroxid") vznítily hořlavé látky, a to natolik, že nebylo vždy možné je uhasit. Proto používejte peroxid PROTI skutečný život jako energetická látka a nevyžadující další okysličovadlo, přišel inženýr na mysl Helmut Walter z města Kýl. Konkrétně na ponorkách, kde se musí počítat s každým gramem kyslíku, zvláště od r 1933 a fašistická elita přijala všechna opatření k přípravě na válku. Zde pracujeme s peroxid byly klasifikovány. H2O2- výrobek je nestabilní. Walter našel produkty (katalyzátory), které přispěly k ještě rychlejšímu rozkladu peroxid. Reakce eliminace kyslíku ( H2O2 = H2O + O2) šlo okamžitě a do konce. Bylo však potřeba se kyslíku „zbavit“. Proč? Jde o to peroxid nejbohatší spojení s O2 je to skoro 95% z celkové hmotnosti látky. A protože se zpočátku uvolňuje atomový kyslík, bylo prostě nepohodlné ho nepoužívat jako aktivní oxidační činidlo.

Poté do turbíny, kde byl aplikován peroxid začali dodávat organické palivo a také vodu, protože se vytvářelo poměrně dost tepla. To přispělo ke zvýšení výkonu motoru.

V 1937 roce byly dokončeny úspěšné stolní zkoušky parních a plynových turbínových bloků a v r 1942 byla postavena první ponorka F-80, která vyvinula rychlost pod vodou 28,1 uzlů (52,04 km/hod). Německé velení se rozhodlo stavět 24 ponorky, které měly mít dvě elektrárny kapacita každého 5000 hp. Spotřebovali 80 %řešení peroxid. Výrobní prostory se připravovaly v Německu 90 000 tun peroxidu za rok. „Tisíciletá říše“ však neslavně skončila...

Nutno podotknout, že v Německu peroxid se začaly používat v různých modifikacích letadel a také na raketách V-1 A V-2. Víme, že všechna tato práce nemohla změnit běh událostí...

V Sovětském svazu pracujte s peroxid byly také prováděny v zájmu ponorkového loďstva. V 1947 řádný člen Akademie věd SSSR B. S. Stechkin, který v Ústavu Akademie dělostřeleckých věd radil specialistům na proudové motory na kapalné pohonné hmoty, kterým se tehdy říkalo raketové motory na kapalné pohonné hmoty, zadal úkol budoucímu akademikovi (a tehdy ještě inženýrovi) Varšavskij I. L. zapněte motor peroxid, navržený akademikem E. A. Chudakov. Pro tento účel sériový dieselové motory ponorky "třídy". Štika". A prakticky dal "požehnání" k dílu sám Stalin. To umožnilo urychlit vývoj a získat další prostor na palubě člunu, kam mohla být umístěna torpéda a další zbraně.

Pracuje s peroxid provedli akademici Stechkin, Chudakov a Varšavě ve velmi krátké době. Na 1953 roku podle dostupných informací vybaveno 11 ponorky Na rozdíl od práce s peroxid které prováděly USA a Anglie, naše ponorky po sobě nezanechaly žádnou stopu, zatímco ponorky s plynovou turbínou (USA a ANGLIE) měly demaskující bublinový chochol. Jde ale o domácí realizaci peroxid a použít jej pro ponorky Chruščov: země přešla na práci s jadernými ponorkami. A silný backlog H 2-zbraně byly rozřezány na kovový šrot.

Nicméně, co máme v "spodním řádku" s peroxid? Ukazuje se, že je to potřeba někde připravit a pak se musí naplnit nádrže aut. To není vždy výhodné. Proto by bylo lepší jej přijímat přímo na palubě vozu a ještě lépe před vstřikem do válce nebo před přívodem do turbíny. V tomto případě by byla zaručena úplná bezpečnost všech prací. Ale jaké počáteční tekutiny jsou potřeba k jeho získání? Pokud si dáte trochu kyseliny a peroxidřekněme baryum ( Ba O2), pak se tento proces stává velmi nepohodlným pro použití přímo na palubě stejného Mercedesu! Proto dávejte pozor na obyčejnou vodu - H2O! Ukazuje se, že je to pro příjem peroxid lze použít klidně a efektivně! Nádrže stačí naplnit běžnou studniční vodou a můžete vyrazit na cestu.

Jediná výhrada: tímto procesem se opět tvoří atomární kyslík (pamatujte na reakci, které čelila Walter), ale i tady, jak se ukázalo, se s ním dá jednat moudře. Ke správnému použití potřebujete emulzi voda-palivo, ve které stačí mít min 5-10% nějaké uhlovodíkové palivo. Stejný topný olej může být vhodný, ale i při jeho použití uhlovodíkové frakce zajistí flegmatizaci kyslíku, to znamená, že s ním budou reagovat a vydají další impuls, čímž se vyloučí možnost nekontrolovaného výbuchu.

Podle všech výpočtů zde nastupuje kavitace, tvorba aktivních bublin, které mohou zničit strukturu molekuly vody a uvolnit hydroxylovou skupinu. ON a přinutit ji, aby se spojila se stejnou skupinou, aby se získala požadovaná molekula peroxid H2O2.

Tento přístup je velmi výhodný z jakéhokoli hlediska, protože odpadá výrobní proces peroxid mimo předmět použití (t.j. umožňuje jej vytvořit přímo ve spalovacím motoru). To je velmi výhodné, protože odpadá kroky samostatného tankování a skladování H2O2. Ukazuje se, že pouze v okamžiku injekce se vytvoří sloučenina, kterou potřebujeme, a obcházíme proces skladování, peroxid přichází do provozu. A v nádržích stejného auta může být emulze voda-palivo s nepatrným procentem uhlovodíkového paliva! To by byla krása! A vůbec by nebylo děsivé, kdyby měl jeden litr paliva sudou cenu 5 americké dolary. V budoucnu můžete přejít na pevná paliva, jako je uhlí, a snadno z něj syntetizovat benzín. Uhlí bude ještě dost na několik set let! Jen Jakutsko uchovává miliardy tun tohoto minerálu v mělkých hloubkách. Je to obrovská oblast, zespodu ohraničená nití BAM, jejíž severní hranice sahá daleko nad řeky Aldan a Maya...

Však peroxid Podle popsaného schématu může být připraven z jakýchkoli uhlovodíků. Myslím, že hlavní slovo v této věci mají naši vědci a inženýři.