5. Материальный баланс электролизера

Электрическое сопротивление электролизной ячейки без учета сопротивления диафрагмы:

где:

- расстояние между электродами ячейки, ;

- площадь сечения электрода, имеющий форму квадрата со стороной ;

- удельное сопротивление дистиллированной воды при температуре ;

Силу тока проходящую через ячейку определяем по закону Ома для участка цепи:

Материальный баланс составляется на основании закона сохранения массы вещества – количество вещества, вступивших в реакцию, равно количеству веществ, полученных в результате реакции:

Расход воды на электролиз:

где:

- электрохимический эквивалент воды, .

На катоде выделяется газообразного водорода за 1 час:

- электрохимический эквивалент водорода, .

или

- выход по току;

- продолжительность электролиза, ;

- количество ячеек в электролизере;

На аноде выделиться газообразного кислорода за 1 час:

- электрохимический эквивалент кислорода, .

или

Так как электролизер герметичен, то расход воды на испарение:

Потери воды за счет уноса с газами. Для расчета требуется найти объем газов в реальных условиях, т.е. в условиях температуры и влажности атмосферы промышленного предприятия.

Объем выделившихся за 1 час газов – водорода и кислорода:

Объем влажного газа при реальной температуре:

где:

- давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, ;

- барометрическое давление, ;

- чистота газов;

- реальная температура в аппарате, .

Суммарный объем влажных газов:

- влагосодержание газов, .

6. Расчет конструктивных параметров газопламенной горелки

По часовому расходу горючей смеси определяется диаметр сопла горелки:

где:

- коэффициент скорости распространения пламени;

- число сопел.

Диаметр выходного канала мундштука:

Длина выходного цилиндрического канала мундштука устанавливается из расчета:

Угол конфузора при сохранении внешней формы и размеров мундштука сказывается в основном на устойчивости пламени:

Длина конфузора практически принимается равной:

Для однопламенных горелок справедливо равенство между диаметрами цилиндрического канала смесительной камеры и выходного канала мундштука:

Длина смесительной камеры горелки:

Диаметр дозирующего отверстия можно определить по формуле адиабатического истечения газа из сопла:

Исходя из полученных данных при расчете, рекомендуется использовать в качестве горелки набор медицинских игл. Идея использования медицинских игл в качестве горелки была предложена сотрудниками Института электросварки им. Е.О. Патона (а. с. №507668).

Заключение

В ходе проведенной работы были рассмотрены процессы проходящие в электролизере, а также процессы протекающие на выходе горелки (в качестве графического отображения процессов, были приведены цепные реакции Семенова).

Конструкций электролизеров большое множество. Были приведены конструкции существующих электролизеров используемых в настоящее время в качестве источников энергии при сварке, резке и пайке. Так как электролизер и горелку необходимо развязать для исключения обратного удара, были приведены авторские свидетельства на жидкостные затворы.

Проведенная работа является подготовительным этапом для нанесения мелкодисперсных систем на поверхность изделия (подложки). Для этих целей были рассмотрены работы связанные с нанесением порошка в потоке водородно-кислородной плазмы.

Основные геометрические размеры камеры сгорания (пушки) на данном этапе работы остаются неизвестными. Также неизвестными являются исходные данные (температура, давление создаваемое ударной волной). Эти параметры необходимы да бы исключить незапланированное изменение геометрии обрабатываемого тела.

В конце работы был проведен расчет геометрических параметров горелки, а так же материальный баланс электролизера. Расчет является условный и в большинстве своем показательный. В качестве электролита выступала дистиллированная вода. Из-за большого удельного сопротивления выбранного электролита, производительность электролизера мала.