Здравейте,
Понеже ми се доповръща от заливащите ни коментари за световна конспирация и центъра на Вселената в България, реших да пусна един пост с малко информация за пламните характеристики на водорода.
Общоизвестни са границите на горене и детонация на водорода при смеси от 0 до 100% при стандартни условия (температура и налягане). Те са между 4% и 75%.
Според този документ (
https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/tech_validation/pdfs/fcm01r0.pdf ), който се разпространява от американската служба за енергийна ефективност и възобновяеми енергоизточници, пише следното:
Flammability Range
The flammability range of a gas is defined in terms of its lower flammability limit (LFL) and its upper flammability limit (UFL). The LFL of a gas is the lowest gas concentration that will support a self-propagating flame when mixed with air and ignited. Below the LFL, there is not enough fuel present to support combustion; the fuel/air mixture is too lean.
The UFL of a gas is the highest gas concentration that will support a self-propagating flame when mixed with air and ignited. Above the UFL, there is not enough oxygen present to support combustion; the fuel/air mixture is too rich. Between the two limits is the flammable range in which the gas and air are in the right proportions to burn when ignited.
A stoichiometric mixture occurs when oxygen and hydrogen molecules are present in the exact ratio needed to complete the combustion reaction. If more hydrogen is available than oxygen, the mixture is rich so that some of the fuel will re-main unreacted although all of the oxygen will be consumed. If less hydrogen is available than oxygen, the mixture is lean so that all the fuel will be consumed but some oxygen will remain. Practical internal combustion and fuel cell systems typically operate lean since this situation promotes the complete reaction of all available fuel.
Hydrogen is flammable over a very wide range of concentrations in air (4 – 75%) and it is explosive over a wide range of concentrations (15 – 59%) at standard atmospheric temperature. The flammability limits increase with temperature as illustrated in Figure 1-6. As a result, even small leaks of hydrogen have the potential to burn or explode. Leaked hydrogen can concentrate in an enclosed environment, thereby increasing the risk of combustion and explosion. The flammability limits of comparative fuels are illustrated in Figure 1-7.
Във връзка с нашумелия спор между мен и колеги от форума, искам да уточня и следното:
Мисля, че някъде вече бях писал, че количеството въздух всмуквано от ДВГ не се увеличава правопропорционално с увеличаването на оборотите, така че сметките ви са по скоро подвеждащи отколкото верни.
Това е така. Това, на което аз лично се оповавам е количество от 4% водород (не оксиводород) към въздушна смес, за да се получи възпламеняване.
Ако приемем, че един бензинов ДВГ (без значение каква кубатура), харчи 1 литър бензин на час, при отношение 14.7:1 това прави:
1. плътност на въздуха -> 1.22521 g/L -> 14700/1.22521 = 11997 литра въздух.
Ако дадена клетка произвежда 5 литра газ в минута, то за 1 час имаме 300 литра (оксиводород) -> 300*2/3 = 200 литра водород.
200/11997*100 = 1.66% количество водород спрямо обема на въздуха.
Реших да прецизирам мнението си и да открия информация за границите на горене и експлодиране на водорода при повишена температура и налягане (такива, каквито са в цилиндъра на ДВГ).
Единственото, което намерих за сега е това:
http://www.hysafe.org/download/1042/BRHS_Chap3_hydrogen%20ignition%20version_0_9_0.pdfПри повишение на температурата имаме горе-долу линейна промяна в минималните отношения на водорода (LEL).
При 400 градуса имаме 1,4% водород като минимум, за предизвикване на експлозия. При повишаване на температурата, границите, в които водородът експлодира, се увеличават!
При повишаване на налягането, обаче, нещата не стоят по този начин. С повишаване на налягането се повишава и минималната граница за експлодиране на водорода.
Не мога да кажа със сигурност каква е точно минималната концентрация за плавно горене или детонация на водорода в ДВГ, но горните данни дават някаква приблизителна представа.
Ще напомня, че ако има някаква икономия при ДВГ с добавени водородни клетки, тя идва единствено от по-доброто изгаряне на въглеводородното гориво, тъй като енергийният еквивалент топлина от водородната клетка не би могъл да допринесе за нищо, да не говорим и за загубите при производството му.
Остава да се решат два въпроса:
1. Е ли водородът катализатор на горивния процес? (по този въпрос нямам никаква информация)
2. Възможно ли е, поради характеристиките в цилиндъра (от налягане и температура), долната граница за взрив на водорода да е толкова ниска, че чрез детонацията си да запалва пълноценно цялото налично гориво в цилиндъра. Ако да, вреди ли по някакъв начин на ДВГ.
Във връзка с въпр. 2 ще напомня, че използването на водород в ДВГ е с цел да се обедни конвенционалното гориво (бензин), но ДВГ да работи в благоприятен режим (заради нарушената пропорция 14.7:1 биха се появили детонации и пр.), и разбира се, да се подобри изгарянето на сместа.
Ами това е за сега, надявам се да съм дал някакви насоки за размисъл. Ще помоля коментиращите по темата да посочват своите източници (или данни от експерименти), защото тук е технически форум, и не сме на пейките пред блока, където субективно определяме икономия и всякакви други аспекти от работата на ДВГ.
ПС: отказал съм се отдавна от експериментирането на водород като добавка към ДВГ, но пускам темата с научна цел, а и да помогна на някой, който работи по този въпрос в момента.
