Компресорна установка для стиснення водню

Компресорна установка для стиснення водню, що містить принаймні два генератори-сорбери, заповнені оборотною пдридоутворюючою речовиною, що поперемінно нагріваються і охолоджуються за допомогою ВІДПОВІДНИХ рідинних теплообмінників, яка відрізняється тим, що установку додатково споряджено нагнітачами, електромагнітними клапанами, електромагнітними клапанами з соплами, блоком керування та датчиком наявності загоряння, як теплоносій і холодоагент використано фреон, електромагнітні клапани та нагнітачі встановлені в ЛІНІЯХ подачі теплоносія і холодоагенту від нагрівника та охолоджувача ВІДПОВІДНО, датчик наявності загоряння та електромагнітні клапани з соплами встановлені у зоні генераторів-сорберів, входи і виходи теплообмінників з'єднані через ВІДПОВІДНІ електромагнітні клапани з нагрівником і охолоджувачем, причому електромагнітні клапани, електромагнітні клапани з соплами та вихід датчика наявності загоряння підключено до блока керування Винахід відноситься до області машинобудування, а саме, до компресорних установок, що використовують для стиску газу сорбційні цикли Відома компресорна установка [1], що містить генератори-сорбери, заповнені пдридоутворюючими речовинами типу FeTiHx здатними виділяти водень при нагріванні електронагрівником, і поглинати водень при охолодженні, що здійснюється за допомогою рідинного теплообмінника, Недоліком компресорної установки, є можливість загоряння газу при порушенні ЦІЛІСНОСТІ генератора-сорбера чи газо-трубопровідної арматури при короткому замиканні в системі електроживлення Найбільш близьким по технічній сутності є термосорбційний компресор ТСК-6,5/04 [2] Термосорбційний компресор містить генераторисорбери, заповнені оборотними пдридоутворюючими речовинами, які здатні поглинати водень при охолодженні і виділяти його при нагріванні У даному пристрої нагрівання гідриду здійснюється електронагрівником, а охолодження пдридоутворюючої речовини TiFeHx - за допомогою рідинного теплообмінника Недоліком термосорбційного компресору ТСК6,5/04, обраного у вигляді прототипу, є низька експлуатаційна надійність, зв'язана з можливістю загоряння водню при його витоку в разі порушенні герметичності газової частини компресорної установки В основу винаходу поставлена задача підвищення експлуатаційної надійності компресорної установки для стиску водню за рахунок зниження пожежовибухонебезпечності Поставлена мета досягається за рахунок того, що в компресорній установка для стиснення водню, що містить, принаймні, два генераторасорбера, заповнених оборотною пдридоутворюючою речовиною, що поперемінно нагріваються і охолоджуються за допомогою ВІДПОВІДНИХ рідинних теплообмінників, згідно винаходу, додатково споряджено нагнітачами, електромагнітними клапанами, електромагнітними клапанами з соплами, блоком управління та датчиком наявності загоряння, теплоносій і хладоагент виконано у вигляді фреону, електромагнітні клапани та нагнітачі встановлені в ЛІНІЯХ подачі теплоносія і холодоагенту від нагрівника та охолоджувача ВІДПОВІДНО, датчик наявності загоряння та електромагнітні клапани з соплами встановлені у зоні генераторів-сорберів, входи і виходи теплообмінників з'єднані через ВІДПОВІДНІ електромагнітні клапани з нагрівником і охолоджувачем, причому електромагнітні клапани, електромагнітні клапани з соплами та вихід датчика наявності загоряння підключено до блоку управління (О ю 51961 Використання фреону як теплоносія і холодоагенту, тобто заповнення ним нагрівника, охолоджувача та теплообмінників дозволяє використовувати його в якості вогнегасного засобу, що дозволяє підвищити експлуатаційну надійність і знизити пожежовибухонебезпечність завдяки його особливих фізико-хімічних властивостей, які забезпечують ефективне гасіння полум'я [3] Застосування фреону в якості вогнегасної речовини обумовлено зокрема його ХІМІЧНИМ складом, інертним стосовно кисню повітря, високою випаровуваністю, значною теплотою пароутворення, які в сукупності забезпечують ефективне гасіння вогнища загоряння Підключення до блоку управління електромагнітних клапанів і датчика наявності загоряння забезпечує своєчасне визначення моменту загоряння в компресорній установці і автоматичне блокування та гасіння вогню поданням фреону в зону загорання Розміщення протипожежних електромагнітних клапанів із соплами в зоні генераторів-сорберів забезпечує ефективне гасіння вогню при розгерметизації елементів системи чи руйнування корпуса генератора-сорбера Суттєвість винаходу пояснюється кресленням, де на фігурі представлена схема компресорної установки для стиску водню Установка містить, принаймні, два генератора-сорбера 1, 2, заповнених штерметалідною сполукою, наприклад TiFeHx, здатною оборотньо поглинати та виділяти водень Генератори-сорбери 1, 2 містять ВІДПОВІДНО теплообмінники 3 і 4 які з'єднані з ЛІНІЄЮ подачі водню 5 і ЛІНІЄЮ відводу водню 6 Теплообмінники генераторів-сорберів 3 і 4 з'єднані з ЛІНІЯМИ 7 І 8, ПО яких подають теплоносій та хладоагент В якості теплоносія використовується фреон, наприклад R22 чи R12 Теплоносій подасться на вхід теплообмінників 3 і 4 нагнітачем 9, з'єднаним з нагрівником 10 В свою чергу холодоагент, за допомогою нагнітача 11, подається до охолоджувача 12 По чергова подача і ВІДВІД теплоносія і холодоагенту в теплообмінники 3 і 4 здійснюється ВІДПОВІДНО через ВХІДНІ електромагнітні клапани 13, 14 та ВИХІДНІ 15, 16 Електромагнітні клапани 13 і 14 встановлені на лінії підведення теплоносія 7 і лінії підведення холодоагенту 8, а клапани 15 і 16 - на ЛІНІЯХ відводу теплоносія 17 і холодоагенту 18 Почергове нагрівання та охолодження генераторів-сорберів 1 і 2 здійснюється за допомогою блоку управління 19, до якого підключені електромагнітні клапани 13, 14, 15, 16 В зоні генераторів-сорберів 1, 2 розміщенні датчик наявності загоряння 20 і електромагнітні клапани 21 і 22 із соплами, підключеними до блоку управління 19 Електромагнітні клапани 21, 22 зв'язані ВІДПОВІДНО з ЛІНІЯМИ 7 подачі теплоносія і 8 подачі холодоагенту Робота компресорної установки для стиску водню здійснюється таким чином водень при низькому тиску 0,2 - О.ЗМПа подається в ЛІНІЮ 5 усмоктування У цей момент один з генераторівсорберів, наприклад, 1 знаходиться в режимі охолодження при якому відбувається сорбція водню, а іншої, наприклад, 2 - у режимі нагрівання, що забезпечує десорбцію Десорбція здійснюється при тиску 12 - 15МПа, значення якого визначається затягуванням пружини, встановленої на нагнітальному клапані (на фігурі не показаний) Для запобігання попадання водню високого тиску в ЛІНІЮ усмоктування установка оснащена зворотними клапанами (на фігурі не позначені), У процесі сорбції водню у генераторі-сорбері за рахунок фазового переходу водню з вільно-молекулярного стану в зв'язане, відбувається виділення і теплоти відводиться в теплообмінник 3, по якому циркулює холодоагент При цьому електромагнітний клапан 13 включений і забезпечує подачу холодоагенту по лінії нагнітання 8 за допомогою нагнітача 11 з охолоджувача 12 Злив холодоагенту здійснюється через клапан 15 і трубопровід І 8 в охолоджувач 12 Одночасно у генераторі-сорбері 2 відбувається десорбція водню з гідриду при підведенні теплоти з теплообмінника 4 При цьому електромагнітні клапани 14 і 16 включені, що забезпечує подачу і ВІДВІД теплоносія ВІДПОВІДНО у лінії 7 і 17, що цир кулює за допомогою нагнітача 9 з нагрівником 10 Після завершення процесів сорбції у генераторі-сорбері 1 і десорбції у генераторі-сорбері 2, компресорна установка готова до зворотного циклу десорбції водню з генератора-сорбера 1 і сорбції його у генераторі-сорбері 2 Блок управління 19 переключає електромагнітні клапани 13, 14, і 5, 16 на подачу теплоносія в теплообмінник 3 генератора-сорбера 1 і холодоагенти - у теплообмінник 4 генератора-сорбера 2 При цьому блок управління 19 працює в режимі програмного реле часу, принцип якого заснований на генеруванні, рахунку і подачі електромагнітних імпульсів через однакові проміжки часу для управління циклами роботи клапанів 13, 14, 15, 16, що забезпечують почерговий нагрів й охолодження генераторів-сорберів 1 і 2 При цьому в ЛІНІЮ 6 нагнітача постійно подасться водень високого тиску В якості теплоносія і холодоагенту в пристрої використовується фреон R22 чи R12, яким заповнені нагрівник 10 і охолоджувач 12 Компресорна установка для стиску водню є пожежовибухонебезпечним об'єктом При розгерметизації і руйнуванні корпуса генератора-сорбера можливе виділення водню й утворення пожежовибухобезпечної газової суміші, а також висипання порошку гідриду, що також здатний до самозаймання на повітрі При виникненні пожежонебезпечної ситуації датчик наявності загорання 20 дає сигнал блоку управління 19 на відкриття електромагнітних клапанів 21 і 22, що викидають через сопла фреон з лінії 7 і 8 подачі холодоагенту під тиском, створеними нагнітачами 9 і 11 у зону генераторівсорберів 1 і 2 При цьому фреон миттєво випаровується і гасить виникле полум'я, одночасно впливаючи на поверхню порошку гідриду, що висипався, перешкоджаючи виділенню водню з гідриду Таким чином, нагрів генераторів-сорберів рідинними теплообмінниками, у яких в якості теплоносія і хладоагента використовується фреон, який у випадку виникнення загоряння водню вводиться в зону горіння за допомогою спеціальних пристроїв, забезпечує зниження пожежовибухонебезпечності, тим самим дозволяє одержати підвищення 51961 експлуатаційної надійності компресорної установки Джерела інформації 1 Пат № 389667 СРСР, МКВ F25B 15/02, 1969 р 2 Проблеми машинобудування 36 наук пр — 1998 — № 1 — т і — С 115-132 3 "Пожежа не встигла початися"// "Populap mechanics" — oct 1969 — vol 132 — № 4 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71