Електрохімічні та електрофізичні установки, електролізні установки. Електроліз води в промислових генераторах водню Основні застосування електролізу

Сутність електролізного технологічного процесу (рис.), Полягає в тому, що при протіканні електричного постійного струму через велектролітичні ванну може мати місце одне з явищ:

Або відбувається осадження частинок речовини з електроліту на електродах ванни (електроекстракціі)

Або має місце перенесення речовини з одного електрода на інший через електроліт (електролітичне рафінування)

ЗАКЛАДКА

В якості електроліту використовується розчини солей, кислот і підстав як правило в воді.

У електроліті має місце іонна провідність. При подачі напруги на електроди іони рухаються до електродів, нейтралізуються і осідають на них. При цьому має місце або електроекстракціі або електролітичне рафінування.

Основне значення має при виборі поняття нормального потенціалу.

Якщо електрод виготовлений з такого ж металу як електроліт, то при деякому потенціалі між електродом і електролітом немає ні першого, ні другого процесу. Такий потенціал називається нормальний.

Якщо на електроди подати більш негативний потенціал, то починається електроекстракціі.

Якщо більш позитивний, то електролітичне рафінування.

Електроліз застосовують для отримання або очищення металів.

У кількісному відношенні електролізний процес описується тим же самим законом Фарадея.

U ел \u003d E р + E п + U е + U з

E р - напруга розкладання

E п - сума анодного і катодного ПН

U е - падіння напруги на електроліті

U з - падіння напруги на шинах контактів електродів

U е \u003d I ∙ R вн

U е \u003d I ∙ (R ш + R до + R е)

P ел \u003d I ∙ (E p + E п + U е + U з)

τ - час технологічного процесу

E p - корисна робота

Ефективність електролізного процесу описується масою речовини.

Сировиною для отримання Znслужіт цинкова обманкаZnS. Цей мінерал спочатку піддають окисленню, випалу, а потім піддають вилуговування.

ZnSO 4 + H 2 O (5 ÷ 6%) Провідність у такого розчину невисока, тому додають до цього розчину 10 ÷ 12% H 2 SO 4

Електролітична ванна виконана з дерева або бетону і ізольована від землі.

Електролізний процес проводиться при t \u003d 35 ÷ 40 0 \u200b\u200bC

j \u003d 400 ÷ 600 А / м 2

На катоді з'являється ПН - 1,1 В (нормальний потенціал -0,76 В)

Виникає електроекстракціі - осадження Znна катоді.

1 / g е \u003d 3500 кВт ∙ год / т

τ \u003d 40 ÷ 50 годин

Після цього Znсдірают з катода і переплавляють.

отриманняAl

В якості електроліту використовуються не розчин, а розплав. В якості сировини використовується глинозем Al 2 O 3

t пл \u003d 2050 0 С

Розплав цього матеріалу має низьку провідність. Тому в якості електроліту використовують глинозем і кріоліт Na 3 AlF 6

t пл \u003d 950 0 С

Ванни і електроди виготовляють з вугілля або графіту.

I \u003d 200 ÷ 250 кА

j \u003d 7 ÷ 10 кА / м 2

1 / g е \u003d 14000 ÷ 16000 кВт ∙ год / т

Гальванотехніка

Це електротехнологічний процес осадження металу на поверхню як металу, так і не металевих виробів за допомогою електролізу.

Товщина покриття не перевищує десятків мкм.

Розрізняють 2 різновиди:

гальваностедія

гальванопластика

Гальваностедія - обміднення, золочення, золочення, хромування, нікелювання ...

Перед обробкою поверхню ретельно очищають, потім здійснюють травлення кислотою H 2 SO 4, HCl. В якості електроліту використовується розчин солі наноситься металу. Іноді додають кислоти і луги для підвищення провідності. Анод виготовляється з наноситься металу, виріб є катодом.

Відбувається перенесення металу з анода на катод, обробка відбувається при невеликих щільності струму, що не більше десятків А / м 2.

Гальванопластика - отримання точних копій з виробів.

Електродинамічний ефект і електричний вітер

При впливі ЕП на газові і рідкі середовища спостерігається їх рух. Воно обумовлено передачею кінетичної енергії при зіткненні іонів середовища з нейтральними молекулами.

Це явище отримало назву електричний вітер для газових середовищ.

Електричний вітер завжди спрямований від електрода з меншим радіусом кривизни.

Сила впливу на електричний розряд оцінюється просто:

F \u003d E ∙ ρρ- щільність заряду

Встановлено деякі закономірності електричного вітру:

імпульсні установки

1.Установка електроерозійної обробки.

2.Установка електрогідравлічною обробки.

3.Установка електроімпульсної зварювання.

4.Устновкі магнітоїмпульсной обробки металу.

5.Установка імпульсної електрохімічної обробки.

1.Установка електроерозійної обробки.

Робота цих пристроїв заснована на явищі електроерозії, тобто руйнування оброблюваного матеріалу (Ме) під дією імпульсів струму, що протікає між електродом оброблюваної поверхнею, як правило в діелектричній середовищі.

При протіканні імпульсів струму в искровом каналі відбувається перетворення електричної енергії в тепло в искровом каналі між електродів і поверхнею. Відбувається нагрів, і його видалення.

Основні параметри обробки:

Частота проходження імпульсів від сотень до сотень тисяч Гц,

Амплітуда струму від часткою до тисяч А,

Тривалість імпульсів від часток до декількох тисяч секунд.

Зміною цих параметрів встановлюється необхідний режим обробки. Схема1.

1-вертикальна стійка верстата

2-робоча ванна

3-стіл для установки робочої ванни, яка забезпечує переміщення робочої ванни по двох координатах в горизонтальній площині.

4-обративаемое електрод-виріб, що розташоване всередині робочої ванни і переміщається разом з нею.

5-пристрій для вертикального переміщення.

6-джерело високого імпульсної напруги (періодичне, не нижче 1 кВ).

7-система постачання робочої діелектричної рідиною (зазвичай трансформаторне масло). Система включає в себе насоси, фільтри, системи повернення рідини, охолоджувачі.

8-електрод-інструмент, виготовляється з більш тугоплавкого матеріалу, ніж електрод-виріб (вольфрам, графіт).

Робота установки

Електрод-інструмент (8) підводиться до поверхні виробу (4) і включається джерело напруги (6).

Тобто до проміжку між електродом-інструментом (8), виробом (4) прикладаються імпульси високої напруги і в цьому проміжку виникають електроіскрові розряди. Ці канали є дуже концентрованими перетворювачами електричної енергії в теплову з об'ємною щільністю 10 ^ 12 Дж / м3.

При цьому щільність потужності 1-10 ^ 7 Вт / см2. Виділилася теплова енергія призводить до нагрівання, розплавлення, випаровуванню металу вироби і його видалення за допомогою робочої рідини. При цьому багаторазові електричні розряди проходять пошарово всю оброблювану поверхню. У підсумку в виробі утворюються поглиблення, які копіюють форму електрода.

Як джерела живлення використовуються імпульсні джерела живлення на основі ємнісних накопичувачів енергії.

схема 2.

Харчування походить від мережі 220В за допомогою трансформатора струму. Підвищена напруга випрямляється за допомогою випрямляча VD, випрямлена напруга використовується для періодичного завантаження батареї конденсатораCб. Після зарядки цієї ємності утворюється розрядний контур, що містить індуктівностьLpі робочий іскровий проміжок. Ємність розряджається, в розрядному контурі протікає токLp. Після цього тірісторVDзапірается і процес зарядки ємності Сб повторюється. Управління режимом обробки (шорсткість, продуктивність) проводиться шляхом измения потужності і частоти проходження імпульсів токаip.

Такі установки мають високу продуктивність і високу якість обробки. При деяких видах обробки такі установки незамінні.

Недолік: спостерігається знос електрода-інструменту.

Установки електрогідравлічною обробки

Такі установки засновані на застосуванні електрогідравлічного ефекту.

Електрогідравлічний ефект полягає в перетворенні електроенергії, запасеної в ємкісному накопичувачі в механічну енергію ударної хвилі за допомогою потужного іскрового розряду, який створюється в рідкому середовищі (частіше воді).

Електрична схема практично така ж як в попередньому випадку. Відмінність в довжині розрядного проміжку (вона більше).

Параметри технологічного процесу:

1)
- крутизна наростаючого струму;

2) до 250 кА;

3) до 100 МВт;

4) до
Дж.

При таких параметрах іскровий канал має характер вибуху.

температура каналу
До; тиск
МПа.

Тиск передається рідини.

Області застосування:

а) вибивка формувальних стрижнів в виливках складної форми;

б) очищення лиття і різних поверхонь від окалини;

в) дроблення, подрібнення різних матеріалів;

г) утилізація залізобетонних виробів.

Установки імпульсної зварювання

Призначені для отримання нероз'ємних зварних металевих з'єднань шляхом стиснення місця з'єднання і нагрівання його до температури плавлення шляхом пропускання імпульсного струму.

Схема процесу така ж як і в попередньому випадку. Відмінність тільки в навантаженні. Деталі практично не нагріваються.

Перевага - локалізація термічного впливу, виключається руйнування дрібних зварних деталей.

Пристрої магнітно-імпульсної обробки

Ці установки засновані на перетворенні ЕЕ в енергію імпульсного МП, потім відбувається взаємодія імпульсних полів, створюваних інструментом - індуктором, з наведеним їм Ел. Струмом в заготівлі.

Таким чином енергія МП перетворюється в механічну енергію, яка необхідним чином деформує заготовку.

ЗУ - зарядний пристрій;

- батарея индуктивностей (створює імпульс потрібної форми);

ІН - інструмент індуктор;

З - заготівля.

Багатоконтурні і одноконтурні установки

Багатоконтурна установкамістить один або кілька інструментів - індукторів, виконаних у вигляді соленоїдів.

МП соленоїда, створюване струмом наводить в заготівлі ток . Токи взаємодіють і забезпечують механічні зусилля і деформацію заготовки.

- власна індуктивність ІІ;

- активний опір ІІ;

- активний опір ;

- коефіцієнт взаємоіндукції;

- індуктивність і активний опір заготовки.

У схемі прот. ПП, він визначається методом ТОЕ. Технологія операції за такою схемою використовується в 3 варіанті:

2) роздача (індукція всередині заготовки);

3) листова формування (деформується плоска заготовка).

Одноконтурна схема:

В цьому випадку розрядний струм протікає безпосередньо через заготовку. Заготівля - частина ІІ.

розгалужується на і . Взаємодія струмів призводить до деформації заготовки, і вона набуває форму, показану пунктиром.

переваги:

недоліки:

Матеріал повинен мати високу електропровідність;

Необхідність установки проводять прокладок при утворенні матеріалів, що погано проводять ел. струм;

Труднощі обробки поверхонь, що мають розрив для ел. струму;

Труднощі з обробкою масивних заготовок.

Установки імпульсної електрохімічної обробки.Це розглянуті вище електрохімічні технологічні процеси, в яких замість постійної напруги застосовується імпульсний.

Електрообладнання металорізальних верстатів відрізняється різноманітністю, складністю і високим рівнем автоматизації. Найбільш масовим видом металорізального обладнання є порівняно невелике число типів верстатів загальнопромислового призначення, повсюдно поширених на підприємствах самого різного профілю. До них відносяться універсальні верстати широкого призначення для точіння, свердління, нарізування різьблення і т. Д.

Електрообладнання таких верстатів зазвичай однотипно і визначається використанням простих електроприводів обмеженою потужності. У системах управління широко застосовують серійну електроапаратуру (магнітні та тиристорні пускачі, автоматичні вимикачі, різноманітні реле і т. П.).

Як приклад розглянемо основні частини і електричну схему універсального токарно-гвинторізного верстата 1К62 (рис. 143).

Мал. 143. Загальний вигляд (а) і схема управління (б) токарно-гвинторізного верстата 1К62:
1 - передня бабка; 2 - шпиндель; 3 - супорт; 4 - задня бабка; 5 - шитий управління; 6 - ходовий гвинт; 7 - вал; 8 - коробка подачі; 9 - станина

Привід шпинделя 2, ходових гвинта 6 і вала 7 здійснюється через коробку швидкостей, розташовану в передній бабці 1, і коробку подач 8 від головного електродвигуна М1, прихованого всередині станини 9. Потужність Ml становить 10 кВт. Крім головного двигуна верстат обладнаний електродвигуном М4 (електродвигун швидких ходів настановних переміщень супорта 3), електродвигуном насоса охолодження М2 і електродвигуном приводу гідросистеми М3, що підключається за допомогою штепсельного роз'єму ШР. Двигун М3 використовують тоді, коли на верстаті застосовується гідрокопіровальний пристрій. Задня бабка 4 верстати служить для установки другого підтримує центру (при обробці в центрах) або ріжучого інструменту для обробки отворів (свердла, мітчики, розгортки). Різці встановлюють в головці супорта, який повідомляє їм подовжню і поперечну подачу.

Напруга на верстат подається включенням пакетного вимикача Q1. Харчування ланцюга управління здійснюється через розділовий трансформатор Т з вторинною напругою 110 В.

Двигун М1 запускається кнопкою SВП, з натисканням якої включається контактор КМ. Одночасно з Ml запускається двигун М2 (двигун насоса охолодження) при включеному пакетному вимикачі Q2 і М3 (двигун гідросистеми) при включеному штепсельному роз'ємі ШР.

Робота двигуна Ml на холостому ходу обмежується витримкою часу реле КТ. Обмотка реле КТ включається перемикачем SO, що замикає контакти при зупинці шпинделя. Якщо пауза в роботі перевищує 3 - 8 хв, то контакт реле КТ розмикається і на контактор КМ харчування не подається, і двигун Ml зупиняється, обмежуючи тим самим роботу холостого ходу, зменшуючи втрати електроенергії.

Робота двигуна М4 залежить від переміщення супорта, який натискає на перемикач SAB, через контакт замикає ланцюг котушки контактора КМБ і включає двигун. Повернення рукоятки супорта в середнє положення призводить до відключення двигуна М4.

Трансформатор Т забезпечує освітлення верстата напругою 36В. Захист від коротких замикань здійснюється запобіжниками F1 - F5, а від перевантажень - тепловим реле KST1, KST2 і KST5. Двигун М4 працює короткочасно і в захисті від перевантажень не потребує.

Електрообладнання зварювальних установок

Серед великої різноманітності зварювальних електроустановок широке загальнопромислове застосування отримали установки зварки.

Найбільш простими є зварювальні установки (пости) для ручного дугового зварювання. Основу електрообладнання такого зварювального поста становить джерело зварювального струму. Як джерела застосовують спеціальні зварювальні трансформатори, випрямлячі та електромашинні перетворювачі змінного струму в постійний. Крім джерела струму до складу зварювального поста входять розподільний щит, з'єднувальні гнучкі проводи і Електродотримачі.

Зварювальні трансформатори по конструктивним і електромагнітним схемами поділяють на трансформатори: з окремим дроселем, з поєднаним дроселем, з рухомими обмотками, з магнітним шунтом і з підмагнічуванням постійним струмом. Дроселі, магнітні шунти, рухливі обмотки або подмагничивание постійним струмом використовують в цих трансформаторах для регулювання зварювального струму.

Мал. 144. Зварювальний трансформатор з рухомими котушками

Найбільш часто застосовують трансформатори з рухомими обмотками, як найбільш прості і надійні (рис. 144). Сердечник такого трансформатора - стрижневого типу, шихтованний. Первинна і вторинна обмотки - шарові, з розвиненою поверхнею охолодження. Кожна обмотка складається з двох котушок, які можуть з'єднуватися послідовно і паралельно. На муздрамтеатрі 1 розташовані нерухома первинна 4 і рухома вторинна 3 обмотки, які ходовим гвинтом за допомогою рукоятки регулювання струму 2 перемішається вздовж муздрамтеатру, змінюючи магнітний потік розсіювання, а отже, зварювальний струм. Для підвищення коефіцієнта потужності служить конденсатор 5.

Мал. 145. Зварювальний випрямляч:
а - зовнішній вигляд; б - електрична схема.

Зварювальні випрямлячі (рис. 145) застосовують при зварюванні на постійному струмі, що представляє більш широкі технологічні можливості, ніж змінний струм. Основними складовими частинами випрямлячів є трифазний трансформатор, що складається з нерухомих 3 і рухомих 2 котушок з регулюванням напруги і блок ВБ напівпровідникових вентилів 1, зібраних за схемою трифазного моста. Зварювальний струм змінюється рукояткою 5. Для охолоджування зварювальні агрегати використовують електровентилятор 4.

Дедалі більшого поширення набуває напівавтоматичне зварювання в середовищі захисних газів і під флюсом. При полyaвтоматіческой зварюванні механізована подача зварювального дроту в зону зварювання. Одним з найбільш простих по конструкції і управління є шланговий напівавтомат ПШ для зварювання під флюсом (рис. 146).

Мал. 146. Електрична схема крокової зварювального напівавтомата ПШ

В електроприводі механізму, що подає використаний асинхронний електродвигун М з короткозамкненим ротором. Двигун через редуктор (на схемі не показаний) пов'язаний з ведучим роликом ВР механізму подачі зварювального дроту СП. Харчування двигуна здійснюється від двох однофазних трансформаторів Т1 і Т2, що знижують напругу до безпечного значення (42 В). Реверс двигуна для настановних ходів механізму подачі здійснюється за допомогою перемикача ПР. Ступінчаста регулювання швидкості подачі дроту проводиться зміною передавального відношення редуктора механізму.

Для управління напівавтоматом використовується однокнопковий пост SB, змонтований на рукоятці пальники. При натисканні SB спрацьовує проміжне реле Р, яке включає двигун подачі М і силовий контактор КМ. Під час роботи напівавтомата кнопка SB, яка не має самоблокірованія, повинна бути натиснута. При відпуску SB зварювальний трансформатор відключається. Загальний вимикач і апарати на схемі не показані.

Під час зварювальних робіт виконують ряд умов щодо дотримання правил охорони праці та техніки безпечної роботи. Якщо електрозварювальні роботи проводять всередині приміщень, то вони повинні бути добре вентильовані. Електрозварник повинен працювати в спеціальному одязі (брезентовому костюмі, рукавицях, черевиках), для захисту очей і обличчя використовувати щиток-шолом або маску з захисними стеклами.

Зварювальний агрегат і його апаратуру оглядають і чистять не рідше одного разу на місяць. Ремонт зварювального обладнання виконують відповідно до графіка, затвердженого головним енергетиком підприємства.

При поточних ремонтах установки вимірюють опір ізоляції електричних ланцюгів, а після капітального ремонту ізоляцію відчувають на електричну міцність.

електролізні установки

Електроліз - це електрохімічний процес окислення-відновлення на занурених у електроліт електродах при проходженні через нього електричного струму. Електроліз здійснюють в спеціальних апаратах-електролізерах.

електролізер являє собою посудину або систему судин, наповнених електролітом з розміщеними в ньому електродами - катодом і анодом, -З'єднання відповідно з негативним і позитивним полюсами джерела постійного струму. Процес електрохімічного окислення відбувається на аноді, а відновлення - на катоді. Аноди виготовляють з графіту, вуглеграфітового матеріалу, оксидів деяких металів, свинцю і його сплавів, а катоди - зі сталі.

Сучасні великі електролізних установки мають навантаження до 500 кА. У промисловості за допомогою електрохімічних процесів в електролізних установках отримують прості і складні речовини. Електроліз є основним методом промислового отримання алюмінію, їдкого натру, хлору та ін. Шляхом електролізу води отримують кисень і водень. Електроліз застосовують також для обробки поверхонь гальванопокриття (катодні процеси), полірування, травлення, анодування (анодні процеси) металевих виробів.

Металопокриття проводять в гальванічних ваннах при напрузі 3,5 - 24 В і токах до 500 А. Електроживлення ванн здійснюють від загальних магістралей перетворювачів, а регулювання напруги і струму - за допомогою реостатів. Якщо від одного генератора живиться кілька ванн, то їх включають паралельно з установкою реостата у кожної ванни. Шинопровод виконують, як правило, з алюмінієвих шин зі звареними контактними сполуками, що мають меншу перехідний опір, ніж болтові з'єднання контактів.

Обслуговування електролізних установок полягає в організації періодичних оглядів, вимірювань опору ізоляції всіх частин установки і проведенні ремонтів відповідно до графіків ППРЕО.

Зовнішній огляд установок черговий електромонтер проводить щозміни. При огляді звертається увага на температуру контактних з'єднань, стан шинопроводів, відсутність замикань в ланцюзі анодів і катодів, стан поверхні ізоляції шинопроводів (ізоляторів, прокладок, клиць і т. Д.), Наявність і справність захисних пристосувань. Крім того вимірюють потенціал на кінцях ліній електролізних ванн по відношенню до землі.

Опору ізоляції всіх частин установки вимірюють не рідше одного разу в три місяці.

Капітальний ремонт всіх струмопровідних елементів електролізних установок проводять не рідше одного разу на рік, а для тих ділянок, які знаходяться в зоні високих температур або піддаються корозії, механічних впливів, періодичність може бути зменшена і встановлюється місцевою інструкцією.

електротермічні установки

Електричні печі служать для нагрівання, розплавлення або обробки металів за рахунок теплового ефекту електричних явищ. За способом перетворення електричної енергії в теплову розрізняють печі дугові, індукційні і опору.

До складу електропічний установки входять електрична піч, електропічний трансформатор, випрямляч, генератор підвищеної частоти; комутаційне обладнання (вимикач, роз'єднувач і т. д.) і допоміжне обладнання (дроселі, конденсатори, анодні випрямлячі та ін.). Електричні печі є енергоємними установками.

Дугові електропечі застосовують для плавки стали, чавуну, міді та інших металів. Потужність цих печей досягає 80000 кВт. Ділянка електромережі від трансформатора до електродів печі складається з шин, гнучких з'єднань і струмопроводу. У цій мережі струм досягає кілька десятків тисяч ампер.

Індукційні однофазні печі (рис. 147) працюють при різних частотах струму (50-75 000 Гц). Нагрівання відбувається за рахунок струмів, індукованих в металі.

Мал. 147. Схема установки індукційного нагріву:
1 - джерело живлення; 2 - конденсатор; 3 - індуктор; 4 - нагрівається тіло; 5 - тигель.

Індукційні печі нормальної частоти являють собою трансформатор, в якому роль вторинної обмотки виконує металева ванна у вигляді замкнутого кільця. Потужність цих печей досягає 17000 кВт.

Широке застосування мають установки індукційного нагріву для сушки електричних машин, апаратів, підігріву рідин у трубопроводах і т. Д. Печі, що працюють з частотою 2500 - 8000 Гц, використовуються для загартування металів.

Огляд електропічних установок виробляють щодня. Під час оглядів видаляють пил, бруд, перевіряють стан контактів електроді власників, шинопроводів, кабелів, проводів, мастило механізмів. Особливу увагу звертають на роботу і стан блокувальних пристроїв: порушення їх роботи може привести до порушення технології, поломки устаткування і до нещасних випадків. Періодично в дугових печах очищають окалину з контактних поверхонь електрододер, з трансформаторів пічних установок відбирають для аналізу проби масла.

При огляді печей опору звертають увагу на роботу нагрівальних елементів. Робота печей з несправними нагрівальними елементами, з нагрівачами, встановленими на інші марки сплаву; відключеними елементами; нерівномірним навантаженням по фазах на печах з керамічними нагрівачами не допускається. Кожна установка електричної печі опору повинна мати інструкцію з обслуговування. Весь обслуговуючий персонал проходить спеціальне навчання з експлуатації цих печей і дотримання правил охорони праці.

Ремонти електропічних такого обладнання необхідно проводити відповідно до графіка, встановленого головним енергетиком підприємства.

Акумуляторні батареї

Основними частинами кислотного акумулятора є бак з електролітом і свинцеві пластини, ізольовані одна від одної сепараторами. Як позитивні використовують свинцеві пластини з великим числом ребер, що збільшують робочу поверхню, а в якості негативних - пластини коробчатої форми. Електроліт являє собою суміш сірчаної кислоти з дистильованою водою. Для поповнення в акумуляторах електричної енергії служать зарядні і підзарядні пристрої.

Як правило, акумуляторні батареї експлуатуються і режимі постійної підзарядки. В цьому випадку заряджену батарею включають на шини паралельно з постійно працюючим зарядним пристроєм. Метод постійної підзарядки підвищує надійність роботи електроустановки, забезпечує резерв в разі виходу з ладу зарядного пристрою. Акумуляторну батарею підтримують в повністю зарядженому стані. Рівень напруги на кожному елементі повинен бути 2,1 -2,2 В. Щільність електроліту підтримують на рівні 1,24.

Лужні акумулятори поділяються на кадмієво-нікелеві і залізо-нікелеві. Баки виготовляють з нікельованої заліза. Електроліт складають в сталевий або емальованому посуді і замінюють щорічно. Для цього акумулятори розряджають до напруги 1 В, зливають електроліт, промивають дистильованою водою і відразу заливають свіжим електролітом. Через 2 год перевіряють щільність електроліту і доводять до норми (при t \u003d 20 ° С вона повинна бути дорівнює 1.19-1,21) і включають на зарядку. На початку зарядки напруга акумулятора різко підвищується з 1 В до 1,6 В, потім повільно зростає до 1,75 В. Закінченням заряду є усталене напругу протягом 20 - 30 хв (у залізо-нікелевих - 1,8-1,9 В і у кадмиево-нікелевих 1,75-1,85 В).

При обслуговуванні акумуляторних установок строго дотримуються правил експлуатації щодо забезпечення справної і безаварійної роботи і безпечного її обслуговування. У приміщенні акумуляторних батарей підтримують чистоту і стежать за роботою припливно-витяжної вентиляції. Вентиляція повинна бути включена в усі час зарядки батареї і 1,5 - 2 години після її закінчення.

У цих приміщеннях заборонено встановлювати запобіжники, штепсельні розетки, автомати, люмінесцентні лампи, вимикачі, у яких може утворитися іскра.

Огляд батарей проводять в такі строки: черговий електромонтер - щодня, майстер - два рази на місяць, фахівець-аккумуляторщик - за графіком.

Всі металеві частини в приміщенні батареї фарбують кислотоупорной фарбою. Пофарбовані і непокрашенном шини акумуляторних батарей змащують вазеліном.

При роботах з кислотою або лугом обов'язково слід надягати костюм з грубої вовни, захисні окуляри, гумові рукавички, штани костюма заправляти поверх халяв гумових чобіт. Переносити бутлі з кислотою або лугом необхідно вдвох на спеціальних ношах, в яких бутель закріплена. Під час складання розчину кислоту слід лити тонким струменем в посудину з дистильованою водою (а не навпаки!). Уражені кислотою ділянки шкіри промивають струменем холодної води і нейтралізують 5% -ним розчином соди, а при опіку лугом - промивають струменем води і нейтралізують розчином борної кислоти.

Свого часу за допомогою електролізу з розплавів солей вдалося вперше виділити чисті калій, натрій і багато інших метали.

Сьогодні цей процес застосовують і в побуті - для «здобичі» водню з води. Технологія більш ніж доступна, адже прилад для електролізу води є всього лише контейнер з розчином соди, в який занурені електроди.

Електродами служать невеликі квадратні листи, вирізані з оцинкованої сталі або, краще, з нержавійки марки 03Х16Н15М3 (AISI 316L). Звичайна сталь буде дуже швидко «з'їдена» електрохімічної корозією.

Прорізавши ножем отвір в стінці контейнера, потрібно встановити на ньому два фільтра грубої очистки - підійдуть «грязевики» (друга назва - косою фільтр) або фільтри від пральних машин.

Слідом встановлюються плата товщиною 2,3 мм і барботажна трубка.

Завершується створення електролізера установкою форсунки з затвором, розташованим з боку плати.

Пристрій з верхнім розташуванням контейнера

Електроди виконуються з нержавіючого листа розміром 50х50 см, який потрібно розрізати болгаркою на 16 рівних квадратів. Один кут кожної пластини підрізає, а в протилежному виконується отвір під болт М6.

Один за іншим електроди одягаються на болт, а ізолятори для них нарізаються з гумовою або силіконової трубки. Як варіант, можна скористатися трубкою від водяного рівня.

Контейнер фіксується за допомогою штуцерів і тільки після цього встановлюються барботажна трубка і електроди з клемами.

Модель з нижнім розташуванням контейнера

У цьому варіанті збірку приладу починають з нержавіючого підстави, розміри якого повинні відповідати розмірам контейнера. Далі встановлюють плату і трубку. Монтаж фільтрів в даній модифікації не потрібно.

Потім до нижньої плати потрібно прикріпити 6-міліметровими гвинтами затвор.

Установка форсунки здійснюється за допомогою штуцера. Якщо все ж прийнято рішення встановити фільтри, то для їх кріплення слід використовувати пластикові затискачі на гумових прокладках.

готове пристрій

Товщина ізоляторів між пластинами-електродами повинна складати 1 мм.При такому зазорі сила струму буде достатньою для якісного електролізу, в той же час бульбашки газу зможуть легко відірватися від електродів.

До полюсів джерела живлення пластини підключаються по черзі, наприклад, перша пластина - до «плюса», друга - до «мінуса» і т.д.

Пристрій з двома клапанами

Процес виготовлення 2-клапанної моделі електролізера не відрізняється особливою складністю. Як і в попередньому варіанті, збірку слід починати з підготовки підстави. Виконується воно зі сталевої листової заготовки, яку потрібно підрізати відповідно до розмірів контейнера.

До основи міцно кріпиться плата (застосовуємо гвинти М6), після чого можна встановлювати люльку для барботажа діаметром не менше 33 мм. Підібравши до пристрою затвор, можна приступати до монтажу клапанів.

Пластмасовий контейнер

Перший встановлюється на підставі труби, для чого в цьому місці необхідно закріпити штуцер. З'єднання ущільнюється затискним кільцем, після чого встановлюється ще одна пластина - вона знадобиться для фіксації затвора.

Другий клапан слід монтувати на трубі з відступом від краю в 20 мм.

З появою водяної системи опалення, повітряна система незаслужено втратила свою популярність, але зараз знову набирає обертів. - рекомендації з проектування та монтажу.

Все про виготовлення і використання чудо-печі про солярці ви дізнаєтеся.

А в цій темі розберемо різновиди лічильників тепла для квартири. Класифікація, конструктивні особливості, ціни на прилади.

Моделі на три клапана

Ця модифікація відрізняється не тільки кількістю клапанів, але також і тим, що підстава для неї має бути особливо міцним. Застосовується все та ж нержавіюча сталь, але більшої товщини.

Місце для установки клапана №1 потрібно вибирати на вхідний трубі (вона приєднується прямо до контейнера). Після цього слід закріпити верхню пластину і другу трубку барботажного типу. Клапан №2 встановлюють на кінці цієї трубки.

Штуцер при установці другого клапана потрібно кріпити з достатньою жорсткістю.Також буде потрібно зажимное кільце.

Готовий варіант водневої пальника

Наступний етап - виготовлення та встановлення затвора, після чого до труби прикручують клапан №3. За допомогою шпильок він повинен з'єднуватися з форсункою, при цьому за допомогою прокладок з гуми повинна бути забезпечена ізоляція.

Вода в чистому вигляді (дистильована) є діелектриком і щоб електролізер працював з достатньою продуктивністю, її слід перетворити в розчин.

Найкращі показники демонструють не сольові, а лужні розчини. Для їх приготування в воду можна додати харчову або каустичну соду. Також підійдуть деякі засоби побутової хімії, наприклад, «Містер Мускул» або «Кріт».

Пристрій з оцинкованої платою

Дуже поширена версія електролізера, що застосовується, головним чином, в системах опалення.

Підібравши підставу і контейнер, з'єднують гвинтами (їх знадобиться 4 шт.) Плати. Потім зверху на приладі встановлюють ізолюючу прокладку.

Стінки контейнера не повинні володіти електропровідністю, тобто бути виготовленими з металу. Якщо є необхідність зробити ємність високоміцної, потрібно взяти пластиковий контейнер, і помістити його в того ж розміру металеву оболонку.

Залишається прикрутити контейнер шпильками до основи, і встановити затвор з клемами.

Модель з оргстеклом

Збірку електролізера з застосуванням заготовок з органічного скла назвати простим завданням не можна - даний матеріал досить складний в обробці.

Труднощі можуть підстерігати і на етапі пошуку контейнера відповідного розміру.

У кутах плати висвердлюють по одному отвору, після чого приступають до монтажу пластин. Крок між ними повинен складати 15 мм.

На наступному етапі переходять до установки затвора. Як і в інших модифікаціях, слід застосовувати прокладки з гуми. Тільки потрібно врахувати, що в даній конструкції їх товщина повинна становити не більше 2-х мм.

Модель на електродах

Незважаючи на злегка насторожує назва, ця модифікація електролізера також цілком доступна для самостійного виготовлення. Цього разу збірку приладу починають знизу, зміцнюючи на міцному сталевому підставі затвор. Контейнер з електролітом, як і в одному з вищеописаних варіантів, розташуємо зверху.

Після затвора приступають до монтажу трубки. Якщо розміри контейнера дозволяють, її можна оснастити двома фільтрами.

• лист не стосується контейнера;
• відстань між ним (листом) і затискними гвинтами має становити 20 мм.

При такому виконанні генератора водню електроди слід кріпити до затвору, розміщуючи по іншу сторону від нього клеми.

Застосування пластикових прокладок

Варіант виготовлення електролізера з прокладками з полімерів дозволяє застосувати алюмінієвий контейнер замість пластикового. Завдяки прокладкам, він буде надійно ізольований.

Вирізаючи прокладки з пластику (знадобиться 4 шт.), Необхідно надати їм форму прямокутників. Вони укладаються по кутах підстави, забезпечуючи зазор в 2 мм.

Тепер можна приступати до установки контейнера. Для цього знадобиться ще один лист, в якому просвердлюють 4 отвори. Їх діаметр повинен відповідати зовнішньому діаметру різьби М6 - саме такими гвинтами буде прикручувати контейнер.

Стінки у алюмінієвого контейнера жорсткіше, ніж у пластикового, тому для більш надійного кріплення під головки гвинтів слід підкласти шайби з гуми.

Залишається заключний етап - установка затвора і клем.

Модель на дві контактні клеми

До основи, виконаному з сталевого або алюмінієвого листа, прикріпіть за допомогою циліндрів або гвинтів пластиковий контейнер. Після цього потрібно встановити затвор.

У цій модифікації застосовується игольчатая форсунка діаметром в 3 мм або трохи більше. Її потрібно встановити на своє місце, приєднавши до контейнера.

Тепер за допомогою провідників потрібно приєднати клеми прямо до нижньої плати.

Останнім елементом монтується трубка, причому місце, в якому вона приєднується до контейнера, має бути ущільнено затискним кільцем.

Фільтри можна запозичити в поламаних пральних машинах або встановити звичайні «грязевики».

Ще на шпинделі потрібно буде закріпити два клапана.

Електрифікація будинку - важливий етап в облаштуванні нового будинку. - рекомендації професійних електриків.

Як виготовити простий теплоаккумулятор своїми руками, ви дізнаєтеся. А також обв'язка і настройка системи.

схематичне уявлення

Схематичне опис реакції електролізу займе не більше двох рядків: позитивно заряджені іони водню спрямовуються до негативно зарядженого електроду, а негативно заряджені іони кисню - до позитивного. Для чого замість чистої води доводиться застосовувати електролітичний розчин? Справа в тому, що для розриву молекули води потрібно досить потужне електричне поле.

Сіль або луг виконує значну частину цієї роботи хімічним шляхом: атом металу, що має позитивний заряд, притягує до себе негативно заряджені гидроксогрупп ОН, а лужної або кислотний залишок, що має негативний заряд - позитивні іони водню Н. Таким чином, електричного поля залишається тільки розтягнути іони до електродів.

схема електролізера

Найкращим чином електроліз проходить в розчині соди, одна частина якої розбавляється в сорока частинах води.

Найкращим матеріалом для електродів, як уже говорилося, є нержавіюча сталь, а ось для виготовлення пластин найкраще підходить золото. Чим більшою буде їхня площа і чим вище сила струму - тим в більшому обсязі буде виділятися газ.

Прокладки можна робити з різних струмонепровідних матеріалів, але краще за все для цієї ролі підходить полівінілхлорид (ПВХ).

висновок

Вироблену їм водень можна перетворити в паливо для приготування їжі, або збагачувати їм бензо-повітряну суміш, підвищуючи потужність автомобільних двигунів.

Незважаючи на простоту принципового пристрою приладу, умільці навчилися виготовляти цілий ряд його різновидів: будь-яку з них читач зможе виготовити власноруч.

Відео на тему

Електроліз - це явище виділення речовини на електродах при проходженні через електроліт струму, процеси окислення і відновлення на електродах, що супроводжуються придбанням або втратою частинками речовини електронів.

Електролізер - це ванна, в якій процес йде з поглинанням електричної енергії.

Принцип дії:

Мал. 1.1.

Основними елементами установки є: електроліт 1, електроди 2 і джерело живлення 3.

Напруга на електролізної ванні (U) складається з трьох складових:

U \u003d U1 + Uак + Uе, (1.1)

Uак - приелектродному напруга;

Uе - напруга в електроліті.

Потужність, що виділяється в електролізної ванні (РЕВ), визначається виразом:

РЕВ \u003d I (U1 + Uа + Uк + Il / σ), (1.2)

де I - струм у ванні, А;

Uа, Uк - падіння напруги на анод і катод, В;

l - відстань між електродами, м;

σ - питома провідність електроліту, 1 / (Ом · м).

Тільки частина цієї потужності витрачається на розкладання речовини. Інша потужність йде на нагрів електроліту і транспортування іонів через розчин. Ефективність електролізного процесу оцінюється виходом по енергії (АЕ,%).

Ае \u003d α · (Ат / U) х 10 2, (1.3)

де α - електрохімічний еквівалент речовини;

Ат - вихід металу по струму, г / Дж;

U - напруга на електролізері, В.

Вихід металу по струму - це кількість металу (г), що виділяється на одиницю витраченої енергії (Дж).

Інтенсивність процесу визначається електродної щільністю струму

j е \u003d I / S, (1.4)

де I - струм, А;

S - площа зануреної в електроліт частини електрода, м2.

Близько поверхні електродів утворюється подвійний електричний шар, який протидіє підходу і виходу іонів. Для ослаблення протидії застосовуються:

Циркуляція електроліту, для вирівнювання температури;

Вібрація електродів;

Імпульсний джерело живлення.

Електроліз є одним з видів технологічних процесів. Сутність його полягає у виділенні з електроліту при протіканні по ньому постійного струму частинок речовини і в осадженні їх на занурених у електроліт електродах (електроекстракціі) або перенесення речовини з одного електрода через електроліт на інший (електролітичне рафінування).

Електроліз застосовується:

У кольоровій металургії для отримання легких металів (алюмінію, магнію, кадмію та ін.) І рафінування важких металів (міді, срібла, золота, нікелю, свинцю та ін.);

В електрохімії для отримання хлору, водню, важкої води,

кисню, фтору, калію, натрію і ін .;

У машинобудуванні для нанесення захисних і декоративних покриттів металевих і неметалевих виробів (цинкування, нікелювання, кадміювання, Свинцювання, міднення, хромування, сріблення, оксидування та ін.);

У чорній металургії для лудіння жерсті і електролітичного очищення.

У металургії використовується два різновиди електролізу: електроліз водних розчинів і електроліз розплавлених солей. Перший застосовується для отримання і електролітичного рафінування металів з низьким нормальним потенціалом (цинк, хром, олово, нікель, свинець, срібло) і здійснюється при температурі не вище 100 ° С, другий - для отримання металів з високим нормальним потенціалом (магній, алюміній, лужноземельні метали) при температурі близько 1000 С.

Електроліз проводиться в спеціально обладнаних ваннах - електролізерах. Напруга на ванні становить кілька вольт, а струми досягають десятків і сотень тисяч ампер. З метою економічної каналізації великих струмів однакові ванни з'єднуються в серії послідовно, відповідно напрузі перетворювальної установки.

Зміна електричного опору ванн через нагрівання електроліту, зміни його хімічного складу, витоків струму, порушень нормального режиму експлуатації, виведення з роботи окремих ванн серії, а також змін напруги мережі живлення викликає необхідність регулювання електричних параметрів. Для забезпечення заданої продуктивності електролізної установки застосовують автоматичне регулювання напруги, потужності і сили струму серії. Найбільш поширеним способом регулювання є підтримання сталості сили струму серії.

У кольоровій металургії до найбільш потужним установкам електролізу відносяться серії ванн для отримання алюмінію і магнію. Для отримання алюмінію використовують електролізер напругою 4-5 В і струмами 100-150 кА, напруги серій становить 450-850 В. Режими роботи електролізних установок тривалі і безперервні. При виведенні окремих ванн в ремонт вони шунтуються спеціальними шинами. За категорією надійності установки відносяться до першої категорії. Деякі з них, наприклад установки електролізу алюмінію, завдяки великій теплоємності ванн, допускають короткочасні (на кілька хвилин) перерви, але тривала зупинка може призвести до застигання електроліту і значного розладу технологічного процесу, на відновлення якого може знадобитися до 10 діб.

В електрохімії використовуються електролізер з напругою від 2 до 10-12 В, а в деяких випадках до 10-220 В (установки для розкладання води, виконані за принципом фільтр-преса, в яких всі електроди з'єднують послідовно). Напруги серій ванн приймаються 150-850 В. При електролізі хлору ток ванн становить 100-190 кА. Режим роботи установок електрохімії безперервний. Установки електрохімії відносяться до першої категорії надійності. Для установок хлору особливо небезпечні перерви в електропостачанні в періоди пуску.

В установках металопокриттів напруга ванн коливається від 3,5 до 9-10 В і максимально 25 В. Токи ванн змінюються в межах 0,1-5 кА і вище. У більшості випадків потрібне регулювання величини струму в широких межах. Різниця в режимах роботи окремих ванн не допускає послідовного їх включення. Ванни найчастіше харчуються від загальних магістралей напругою 6-12 В через індивідуальні регулювальні реостати. Установки металопокриттів, використовувані в поточних автоматичних лініях, відносяться до приймачів першої категорії, окремі ванни - до другої категорії. Сумарна потужність перетворювальних установок в цехах металопокриттів становить 50-200 кВт. Джерелом живлення їх є цехові мережі напругою 380 В. Режими роботи установок циклічні, пов'язані із завантаженням виробів у ванни та їх розвантаженням.

Для промислового електролізу застосовують постійний струм. Поряд з традиційними методами ведення електролізу на постійному струмі, застосовують режими, пов'язані з використанням струмів складної форми, періодичними змінами постійного струму. Харчування установок електролізу постійним струмом проводиться від генераторів постійного струму, в тому числі і уніполярних, і від статичних напівпровідникових перетворювальних агрегатів.

Перетворювальний агрегат складається з силового трансформатора, одного, двох або чотирьох випрямних блоків, а також комутаційної, керуючої і допоміжної апаратури (захист, сигналізація). Агрегати з випрямленою струмом до 6,25 кА мають вентильний трансформатор з однією вторинною обмоткою, при струмі 12,5 кА - з двома, при струмі 25 кА - з чотирма обмотками і відповідно з одним, двома і чотирма випрямними блоками (рис. 1.1) .

Мал. 1.1.

Для перетворювальних агрегатів застосовуються шестифазний нульова схема з з'єднанням вторинних обмоток трансформатора за схемою «дві зворотні зірки з зрівняльним реактором» (рис. 1.2 а) і трифазна мостова схема (рис. 1.2 б). Перетворювальні агрегати малої потужності збираються по трифазної нульової схемою (рис. 1.2 в).

Мал. 1.2.

Більшість електролізних установок вимагають регулювання напруги випрямленого струму. Необхідність зміни напруги на затискачах електролізної серії в нормальному режимі її роботи визначається наступними причинами:

а) зміною напруги в мережі живлення змінного струму;

б) зміною кількості ванн в електролізної серії внаслідок виведення деякої кількості ванн в ремонт або шунтування з технологічних причин;

в) зміною режиму роботи ванн, зокрема, при зміні сили струму або межелектродного простору.

У пускових режимах електролізних установок зазвичай потрібне регулювання напруги в широких межах. Причинами цього є, по-перше, та обставина, що серія електролізу, як правило, пускається не цілком, а частинами або навіть окремими ваннами. По-друге, пусковий режим роботи ванни може істотно відрізнятися від нормального робочого. Так, наприклад, алюмінієві ванни перед пуском обпікаються (без електроліту) і на них буває знижена напруга, зате в перший період після пуску напруга на ваннах тримається вищим, ніж в нормальному режимі.

Тому регулювання напруги здійснюється двома способами:

1. поступово преосвітнім трансформатором (ТДНПВ - трифазний, Д - дутьевое охолодження, Н - з РПН, ПВ - перетворювач вентильний; ТМНПУ-У - з зрівняльним реактором);

2. плавне регулювання здійснюється дроселем насичення (ДН-6300 межа регулювання 49 В).

В перетворювальних підстанціях кожен вентиль захищається швидкодіючим запобіжником.

Швидкодіючий запобіжник має струмообмежувального здатністю, т. Е. Час плавлення FU значно менше, ніж час наростання струму к. З. до максимального значення.

У складі перетворювальної підстанції є: РУ змінного струму, перетворюючі агрегати і РУ випрямленого струму. Від РУ змінного струму, крім агрегатів і трансформаторів власних потреб перетворювальних підстанцій, в ряді випадків харчуються і інші споживачі електроенергії підприємства.

Для компенсації реактивної потужності, що генерується преосвітніми установками, використовуються поздовжня ємнісна компенсація, резонансні фільтри, багатофазні схеми випрямлення і компенсаційні випрямні агрегати.

Перетворювальні підстанції, що живлять електролізних установки по виробництву алюмінію, магнію і хлору характеризуються значною кількістю паралельно працюючих випрямних агрегатів і великою потужністю.

Випрямлячі є джерелом вищих гармонік струму і напруги, що викликають погіршення коефіцієнтів потужності і додаткові втрати електроенергії, а також перешкоди в каналах зв'язку і телебачення. Ступінь впливу вищих гармонік обернено пропорційна числу фаз випрямлення. З ростом потужності агрегату вплив збільшується.

Збільшення числа фаз випрямлення призводить до зникнення гармонійних складових порядку нижче - 1.

Збільшення числа фаз випрямлення досягається спеціальним виконанням обмоток або створенням еквівалентного багатофазного режиму для груп агрегатів, кожен з яких працює в шестифазний режимі випрямлення. В якості оптимальної прийнята двенадцатіфазная схема випрямлення.

Для інших виробництв, що мають електролізери на менший струм, характерна робота поодиноких агрегатів на кожну електролізну серію.

При невеликій кількості (2-4) агрегатів РУ змінного струму підстанції зазвичай має одиночну Секціонірованние систему шин (рис. 1.3).

Мал. 1.3.

При великому числі перетворювальних агрегатів перевага віддається РУ з подвійною системою шин (рис. 1.4).

Мал. 1.4.

Подвійна система шин краща так само за умовами забезпечення пускових режимів. Для більшості електролізних установок в пусковому режимі потрібно регулювання випрямленої напруги в значних межах. Якщо випрямні агрегати не можуть забезпечити необхідного діапазону, то для додаткового зниження напруги тимчасово, на пусковий період, встановлюють понижуючий трансформатор. При двох системах збірних шин на одну з них через автотрансформатор подається знижена напруга, необхідне для перетворювальних агрегатів, а на іншій системі шин підтримується нормальна напруга, необхідне для інших споживачів електроенергії.

Перетворювальні підстанції великої потужності зазвичай отримують живлення від понижувальних трансформаторів 220/10 кВ потужністю 180-200 МВА, що мають на стороні нижчої напруги розщеплені обмотки. Для зменшення струмів к. З. на шинах 10 кВ застосовують роздільну роботу розщеплених обмоток.

Високі вимоги щодо безперебійності живлення електролізних установок змушують застосовувати в системах їх харчування підвищений резервування, яке досягається за рахунок секціонування всіх ланок системи електропостачання, застосування подвійної системи збірних шин, установки секційних вимикачів з пристроєм АВР.

Перетворювальні агрегати потужних електролізних установок приєднують до серії безпосередньо без комутаційної апаратури. Установки порівняно невеликої потужності підключають з використанням автоматичних вимикачів, які є одночасно і захисною апаратурою агрегату. Потужнострумові комутаційна апаратура застосовується так само при підживленні струмом серій або окремих електролізерів, шунтування ванн при гасінні анодних спалахів, виведення їх в ремонт і т. П.

Швидкодіючі автоматичні вимикачі серії ВАБ і ВАТ використовуються для оперативних відключень без навантажень і рідкісних відключень під навантаженням. Вони складаються з уніфікованих вузлів-блоків, укомплектовані однотипними реле і блоками управління. Вимикачі серії ВАТ відрізняються від серії ВАБ наявністю индукционно-динамічного приводу. Швидкодію приводу забезпечується тим, що утримує магнітний потік витісняється в паралельний ділянку магнітного ланцюга.

До електролізним ванн ток від джерел живлення підводиться за спеціальними шинопроводам, що складається із зібраних в пакети окремих прямокутних шин. Зазвичай шинопроводи виконуються з алюмінієвих шин, мідь застосовується тільки там, де алюміній непридатний внаслідок його малої антикорозійної стійкості.

Перетину шинопроводів визначають, виходячи з економічної щільності струму. Розраховане перетин шинопровода потім перевіряють на допустиме значення втрат напруги (не більше 3%), допустимий нагрів в сталому режимі (не вище 343 К) і на механічну міцність.

Оскільки робочі струми електролізних ванн досягають десятків і сотень кілоампер, перетин шинопровода також виходить більшим - до 15 дм 2.

Шинопроводи, що підводять електроенергію від випрямної підстанцій до електролізної цеху, монтуються на спеціальних естакадах. Між окремими електролізними ваннами всередині цеху шинопроводи прокладають в спеціальних шинних каналах, закритих залізобетонними плитами.

Особливості перетворювальних підстанцій:

1. Всі перетворюючі агрегати на підстанції працюють паралельно на одну систему випрямлених шин;

2. Кількість трансформаторів на потужних перетворювальних підстанціях може досягати 10-11 штук;

3. Перетворювальні підстанції, розташовуються в безпосередній близькості від корпусу електролізу і виконуються у вигляді прибудованих або окремо стоячих.

Прибудовані підстанції:

«+» - мала довжина струмопроводу з боку випрямленого струму (зниження втрат);

«-» - погіршення умов охолодження.

Отдельностоящие підстанції: все навпаки.

Висновки: електроліз - фізико-хімічний процес, який виникає при проходженні електричного струму через розчин або розплав електроліту. Електроліз застосовується в кольоровій і чорній металургії, в електрохімії та машинобудуванні

Використовуючи принцип отримання водню за допомогою електролізу водного розчину лугу, я вирішив зробити простий і компактний апарат, зручний для роботи з невеликими деталями, при пайку твердими припоями. Завдяки малим зовнішнім габаритам електролізера йому знайдеться місце і на невеликому робочому столі, а використання в якості блоку електролітанія стандартного випрямляча для підзарядки акумуляторних батарей полегшує виготовлення установки і робить роботу з нею безпечною.

Відносно невелика, але цілком достатня продуктивність апарату дозволила гранично спростити конструкцію водяного затвора і гарантувати пожежо-і вибухобезпечність.

пристрій електролізера

Між двома платами, з'єднаними чотирма шпильками, розміщена батарея сталевих пластин-електродів, розділених гумовими кільцями. Внутрішня порожнина батареї наполовину заповнена водним розчином КОН або NaОH. Прикладена до пластин постійна напруга викликає електроліз води і виділення газоподібного водню і кисню.

Ця суміш відводиться через надіти на штуцер полихлорвиниловую трубку в проміжну ємність, а з неї в водяний затвор, які зроблені з двох порожніх балончиків для заправки газових запальничок (можна використовувати балончики заводу «Північний прес» м Ленінград). Газ, що пройшов через вміщену там суміш води з ацетоном у співвідношенні 1: 1, має необхідний для горіння складу і, відведений інший трубкою в форсунку - голку від медичного шприца, згорає у її вихідного отвори з температурою близько 1800 ° С.

Мал. 1. Водяна пальник.

Для плат електролізера я використовував товсте оргскло, товщиною 25 мм. Цей матеріал легко обробляється, хімічно стійкий до дії електроліту і дозволяє візуально контролювати його рівень, щоб при необхідності додавати через наливний отвір дистильовану воду.

Пластини можна виготовити з листового металу (нержавіюча сталь, нікель, декапировать або трансформаторне залізо) товщиною 0,6-0,8 мм. Для зручності складання в пластинах видавлені круглі поглиблення під гумові кільця ущільнення, глибина їх при товщині кільця 5-6 мм повинна бути 2-3 мм.

Кільця, призначені для герметизації внутрішньої порожнини і електричної ізоляції пластин, вирізаються з листової маслобензостойкой або кислототривкої гуми. Зробити це вручну нескладно, але все ж ідеальним буде виконаний за допомогою круглореза.

Чотири сталеві шпильки M8, що з'єднують деталі, ізольовані кембриком 10 мм і пропущені у відповідні отвори 11 мм.

Кількість пластин в батареї - 9. Воно визначається параметрами блоку електроживлення: його потужністю і максимальною напругою - з розрахунку 2 В на пластину. Струм залежить від кількості задіяних пластин (чим їх менше, тим ток більше) і від концентрації розчину лугу. У найбільш концентрованому розчині ток менше, але краще застосовувати 4-8% -ний розчин - при електролізі він не так піниться.

Контактні клеми припаиваются до першої і трьом останнім пластин. Стандартний зарядний пристрій для автомобільних акумуляторів ВА-2, підключений на 8 пластин, при напрузі 17 В і струмі близько 5 А забезпечує необхідну продуктивність горючої суміші для форсунки - голки з внутрішнім 0,6 мм. Оптимальне співвідношення діаметра голки форсунки і продуктивності електролізера встановлюється дослідним шляхом - так, щоб зона займання суміші розташовувалася поза голки. Якщо продуктивність мала або діаметр отвору надто великий, горіння почнеться в самій голці, яка від цього швидко розігріється і оплавітся.

Надійним заслоном від поширення полум'я по підводить трубці всередину електролізера є найпростіший водяний затвор, який зроблений з двох порожніх балончиків для заправки газових запальничок. Переваги їх ті ж, що і у матеріалу плат: легкість механічної обробки, хімічна стійкість і напівпрозорість, що дозволяє контролювати рівень рідини у водяному затворі. Проміжна ємність виключає можливість змішування електроліту і складу водяного затвора в режимах інтенсивної роботи або під дією розрядження, що виникає при виключенні електроживлення. А щоб цього уникнути напевно, після закінчення роботи слід відразу ж від'єднувати трубку від електролізера. Штуцери ємностей зроблені з мідних трубок 4 і 6 мм, встановлюються у верхній стінці балончиків на різьбі. Через них же здійснюється заливка складу водяного затвора і злив конденсату з розділової ємності. Відмінна воронка для цього вийде з ще одного порожнього балончика, розрізаного. навпіл і з встановленої на місці клапана тонкої трубкою.

З'єднайте короткої поліхлорвінілової трубкою 5 мм електролізер з проміжною ємністю, останню - з водяним затвором, а його вихідний штуцер більш довгою трубкою - з форсункою-голкою (Як форсунки можна використовувати медичний шприц з голкою). Всередину рукоятки (шприца) поміщається вогнегасних набивка - латунна сітка, згорнута в спіраль.

Мал. 2. Пристрій електролізера:
1 - ізолююча поліхлорвінілова трубка 10 мм, 2 - шпилька М8 (4 шт.), 3 - гайка М8 з шайбою (4 шт.), 4 - ліва плата, 5 - пробка-болт М10 з шайбою, 6 - пластина, 7 - гумове кільце, 8 - штуцер, 9 - шайба, 10 - поліхлорвінілова трубка 5 мм, 11 - права плата, 12 - короткий штуцер (3 шт.), 13 - проміжна ємність, 14 - підстава, 15 - клеми, 16 - барботажна трубка , 17 - форсунка-голка, 18 - корпус водяного затвора.

Увімкніть випрямляч, щоб настроїти напругою або кількістю підключаються пластин номінальний струм і підпаліть виходить з форсунки газ.

Якщо вам необхідна велика продуктивність - збільште кількість пластин і застосуєте більш потужний блок живлення - з ЛАТР і найпростішим випрямлячем. Температура полум'я також піддається деякому коректуванні складом водяного затвора. Коли в ньому тільки вода, в суміші міститься багато кисню, що в деяких випадках небажано. Залив в водяний затвор метиловий спирт, суміш можна збагатити і підняти температуру до 2600 ° С. Для зниження температури полум'я водяний затвор заповнюють сумішшю ацетону і води в співвідношенні 1: 1. Однак в останніх випадках слід не забувати поповнювати і вміст водяного затвора.

Ю. ОРЛОВ, м Троїцьк, Московська обл.
Опубліковано: Моделіст конструктор