ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вопросы безопасности из "Двигатели Стирлинга " Несмотря на многие преимущества водорода, как рабочего тела, он имеет чрезвычайно широкий диапазон воспламеняемости с воздухом, составляющий по объему от 5 до 75 %. Для других газов, например для метана, этот диапазон значительно меньше и находится в пределах от 6 до 14 % по объему. Необходимо отметить, что водород активно вступает в реакцию с кислородом удельная теплота процесса сгорания равна 129 ООО кДж/кг (для метана — 50 143 кДж/кг). [c.135] Автомобильные двигатели. Наличие высокого давления рабочего тела в автомобильном двигателе, равного 10—-20 МПа, вызывает ряд опасений. Водород, без сомнения, является наиболее предпочтительным рабочим телом, другой реальной альтернативы для достижения высокой удельной мощности и высокого эффективного КПД для автомобильных двигателей Стирлинга нет. Однако необходимо рассматривать водородные системы высокого давления, пригодные для всестороннего использования с точки зрения вопросов безопасности их работы. [c.135] Утечки водорода из рабочей полости в картер двигателей двойного действия через резиновые уплотнительные кольца штоков поршней всегда неизбежны. Даже при использовании совершенных диафрагменных уплотнений, предложенных фирмой Филипс , возможно усталостное разрушение материала, приводящее к утечкам водорода из рабочей полости. [c.135] Газопроницаемость материалов. Хранение водорода гакже вызывает определенные трудности. Он настолько легок и текуч, что без затруднений проходит через достаточно плотные материалы. При высоких температурах и давлении его проникающая способность возрастает, и большинство материалов, включая и металлы, являются в определенной степени газопроницаемыми для водорода. В двигателях с прямым способом подвода теплоты и использованием обычной камеры сгорания любые утечки водорода через нагреваемые узлы двигателя не опасны просачиваясь, водород сгорает в камере сгорания с образованием паров воды. При непрямом способе подвода теплоты с дополнительным жидкометаллическим контуром просочившийся водород обязательно должен быть собран. [c.135] По данным Персиваля, проникающая способность водорода через конструкционные материалы является одной из основных нерешенных проблем для двигателей Стирлинга, Персиваль отметил, но без каких-либо подробностей, о попытках фирмы Филипс создать для нагревательных труб непроницаемую для водорода керамическую оболочку. Однако о сущности самого метода защиты ни в одной из опубликованных статей фирмы упоминаний не было. [c.136] Водородная хрупкость металлов. Другим важным вопросом при рассмотрении применения водорода в качестве рабочего тела является водородная хрупкость металлов, обусловленная воздействием водорода, особенно при высоких температурах и давлении. Влияние водорода на механические свойства металлов и других материалов вопрос чрезвычайно сложный и трудный. По данной проблеме имеется материал, собранный Бичемом [45]. Однако в целом публикациям материалов по данному вопросу еще не уделено достаточного внимания. Следует ожидать, что они получат должное отражение в программе развития двигателей Стирлинга, осуществляемую Министерством энергетики США. [c.136] Исследования фирмы Дженерал Моторе . Важнейшие положения, касающиеся вопросов безопасности использования водорода в двигателях Стирлинга, содержатся в докладе Персиваля, сделанном им в соответствии с программой исследований фирмы Дженерал Моторе (1974 г.). В этом документе упоминается памятная записка к руководству фирмы, в которой изложены результаты исследований возможных ограничений по использованию водорода в двигателе Стирлинга двойного действия тида 4L23 мощностью 110 кВт для автобуса, разработанного фирмой Дженерал Моторе . Эти ограничения, обусловленные наличием определенного количества водорода в двигателе и его потенциальной опасностью по сравнению с другими известными воспламеняющимися материалами, касались возможностей эксплуатации автобуса на государственных транспортных магистралях и в туннелях. [c.136] Общее количество водорода, содержащееся в двигателе GУИ4L23 и в дополнительном баллоне при давлении, равном 10,3 МПа, составляет 0,022 кг, что эквивалентно объему 0,2724 м при температуре 21,11 °С. Для создания условий воспламеняемости при вытекании всей массы водорода из двигателя и смешении его с воздухом в 5 %-ном объемном соотношении необходим объем, равный 5,435 м (1,25 X 1,52 х 2,44 м). [c.136] Персиваль также отметил, что диффузия водорода в 4—6 раз выше, чем диффузия углеводородных газов. На открытом воздухе или в огромном помеш,ении мгновенная утечка всей массы водорода из двигателя мощностью ПО кВт рассеивается в течение нескольких секунд без образования взрывоопасной смеси. С другой стороны, дисперсия углеводородных газов, более тяжелых, чем воздух, происходит более медленно и характеризуется стремлением к их накоплению с повышенной концентрацией в низменной местности. [c.137] В заключение Персиваль убедительно доказал, что потенциальная опасность воспламенения или взрыва утечек водорода из двигателя, установленного на автобусе, невелика, и она значительно меньше, чем при возможном воспламенении утечек углеводородных источников энергии. [c.137] Достоверными сведениями о проводимых аналогичных работах другими фирмами автор не располагает, но по некоторым данным известно, что фирма Юнайтед Стирлинг обращалась к шведским законодательным органам за разрешением на использование водорода в качестве рабочего тела в разрабатываемых ею двигателях. Предполагается, что эти работы будут проводиться для экспериментального изучения вопросов воспламенения и взрывов в водородных транспортных двигателях в условиях гаражей или других пространственно-ограниченных помещениях. [c.137] Вернуться к основной статье