Расчет электролизера

Что бы еще такого сделать?... Предлагайте! Обсудим все!!!
Ответить
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Здравствуйте! Как мне рассчитать обычный электролизер для воды (в двух случаях - "мокрый" и "сухой"), а именно, как сопоставить площадь поверхности электродов, силу тока и количество выделяемого газа в минуту? Подскажите формулы или конкретный пример с расчетом.
Хотя бы приблизительно, с 6 пластин размером 145х150 (нержавка) с зазором между ними 3...4 мм на какой выход газа я могу рассчитывать (при максимально допустимой для этой площади поверхности электродов силы тока)?
Реклама
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1166
Зарегистрирован: Пн окт 07, 2013 18:38:17
Откуда: Новосибирск

Сообщение terio007 »

Какого именно газа?
Реклама
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Гремучий газ, смесь водорода с кислородом. При электролизе воды, только он получается.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 37346
Зарегистрирован: Чт авг 30, 2012 20:24:40
Откуда: Нижний Новгород

Сообщение Андрей Бедов »

Спросили не зря.
Конструкцию можно выполнить таким образом, чтобы газы выходили раздельно.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 4469
Зарегистрирован: Чт окт 14, 2010 19:43:23
Откуда: Родом из СССР

Сообщение Vasilii »

А может автору не нужно разделять, а использовать готовую газовую смесь для горелки.
Ответить по мощности очень трудно. Зависит от напряжения на секцию, от площади секций, от концентрации, наконец от температуры.
Без опытов никак.
Не мешайте мешать!
С." Ну почему Господь так долго не протянет нам руку помощи? И самое страшное: может быть он протягивает, но мы всё дольше и дольше этого не замечаем?"
Реклама
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1166
Зарегистрирован: Пн окт 07, 2013 18:38:17
Откуда: Новосибирск

Сообщение terio007 »

А может автору не нужно разделять
Может и не нужно.
Может и нужно.
Может топикстартер ещё и не определился, что именно ему нужно и главное: оно ему нужно? :facepalm:
Реклама
Мудрый кот
Аватара пользователя
Сообщения: 1733
Зарегистрирован: Чт авг 21, 2008 22:03:30
Откуда: Одесса(Украина)

Сообщение РадиоЛоматель »

Какое словоблудие развели. "Нужно-ненужно..". Топикстартер задал простой и конкретный вопрос, но надо порассуждать, конечно.

Теперь по теме.
Количество газа, которое выделяется при электролизе, зависит от заряда, прошедшего через электролит. Смотрите закон Фарадея для электролиза. Там можно выйти на массу газа в единицу времени в зависимости от тока. Википедия Вторая формула из раздела "Математический вид".
Важно понять, что является носителями заряда в растворе. Если у вас раствор щелочи, то это никак не вода. А именно ионы щелочи. Тут надо воспользоваться таблицей зарядов ионов в воде. Например вот: http://osievskaja.narod.ru/klass/rastvorimosti_tabl.gif.
Как пользоваться? Имеем, например, NaOH. Находим слева OH, вверху натрий. Видим, что в воде Na однократно ионизируется. На него будет приходится один ион OH. Это значит, что z из формулы в википедии надо положить равным 1 (z=1). Теперь, зная ток, мы можем получить скорость выделения массы газа на одном электроде. Замечу, что в случае NaOH на втором электроде будет выделяться натрий. Тот самый натрий сразу вернется в воду и восстановится с помощью одной разорванной молекулы воды (O + OH) до NaOH, оставшийся кислород вылетит наружу. Поэтому в первом приближении скорость выделения газа можно просто помножить на два, если выделяется газ в один объем. (Вроде как так)
С допустимым током на площадь намного сложнее. Нужно выбрать такой ток, чтобы вода не закипала внутри электролизера. Это довольно сложная задача, если решать её как положено. Попробуем немного проще. Тут надо знать удельное сопротивление раствора и способность электролизера отводить тепло. Нужно, чтоб количество тепла, выделяющегося в электролизере было равно количеству тепла, которое эта конструкция способна отвести во внешнюю среду. Если выделяться будет больше, то температура в электролизере будет расти. Если меньше - ничего страшного.
Удельное сопротивление раствора ro зависит от концентрации солей в нем и от температуры раствора. Эту зависимость можно найти как табличную для данной примеси. Выбираем рабочую концентрацию и температуру наугад. Например, T = 80*C. Впоследствии, если результат расчета вас не удовлетворит, можно попробовать выбрать эти параметры другими. Дальше, зная площадь одной пластины S0, их количество n и расстояние между ними d можем вычислить полное сопротивление электролизера, как R = ro*S0/(n*d). Теперь, количество тепла, выделяемого в электролизере равно Q/t = (I^2)*R. Там ток, протекающий через электролизер в квадрате.
Количество тепла, отводимого электролизером будет определяться законом Ньютона-Рихмана Снова википедия. Q/t = lamda * S * dT.
Количество тепла, отдаваемое через стенку будет прямо пропорционально площади стенки и разнице температур между средами. Это без учета конвекции. Полагаем, что внутри электролизера у нас некоторая температура T~80*С, а снаружи 20*С? значит dT = 60*С. Площадь стенки зависит от количества пластин и их формы. Посчитать не трудно, если выбрали конструкцию.
Остался только коэффициент пропорциональности лямда. Его можно поискать в интернете для данной пары веществ. (Воздух и сталь, например).
Теперь приход тепла мы приравниваем к его отводу и получаем такое уравнение: (I^2)*R = lamda * S * dT. Отсюда вытаскиваем ток. Зная его и сопротивление электролизера, можно найти рабочее напряжение U = I*R.
Так как все ячейки соединены последовательно и мы считаем их одинаковыми, то напряжение на одной ячейке U1 = U/n.
Я вам привел очень упрощенный метод расчета. Но это уже позволит немного определиться с параметрами.
(*tmp) &= ~( ( (param1 & (1<<PARAM1_BIT6)) || ((param2==PARAM2_TRUE)&&(--param3)) ) ? (param1 & (~param2)) : (Func1() | FUNC1_FLAGS) );
Люблю Си...
Контактная информация:
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

РадиоЛоматель, спасибо за подробное объяснение. Буду рассчитывать.
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1166
Зарегистрирован: Пн окт 07, 2013 18:38:17
Откуда: Новосибирск

Сообщение terio007 »

Ну вот, топикстартер оказывается имел ввиду не воду, а щёлочь...
Хорошо, что РадиоЛоматель проэкстрасенсорил этот существенный момент и попал прямо в цель!
Pavel83 доволен - ветка удалась...
:)))
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Ну естественно, в чистой воде электролиз происходить не будет, поэтому в нее добавляют щелочь. Я предположил, что это и так всем понятно, поэтому и не указал :)
Сверлит текстолит когтями
Аватара пользователя
Сообщения: 1166
Зарегистрирован: Пн окт 07, 2013 18:38:17
Откуда: Новосибирск

Сообщение terio007 »

Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Спасибо :)
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Есть у меня пластины из углеродистой стали, но они поржавели. Если их почистить в ортофосфорной кислоте, для электролизера они подойдут? Покрытие на пластинах как повлияет на проводимость тока?
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 37346
Зарегистрирован: Чт авг 30, 2012 20:24:40
Откуда: Нижний Новгород

Сообщение Андрей Бедов »

Лучше всего брать угольные - они при электролизе не разлагаются. Или нержавеющую сталь.
Покрытие на пластинах? Какое?
Вымогатель припоя
Аватара пользователя
Сообщения: 532
Зарегистрирован: Сб июн 25, 2011 20:02:22
Откуда: Украина, г. Сумы

Сообщение Pavel83 »

Андрей Бедов писал(а):Покрытие на пластинах? Какое?
Если пластины из углеродистой стали (ржавые) обработать в ортофосфорной кислоте (H3PO4), ржавчина исчезнет, но вместе с тем на поверхности пластины образуется пленка какого то соединения (не помню, какого), которая защищает металл от коррозии. Так вот, как эта пленка будет влиять на процесс электролиза?
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 37346
Зарегистрирован: Чт авг 30, 2012 20:24:40
Откуда: Нижний Новгород

Сообщение Андрей Бедов »

Не надо никаких кислот. Пройдитесь стеклянной бумагой, или углошлифовальной машинкой с надетой щёткой по металлу.
Аватара пользователя
Сообщения: 1781
Зарегистрирован: Пн июн 24, 2013 23:00:42
Откуда: Казахстан

Сообщение Рязанцев Владислав »

А у меня вон около 40 пластин 20х20см из нержавеющей стали с 20% примесью титана лежит. Специальный масло-бензо-щелочно стойкий сплав. Давно покупались, только никак руки не доходят.
Изображение
Ваши хотелки за ваши деньги
Это не хвост, это антенна
Аватара пользователя
Сообщения: 1363
Зарегистрирован: Чт апр 04, 2013 22:22:57
Откуда: Белгород, РФ

Сообщение SIM31 »

Андрей Бедов писал(а):Конструкцию можно выполнить таким образом, чтобы газы выходили раздельно.
Можно кстати, но есть одна беда с этим, при увеличении расстояния между электродами с 3 мм, до достаточного для разделения растет сопротивление и вода будет кипеть при том же токе. Падает КПД и электролит греется.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 37346
Зарегистрирован: Чт авг 30, 2012 20:24:40
Откуда: Нижний Новгород

Сообщение Андрей Бедов »

Для этого каждый электрод располагают в изолированной ёмкости с газоотводным патрубком в верхней части. В нижней части между емкостями делают сквозной канал для сообщения обоих объёмов электролита, и обеспечения прохождения тока.
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 3537
Зарегистрирован: Ср янв 07, 2009 14:49:59

Сообщение ypppu »

Есть медный купорос садовый (CuSO4), кусочки меди, трансформатор 220/24, диодный мост.
Хочу изготовить химически чистое жало для паяльника. У меня что-нибудь получитя? :)))
Я пробовал электролиз. Анод очень бодро растворяется, но на катоде медь оседает в виде хлопьев-снежинок, которые легко отваливаются. Что я делаю не так?
Ответить

Вернуться в «Умные мысли»