Геннадий Вакс - Бензин. Экономим и делаем его сами [СИ]

Геннадий Николаевич Вакс

Руководство по изготовлению малогабаритного аппарата для домашнего изготовления 100 % заменителя бензина любой марки из воды и бытового газа, поступающих в квартиру, а также описание технологии его изготовления.

Метанол, метиловый спирт; древесный спирт, карбинол, СНзОН — простейший алифатический спирт, бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим запах этилового спирта. Температура кипения — 64,5 градуса Цельсия, температура замерзания — минус 98 градусов, плотность — 792 кг/куб.м. Пределы взрывоопасных концентраций в воздухе 6,7—36 % объему. Октановое число больше 150. Теплота сгорания 24000 кдж/кг — меньше, чем у бензина (44000 кдж/кг), этому расход метанола будет выше примерно в два раза. Как топливо применяется в гоночных машинах, например в "Формуле-1".

Метиловый спирт смешивается в любых концентрациях с водой, органическими растворителями и является ядом. 30 миллилитров выпитого метанола смертельны! Пары также ядовит ы 1

Традиционно метанол получают возгонкой древесины. Но более перспективен способ получения метанола — из природного газа. Природный газ, как известно, чти на 100 % состоит из метана — C1L. Ни в коем случае не надо его путать с баллонным газом пропав-бутаном, последний является продуктом крекинга нефти и используется напрямую в качестве автомобильного топлива. Впрочем, это и делают многие автомобилисты, устанавливая соответствующее оборудование. А при использовании метанола никакого дополнительного оборудования не требуется. Мы дробно опишем, как, используя метанол в качестве топлива, как можно существенно повысить мощность двигателя.

Пока же только скажем, что это достигается увеличением диаметра главного жиклера и степени сжатия (повторяем, метанол имеет очень большое октановое число).

Метан при неполном окислении превращается в окись углерода и водорода, реакция эта выглядит следующим образом:

2СН 4+О 2—>2СО+4Н 2+ 16,1 ккал.

Более простой технологически способ проходит реакции конверсии метана с водяным паром: СН 4+Н 20—>СО+ЗН 2— 49 ккал. В первом уравнении стоит "+16,1 ккал". Это означает, что реакция идет с выделением тепла. Во втором — с поглощением. Тем не менее, мы остановимся на втором с способе получения окиси углерода и водорода. При наличии этих двух компонентов уже можно напрямую синтезировать метанол. Реакция идет следующей формуле: СО+2Н 2<=>СН 3ОН.

Сложность в том, что конечный продукт получается лишь при высоком давлении и высокой температуре (Р>20 атм., Т=350 градусов), но при наличии катализатора этот процесс смещается вправо и при низком давлении, лученный метанол выводится из реакции охлаждением до конденсации, а не сконденсировавшие газы будем сжигать. При правильном сжигании остатков водорода и СО никаких вредных веществ не выделяется (отходы СО 2и Н 20 — безвредны), так что никаких вытяжных устройств не требуется. Дальше метанол заливается через трубку, обязательно с герметизацией (!), в канистру. Как видите, химический процесс очень прост, он основывается на двух реакциях. Сложности есть только технологические и мерам безопасности. Мы ведь имеем здесь дело с сильно горючими и ядовитыми веществами. Нужно опасаться как взрыва, так и утечки этих газов, этому — необходимо строжайше соблюдать технологию и правила обращения, которые мы будем описывать. Для сборки установки нужно будет приобрести: лист нержавеющей стали (1мм), трубку из "нержавейки" бесшовную, наружным диаметром 6–8 мм, толщиной стенок не менее 1 мм и длиной около 2 метров, компрессор от любого бытового холодильника (можно со свалок, но рабочий). Ну и само собой разумеется нужна будет аргоновая электросварка.

Теплообменники обычно состоят из трубок, окруженных охлаждающей средой. В обиходе их называют "змеевиками". Для жидкостей, теплопроводность которых велика, такой теплообменник может быть приемлем. Но с газами ситуация совершенно другая. Дело в том, что на небольших скоростях ток газа движется ламинарно и практически не обменивается теплом с окружающей средой, смотрите на дымок, подымающийся от горящей сигареты. Эта стройная струйка дыма и есть ламинарный ток. Сам факт, что дымок поднимается вверх, говорит о его высокой температуре. А то, что он остается цельным прутком примерно на высоту до 20 сантиметров подъема, свидетельствует о сохранении им тепла. То есть на этом расстоянии даже при совсем малых скоростях ток газа не успевает охладиться, обменяться теплом с воздухом. Именно вследствие ламинарности тока газовые теплообменники приходится конструировать громоздкими. Внутри их трубок являются "сквозняки", которые даже на десятках метров практически не дают теплообмена. Это хорошо известно тем, кто когда-либо гнал самогон. (Всякий опыт полезен!) Длинная, интенсивно охлаждаемая трубка, из неё вытекает конденсат, но

при этом обязательно идет и пар. Значит, теплообмен недостаточно эффективен. Проблема, однако, имеет решения и оно может быть несложным. Наполнить трубку, например, медным порошком (см. рис. 1). Для производительности 10 л/час теплообменник может быть длиной 600 мм, а для 3 л/час должно хватить и двухсот мм, h — 20 мм. Размеры частиц могут варьироваться, оптимум где-то в пределах 0,5–1 мм. Учитывая задачи теплообмена, материалом корпуса могут быть и железо, и медь, и алюминий, материалом набивки — медь, алюминий, — что найдется. Тогда вокруг каждой частички металла струйка газа будет образовывать завихрения. Тем самым сразу ликвидируются сквозняки и ток становится турбулентным. Ну и одновременно увеличивается в огромной степени контакт газа с охлаждаемой поверхностью. Набитый в трубку порошок меди постоянно принимает или отдает тепло стенкам, и поскольку теплопроводность меди примерно в 100 тысяч раз выше теплопроводности газа, то газ сравнительно быстро примет температуру стенок, если мы будем их интенсивно охлаждать. Нужно учесть, что с уменьшением размеров частиц и увеличением их количества растет также и сопротивление газовому току, этому вряд ли удастся использовать для теплообменника частицы мельче 0,5–1 мм. Проточную охлаждающую воду, конечно, целесообразно пропускать навстречу току газа. Это дает возможность в каждый точке теплообменника иметь свою определенную температуру, поскольку тепловой контакт у нас близок к идеальному, температура на выходе конденсируемой жидкости будет равна температуре охлаждающей жидкости. Вот каков идее обсуждаемый здесь теплообменник. Приведенный эскиз есть не что иное, как дистиллятор, он же самогонный аппарат, он же теплообменник. Производительность такого дистиллятора прикид очно 10 литров в час.