Вся электронная библиотека >>>

 Спасение экипажей >>>

 

 

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов


Раздел: Учебники

 

Глава IV МЕТОДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ КАБИН ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ §

§ 4.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ

 

 

При продолжительных полетах (несколько месяцев) в герметической кабине автономного типа выгодным представляется физико-химический способ регенерации газовой среды в кабине, использующий для получения кислорода продукты обмена веществ человека. В углекислом газе и парах воды, выделяемых человеком в сутки, содержится приблизительно 2,8 кг кислорода, что существенно превышает суточную норму потребления кислорода одним человеком. Таким образом, имеется принципиальная возможность получать 02 из продуктов жизнедеятельности человека. Из углекислого газа, выделяемого в сутки одним человеком (~0,9 кг), можно получить 0,65 кг кислорода, а для получения недостающих 0,15—0,25 кг кислорода потребуется лишь 0,17—0,28 кг воды, в качестве которой можно использовать «излишнюю» метаболическую воду„ выделяющуюся организмом в процессе обмена веществ.

Система физико-химической регенерации может быть основана на использовании реакции Сабатье. Таким образом, конечным продуктом для получения кислорода служит вода, поступающая в электролизер, который является одним из основных узлов системы физико-химической регенерации газовой среды в кабине. В подобной системе регенерации для сорбции С02 могут быть использованы цеолиты, а для удаления из кабины избытка влаги—холодильно-сушиль- ные агрегаты (ХСА) ( 4.2), обеспечивающие конденсацию паров воды.

Если осуществляются все этапы восстановления кислорода, то необходимое для реакции Сабатье количество водорода обеспечивается электролизом воды и пиролизом метана, который требует значительных энергозатрат.

Структурная схема физико-химической системы регенерации. Система работает следующим образом. Воздух из кабины посредством вентиляторов В циркулирует по двум контурам: через цеолиты Ц и ХСА, в которых происходит сорбция СОг и конденсация влаги. Цеолитовые поглотители соединены в два параллельных блока и работают попеременно—один в режиме сорбции, другой в режиме десорбции. Поглощенная цеолитами углекислота подается через конденсатор С02 в метановый реактор, куда также подается через концентратор водород из катодного пространства электролизера. В метановом реакторе при соответствующих условиях происходит разложение С02 по реакции Сабатье до воды и метана. Вода из реактора подается в электролизер, а метан выводится из контура. Некоторая часть воды поступает в электролизер и от поглотителей Н20, стоящих перед цеолито- выми патронами.

Следовательно, выбирается электролит, имеющий наименьшее значение р0. Это достигается выбором электролита и его ©полне определенной концентрации (для КОН — 30—33°/о). Величина перенапряжения г\ складывается из величин э.д.с. .концентрационной и химической поляризации. Как видно из уравнений (4.8) и (4.9), в процессе электролиза концентрация гидроксильных ионов в катодном пространстве увеличивается, в анодном—уменьшается. Это приводит к возникновению концентрационной э.д.с., направленной против э.д.с. внешнего -источника тока. Возникновение э.д.с. химической поляризации, направленной также против э.д.с. внешнего источника тока, связано с замедленностью разряда ионов на электродах я наличием стадии образования молекулярного 02 и Н2 из .атомарного. Практически величина зависит от следующих факторов: материала электродов, температуры, плотности тока, природы и концентрации электролита. Как показывает опыт, из металлов, устойчивых в щелочах, наиболее низким значением характеризуются металлы группы железа, которые и применяются на практике. Повышение температуры электролита приводит к снижению перенапряжения. Однако при Этом значительно возрастает унос паров электролита выделяющимися газами. На практике обычно проводят электролиз при температурах, не превышающих 80°С. Значительное , влияние на величину т] оказывает плотность тока. Перенапряжение уменьшается с уменьшением плотности тока. Поэтому выгодно работать с электродами, имеющими возможно большую поверхность.

Указанное количество кислорода близко к средней суточной норме потребления его человеком. Отсюда следует, что для обеспечения кислородом одного человека необходимо пропускать ток через электролизную установку порядка 120 А. Средняя допустимая плотность тока лежит в пределах 0,1—0,15 А/см2. Поэтому общая поверхность электродов электролизера будет лежать в пределах 800—1200 см2, а с учетом увеличения потребления 62 при большой физической нагрузке общая поверхность электродов должна быть увеличена в 2—3 раза.

Выделяющиеся при этом на активной поверхности электродов молекулы водорода и кислорода проходят через крупные поры электродов к их внешней поверхности и выдавливаются в соответствующие газовые камеры. В электродах образуется подвижная граница «газ—электролит», положение которой определяется соотношением диаметров пор в элементах ячейки и наличием противодавления в газовых камерах. При повышении давления в последних эта граница перемещается внутрь, так как электролит выдавливается из крупных пор электродов, оставаясь лишь в мелких. При этом пары электролита, увлекаемые газами, будут оседать на стенках освободившихся крупных пор и возвращаться в диафрагму благодаря ее вса-

Возможная схема электролизной установки представлена на  4.5. Полученные в электролизере Эл кислород и водород поступают в уравнитель давлений УД. При повышении давления в одной из магистралей упругая мембрана прогибается, уменьшая отвод, другого газа и выравнивая тем самым давление в газовых камерах. В холодильнике-разделителе ХР отделяются пары эдектролита, конденсируясь на стенках теплообменника, омьщаемых хладагентом." Фильтр Ф и колонка дожигания КД (нагретые катализаторы) окончательно очищают кислород, который приобретает нужную температуру в теплообменнике ТО. Далее кислород поступает в систему кислородного питания экипажа.

Водород от электролизера поступает в метановый реактор. Перспективной физико-химической системой является система, основанная на электролизе солей (карбонаты калия, например). Здесь в самой электролизной ячейке происходит поглощение С02 из воздуха кабины и выделение из него в результате промежуточных реакций газообразного кислорода.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов

 




Смотрите также:

    

Регенерация теплоты и обогрев помещений

Регенерация теплоты и обогрев помещений. В связи с ростом стоимости энергии в настоящее ... нии в целях прямого нагрева среды, как, например, в ус. тройствах с газовыми горелками.

 

Вред природной среде. Дела о возмещении вреда. Решение...

Вред природной среде причиняется согласно ст. 96 Закона «Об охране окружающей природной среды» ее загрязнением, порчей, уничтожением, повреждением...

 

...При абсорбции происходит переход вещества из газовой в жидкую

...в том случае, если парциальное давление абсорбируемого компонента в газовой среде больше ... Регенерацию абсорбентов при обратимых хемосорбц. процессах, проводят теми же...