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Feu de l'eau. Conseils pour le maître de maison

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Chacun sera convaincu que plusieurs litres d'eau suffisent pour obtenir une flamme à haute température (200°C) en lisant le descriptif de l'appareil de l'électrolyseur développé par mes soins.

La température élevée de la torche assure le brasage des métaux ferreux et non ferreux avec presque toutes les soudures réfractaires ou le métal lui-même (soudage). La forte concentration de chaleur dans un endroit étroit permet de graver, par exemple, des trous de Ø 2 mm ou plus dans une tôle d'acier mince, de traiter thermiquement l'outil et d'effectuer une découpe en forme de tôle d'acier mince.

Le brûleur "à eau" peut traiter l'émail, la céramique, le verre, y compris le quartz. Pour ce faire, cependant, la température de la flamme est augmentée de 5000 °C (la méthode n'est pas décrite ici). La torche ainsi obtenue est silencieuse, l'absence de carbone dans sa composition assure une absence de fumée. En tant que déchets de combustion, il se forme simplement de la vapeur d'eau surchauffée, qui n'a ni couleur ni odeur.

le feu de l'eau
Riz. 1. Voici à quoi ressemble un brûleur à eau (dans un bloc avec un joint hydraulique)

Basé sur la fabrication de l'appareil par n'importe quel artisan, une conception extrêmement simple est proposée, dans laquelle il n'y a pas de cylindres, de boîtes de vitesses, de vannes et d'un brûleur complexe.

La partie principale de l'appareil est un électrolyseur; il se compose d'une série de cavités hermétiques formées par des électrodes, des joints entre elles et des planches. L'étanchéité de l'emballage ainsi assemblé est réalisée à l'aide d'un coupleur à boulons.

le feu de l'eau
Riz. 2. Schéma de l'électrolyseur (cliquez pour agrandir): 1 - carte, 2 - joint, 3 - électrodes, 4 - boulon de couplage, 5 - trou pour le mélange gazeux, 6 - puisard avec cloison, 7 - raccord, 8 - tuyau, 9 - corps de la serrure à eau, 10 - tube d'arrivée de gaz de l'obturateur, 11 - corps de l'interrupteur automatique, 12 - contacteur, 13 - poire en caoutchouc, 14 - tuyau au brûleur, 15 - poignée du brûleur, 16 - garniture d'extinction d'incendie, 17 - aiguille creuse, 18 - clapet anti-retour, 19 - colonne d'eau, 20 - robinet de bas niveau d'eau, 21 - tuyau de remplissage, 22 - grille de filtre, 23 - filtre, 24 - clapet anti-retour d'urgence, 25 - cloche, 26 - tuyau de vidange du puisard , 27 - tuyau de vidange d'électrolyte, 28 - tube de remplissage, 29 - bouchon à vis, 30 - électrolyte.

Caractéristiques techniques de l'électrolyseur

  • Tension secteur, V - 220
  • Consommation d'énergie (réglable), W - jusqu'à 1000
  • Consommation d'eau à puissance maximale, l / h - 60
  • Pression de travail (réglable) du gaz, atm - jusqu'à 0,3
  • Débit de gaz à puissance maximale, l/h - jusqu'à 150
  • Énergie thermique maximale de la flamme, kcal/h - 500
  • Coefficient de conversion de l'énergie électrique en produit chimique - 0,7
  • La composition du mélange (oxygène et hydrogène dans le rapport exact) - 1:2
  • Taille de flamme (en forme d'aiguille): diamètre maximum - jusqu'à 5 mm; longueur maximale (réglable) - jusqu'à 150 mm
  • Température d'un jet d'aiguille stable - 2000°

Grâce au tube de remplissage, les cavités sont remplies d'électrolyte ; son niveau est limité à l'extrémité supérieure du tube. Le trou situé dans la partie inférieure de chaque électrode sert à remplir uniformément chaque cavité d'électrolyte. Le tuyau de dérivation inférieur est destiné à la vidange des cavités. Les deux tubes sont hermétiquement scellés.

Lors de l'électrolyse, le mélange gazeux résultant d'oxygène et d'hydrogène à travers le trou situé dans la partie supérieure de chaque électrode est envoyé au puisard, divisé en deux parties par une cloison. De là, le mélange pénètre dans le sas à eau par un raccord et un tuyau, bouillonne (passe) à travers une couche d'eau et pénètre dans le brûleur par le tuyau.

Une partie tout aussi importante de l'appareil est un joint hydraulique. Il sert à séparer les tuyaux de gaz d'entrée et de sortie avec une colonne d'eau de 120-150 mm de haut, à travers laquelle le gaz bouillonne. L'obturateur protège de manière fiable l'électrolyseur d'un flash accidentel de gaz dans le tuyau du brûleur.

Son corps est constitué d'un tube métallique Ø 100 mm, soudé aux deux extrémités. L'eau est versée à travers le tuyau jusqu'au niveau de contrôle supérieur. La grue est située au niveau longitudinal inférieur. La grille sert de support à un filtre en tout matériau granulaire incombustible. Le filtre empêche l'humidité d'être emportée par le gaz. Le réservoir de gaz se termine par un clapet anti-retour de conception classique. Un clapet anti-retour avec une cloche est également monté dans le corps, qui est déclenché par un éclair de gaz accidentel.

Commutateur de tension automatique - fait maison. Il se compose d'un boîtier, d'un contacteur et d'une poire en caoutchouc. La cavité de ce dernier est reliée à la cavité du joint hydraulique. Lorsque la pression dans le système est dépassée, la poire gonfle et, en appuyant sur le levier du contacteur, déconnecte l'appareil du secteur.

Le schéma de câblage du redresseur comprend les éléments suivants: autotransformateur de laboratoire - LATR 2 kW, transformateur abaisseur 220/65 V, pont de diodes 15 A (de toute conception), fusible 20 A, ampèremètre (échelle non inférieure à 15 A), voltmètre.

le feu de l'eau
Riz. 3. Circuit électrique du redresseur électrolyseur

Le redresseur est connecté à l'électrolyseur bipolaire, comme indiqué sur le schéma.

Le schéma fonctionnel ressemble à ceci : Réseau 220 V > Redresseur > Électrolyseur > Joint hydraulique > Brûleur

le feu de l'eau
Riz. 4. Schéma du brûleur

Calcul et production

Conformément à la loi de Faraday, lors de l'électrolyse, la quantité de substance libérée est proportionnelle à l'intensité du courant. Théoriquement, chaque 2V.7 A produit 11,7 litres d'hydrogène et 5,85 litres d'oxygène. En pratique, le courant de sortie n'est jamais de 100 %. La chute de tension sur chaque paire d'électrodes (calculée) est de 2 V. La densité de courant pour 1 dm2 de la surface d'électrode dépend du temps de fonctionnement continu de l'électrolyseur et varie de 2 à 5 A.

La simplicité de la conception a permis de réduire le nombre de pièces principales à trois : une électrode, un joint et une carte.

Électrode - tôle décapée ou fer de transformateur 250x250 mm 0,3-0,5 mm d'épaisseur (32 pcs.). Joint - caoutchouc moyennement dur (bride), anneau Ø 220 x Ø 250 mm, épaisseur - 4-6 mm (31 pcs). Panneau - tout matériau isolant (feuille) 300x350 mm, épaisseur d'au moins 20 mm (2 pièces). Boulons d'accouplement - M12 en acier 45, longueur - en place (au moins 4 pièces).

L'électrolyte est une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) à 22 % dans de l'eau distillée. Au fur et à mesure de sa consommation (quantité totale 4 l), seule de l'eau distillée est ajoutée à l'électrolyseur.

Avant de verser l'électrolyte, il est nécessaire de tester l'étanchéité de l'électrolyseur assemblé en le remplissant sous pression avec de l'eau du réseau d'eau de ville ; les moindres taches sont soigneusement éliminées. Pendant le fonctionnement de l'électrolyseur, le chauffage de l'électrolyte au-dessus de 65°C ne doit pas être autorisé.

Du fait de la constance de la composition du mélange gazeux délivré par l'électrolyseur, les exigences pour le brûleur sont également simplifiées. Il peut s'agir d'une aiguille d'injection ordinaire d'une seringue médicale, plus précisément d'un ensemble d'aiguilles de diamètres différents, de 0,3 à 1 mm. L'aiguille est fixée sur le cône du manche de la même manière que sur la seringue. La poignée du brûleur est un morceau de tube auquel le gaz est fourni à partir d'un sas à travers un raccord et un tuyau. À l'intérieur de la poignée est placé un emballage d'extinction d'incendie sous forme de grenaille et de treillis métalliques fins.

Comme tuyaux, un tuyau en PVC Ø 4-5 mm est utilisé.

Recommandations de sécurité

Il faut se rappeler que le mélange d'hydrogène et d'oxygène produit par l'électrolyseur est explosif !

Cependant, l'appareil lui-même, avec le soin de son exécution et la précision de son utilisation, ne présente aucun danger. Ceci est obtenu par le fait qu'il n'y a pas de conteneurs intermédiaires de volume important ; le gaz ne s'accumule nulle part: quelle qu'en soit la quantité produite, la même quantité est simultanément consommée par la torche.

Cependant, il est catégoriquement inacceptable de remplir des récipients avec le mélange gazeux résultant à des fins technologiques, et plus encore des balles volantes gonflables pour enfants. En aucun cas, vous ne devez également vérifier l'étanchéité des joints dans la conception de l'électrolyseur avec une bougie, une allumette ou une autre flamme nue; il est également inacceptable de travailler sans verser de l'eau au niveau de contrôle supérieur dans le sas ou sans un contrôle systématique de la présence d'eau dans celui-ci, rempli avant le début des travaux. La diminution des niveaux d'électrolytes est également dangereuse. Il est nécessaire d'ajouter constamment de l'eau distillée au fur et à mesure que l'électrolyte est consommé.

Lors de la préparation de l'électrolyte, porter des lunettes de protection et des gants en caoutchouc.

Il est nécessaire d'éteindre la torche de travail de la flamme non pas en coupant l'alimentation électrique, mais en abaissant l'aiguille dans un récipient d'eau, sinon l'aiguille surchauffera et échouera.

L'opérateur doit travailler avec le brûleur en portant des lunettes de protection contre la lumière.

En conclusion, quelques mots sur les perspectives. Les concepteurs sont conscients qu'il n'y a pas de machines, d'appareils, d'instruments qui ne peuvent pas être améliorés. Ceci s'applique également à l'électrolyseur. Ici, il est possible, par exemple, de se passer d'un LATR et d'un transformateur dans un redresseur, sans réduire la qualité de fonctionnement; dans la cellule elle-même - sans caoutchouc ni autres joints ; changer le mode de fonctionnement en continu ; augmenter la température de la flamme de 2000 à 3000 °C.

De nombreux endroits sont saisonnièrement coupés par des routes hors route ou trop éloignés des bases d'approvisionnement. Pour ceux qui travaillent dans de telles conditions, l'auteur a développé un modèle d'électrolyseur qui produit du gaz sous pression, en particulier pour effectuer un travail ponctuel, par exemple d'urgence, avec une grande puissance de torche.

J'espère, avec les lecteurs intéressés, procéder à une large vérification de ce développement, qui me semble prometteur.

Auteur : S.Serov

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Création de LED rouges pures 14.05.2020

Les ingénieurs électriciens de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah ont créé des LED rouges pures.

Créer des LED rouges pures à partir de cristaux de nitrure est une tâche qui a jusqu'à présent frustré les ingénieurs. Cependant, ces LED sont essentielles pour créer la prochaine génération d'écrans micro LED à économie d'énergie pour correspondre aux OLED et pour créer un éclairage personnalisable en couleur.

"Les ingénieurs électriciens peuvent déjà fabriquer des LED lumineuses à partir de différents matériaux pour produire différentes couleurs. Mais pour améliorer les technologies d'affichage, les ingénieurs doivent intégrer les trois LED de couleur primaire - rouge, vert et bleu - dans une seule puce", explique l'ingénieur électricien Daisuke Iida. Cela signifie qu'ils doivent trouver un matériau adapté à la fabrication des trois couleurs. Le matériau doit être capable de reproduire chaque couleur avec une intensité élevée et, idéalement, il doit avoir une puissance de sortie élevée mais utiliser une tension de batterie relativement faible.

Les meilleurs candidats pour créer les trois couleurs sont une famille de composés appelés semi-conducteurs nitrures. Ce sont des cristaux contenant de l'azote qui pourraient théoriquement être utilisés pour créer des LED qui émettent de la lumière à des longueurs d'onde allant de l'ultraviolet à l'infrarouge, ce qui inclut tout le spectre visible. Les ingénieurs utilisent généralement du nitrure de gallium pour fabriquer des LED bleues et vertes, mais il leur a fallu beaucoup de temps pour fabriquer des LED rouge vif avec cette matrice. "La lumière rouge était presque impossible à atteindre, d'autres groupes n'ont pu atteindre que l'orange", a déclaré Kazuhiro Okawa, chef de l'équipe de recherche. "Maintenant, nous avons développé un système de croissance de cristaux pour créer des LED rouges pures."

Le remplacement d'une grande partie du gallium par de l'indium donne la couleur rouge souhaitée, mais cela est difficile à faire car l'indium s'évapore facilement du cristal. Alors Iida, Okawa et leurs collègues ont conçu un réacteur avec de la vapeur d'indium supplémentaire au-dessus de la surface du cristal, un processus connu sous le nom de dépôt organométallique en phase vapeur. Cette pression supplémentaire empêche l'indium de s'échapper dans le cristal. "Cela nous donne une plus grande concentration d'indium à la surface, explique Okawa. C'est notre secret !"

Mais il y avait un autre obstacle à surmonter. L'indium est composé d'atomes plus gros que le gallium, donc lorsqu'il est injecté, il crée des défauts dans le cristal, dégradant la qualité de la lumière émise. Le défi de l'équipe était d'ajouter de l'aluminium, qui a de petits atomes. "L'introduction de petits atomes réduit la charge sur le cristal, ce qui entraîne une diminution du nombre de défauts cristallins", explique Iida.

"Un autre avantage est que les LED fonctionnent à environ la moitié de la tension de leurs concurrents", explique Okawa. "Cela prolongera la durée de vie de la batterie."

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Commentaires sur l'article :

Alex
Essayé, fonctionne

BS
1) <<...flamme haute température (200°C)>>??? Ou 2000°C [rouleau] ? 2) <<les soudures réfractaires ou le métal lui-même (soudure)>>>??? [rouleau]


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