RU2709009C1

RU2709009C1 - Heat carrier heating device

Info

Publication number: RU2709009C1
Application number: RU2019102655A
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Астахов
Original assignee: Борис Александрович Астахов
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2019-12-13

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: heat carrier heating device contains a reaction chamber with a fuel mixture of powders of lithium, aluminum, nickel hydride. It is equipped with heating source of reaction chamber, which is equipped with temperature sensor and is made with possibility of thermal contact with heat carrier. In the reaction chamber there is a tube for preliminary evacuation and control of hydrogen loading, wherein a filter is installed at the tube inlet.

EFFECT: device allows to prepare fuel mixture from more accessible components, as well as to adjust for optimum operating mode.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения объектов.The invention relates to a power system and can be used in heat supply systems of objects.

Известно устройство для нагрева теплоносителя, содержащее реакционную камеру с топливной смесью порошков на основе лития, алюминия, никеля и водорода, источник нагрева реакционной камеры, которая оснащена датчиком температуры и выполнена с возможностью теплового контакта с теплоносителем (G. Levi, Е. Foschi, Observation of abundant heat production from a reactor device and of isotopic changes in the fuel, 2014, http://www.sifferkoll.se/sifferkoll/wp-content/uploads/2014/10/LuganoReportSubmit.pdf).A device is known for heating a heat carrier, comprising a reaction chamber with a fuel mixture of powders based on lithium, aluminum, nickel and hydrogen, a heating source of the reaction chamber, which is equipped with a temperature sensor and is configured to heat contact with the heat carrier (G. Levi, E. Foschi, Observation of abundant heat production from a reactor device and of isotopic changes in the fuel, 2014, http://www.sifferkoll.se/sifferkoll/wp-content/uploads/2014/10/LuganoReportSubmit.pdf).

Недостатком устройства является то, что источник нагрева реакционной камеры контактирует напрямую с теплоносителем, и поэтому эффективность устройства снижается на величину теплопотерь из-за этого прямого контакта.The disadvantage of this device is that the heating source of the reaction chamber is in direct contact with the coolant, and therefore the efficiency of the device is reduced by the amount of heat loss due to this direct contact.

Прототипом предлагаемого технического решения является устройство для нагрева теплоносителя, содержащее реакционную камеру с топливной смесью порошков на основе лития, алюминия, никеля и водорода, источник нагрева реакционной камеры, при этом последняя оснащена датчиком температуры и выполнена с возможностью теплового контакта с теплоносителем (А.Росси, Нагревающее устройство для текучей среды, RU 2628472, 17.08.2017 С1).The prototype of the proposed technical solution is a device for heating a coolant containing a reaction chamber with a fuel mixture of powders based on lithium, aluminum, nickel and hydrogen, a heating source of the reaction chamber, the latter being equipped with a temperature sensor and made with the possibility of thermal contact with the coolant (A. Rossi , A heating device for a fluid, RU 2628472, 08/17/2017 C1).

Недостатком прототипа является применение порошка лития в топливной смеси из-за сложностей получения такого порошка. Необходимость использования металлического лития в смеси объясняется следующим образом. Согласно описанию технического решения-прототипа, целью агрева топливной смеси является инициирование последовательности реакций:

The disadvantage of the prototype is the use of lithium powder in the fuel mixture due to the difficulties of obtaining such a powder. The need to use lithium metal in the mixture is explained as follows. According to the description of the technical solution of the prototype, the purpose of heating the fuel mixture is to initiate a sequence of reactions:

Последняя реакция (R3) осуществляется на катализаторе - высокопористом никеле, который, отдавая свой электрон иону лития, восстанавливает ион лития до атома, а отрицательно заряженный ион водорода возвращает электрон никелю, превращаясь в атом. Далее атомы водорода объединяются в молекулу. Алюмогидрид лития (LiAlH₄), изначально присутствующий в топливной смеси прототипа, содержит и литий и алюминий в той пропорции, которая нужна для получения интерметаллида LiAl в металлическом виде. Однако, если алюминий в реакции R2 выделяется весь, то литий в заключительной фазе нагрева выделяется не весь, и тогда для получения интерметаллида LiAl возникает дефицит лития. Это происходит вследствие того, что не все фрагменты гидрида лития (LiH) плотно прилегают к катализатору. Не контактирующие с никелевым катализатором фрагменты гидрида лития ведут себя как при отсутствии катализатора, т.е., при температуре 850°С только начинают разлагаться на литий и водород. Температура полного разложения гидрида лития значительно выше. Однако температура плавления интерметаллида LiAl составляет 697°С и, следовательно, при нагреве до 700°С -750°С реакция его образования имеет место. Дальнейший нагрев - это потери тепловой энергии и не только. Возрастают требования к конструкции устройства, снижается ресурс и т.д.The last reaction (R3) is carried out on a catalyst - highly porous nickel, which, giving its electron to a lithium ion, reduces a lithium ion to an atom, and a negatively charged hydrogen ion returns an electron to nickel, turning into an atom. Further, the hydrogen atoms are combined into a molecule. Lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ), originally present in the fuel mixture of the prototype, contains both lithium and aluminum in the proportion that is needed to obtain the metallic LiAl intermetallide. However, if all of the aluminum is released in the R2 reaction, then not all of the lithium is released in the final heating phase, and then lithium deficiency arises to obtain the LiAl intermetallic compound. This is due to the fact that not all fragments of lithium hydride (LiH) adhere closely to the catalyst. Fragments of lithium hydride that are not in contact with the nickel catalyst behave as in the absence of a catalyst, i.e., at a temperature of 850 ° C they only begin to decompose into lithium and hydrogen. The complete decomposition temperature of lithium hydride is much higher. However, the melting point of the LiAl intermetallic compound is 697 ° C and, therefore, when heated to 700 ° C -750 ° C, its formation reaction takes place. Further heating is the loss of thermal energy and not only. The requirements for the design of the device increase, the resource decreases, etc.

Таким образом, из-за неполного разложения гидрида лития, при образовании алюминида лития (LiAl) из алюмогидрида лития (LiAlH₄) при температурах 700°С-750°С не хватает лития. Вот почему в дополнение к алюмогид-риду лития в прототипе используется металлический литий.Thus, due to the incomplete decomposition of lithium hydride, lithium is not enough when lithium aluminum hydride (LiAl) is formed from lithium aluminum hydride (LiAlH ₄ ) at temperatures of 700 ° C-750 ° C. That is why in addition to lithium aluminum hydride, the prototype uses lithium metal.

У прототипа как изобретения, защищенного патентом, есть еще один недостаток: оно не полное, в нем указаны не все существенные признаки, и вот почему. В описании технического решения-прототипа сообщается, что соотношение компонентов, т.е. порошков лития, алюмогидрида лития и никеля, не является критически важным, а лишь влияет на скорость реакции. Однако небольшие изменения в количестве алюмогидрида лития в пользу другого компонента, приводят к очень большому изменению давления водорода. Например, повышение доли алюмогидрида лития с 30% до 35% способно повысить давление водорода на 10 МПа - столь велико содержание водорода в LiAlH₄. Давление водорода - очень важный показатель, не только с точки зрения рабочего процесса, но и для обеспечения прочности конструкции. Поэтому заключаем, что существенные признаки, касающиеся давления водорода, не указаны. Наиболее вероятно то, что в прототипе опущены признаки, отвечающие за технологическую подготовку изделия к работе, которая предполагает вакуумирование и регулирование загрузки водорода в реакционной камере.The prototype as an invention protected by a patent has another drawback: it is not complete, it does not indicate all the essential features, and here's why. In the description of the technical solution of the prototype, it is reported that the ratio of the components, i.e. powders of lithium, lithium aluminum hydride and nickel, is not critical, but only affects the reaction rate. However, small changes in the amount of lithium aluminum hydride in favor of another component lead to a very large change in hydrogen pressure. For example, increasing the proportion of lithium aluminum hydride from 30% to 35% can increase the pressure of hydrogen by 10 MPa - the hydrogen content in LiAlH ₄ is so high. Hydrogen pressure is a very important indicator, not only from the point of view of the working process, but also to ensure the strength of the structure. Therefore, we conclude that the essential features regarding hydrogen pressure are not indicated. Most likely, the prototype omits the signs responsible for the technological preparation of the product for work, which involves evacuation and regulation of the loading of hydrogen in the reaction chamber.

Это связано с необходимостью сохранить в тайне «know-how», которое владелец патента решил не обнародовать, и поэтому не запрашивать на него право собственности.This is due to the need to keep “know-how” secret, which the patent owner decided not to publish, and therefore do not request ownership of it.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является изменение состава топливной смеси в сторону упрощения без потери или снижения работоспособности. Также ставится задача указать все существенные признаки изобретения.The main task, the solution of which the proposed technical solution is directed, is to change the composition of the fuel mixture in the direction of simplification without loss or reduction in performance. The task is also to indicate all the essential features of the invention.

Указанная задача решается за счет того, что в устройстве для нагрева теплоносителя, содержащем реакционную камеру с топливной смесью порошков на основе лития, алюминия, никеля и водорода, источник нагрева реакционной камеры, которая оснащена датчиком температуры и выполнена с возможностью теплового контакта с теплоносителем, согласно предлагаемому техническому решению, весь литий загружен в виде гидрида лития, алюминий загружен в виде металла, а в реакционную камеру введена трубка для предварительного вакуумирования и регулирования загрузки водорода, причем на входе в трубку установлен фильтр.This problem is solved due to the fact that in a device for heating a coolant containing a reaction chamber with a fuel mixture of powders based on lithium, aluminum, nickel and hydrogen, a heating source of the reaction chamber, which is equipped with a temperature sensor and is configured to heat contact with the coolant, according to the proposed technical solution, all lithium is loaded in the form of lithium hydride, aluminum is loaded in the form of metal, and a tube is introduced into the reaction chamber for preliminary evacuation and regulation of Booting hydrogen, wherein the inlet pipe is a filter.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков предлагаемого устройства и техническим результатом проявляется в при-готовлении композита «алюминид лития-катализатор», насыщенных водородом, из более доступных исходных материалов, чем в прототипе. Кроме того, заявленное устройство позволяет осуществить настройку и даже оптимизацию режима работы по давлению водорода.A causal relationship between the set of essential features of the proposed device and the technical result is manifested in the preparation of the composite "lithium aluminide-catalyst", saturated with hydrogen, from more accessible starting materials than in the prototype. In addition, the claimed device allows you to configure and even optimize the mode of operation for hydrogen pressure.

Предлагаемое устройство поясняется конструктивными схемами. На фиг. 1 показано устройство в разрезе и связи с оборудованием для предварительного вакуумирования и регулирования загрузки водорода; на фиг. 2 изображен вид по сечению А-А.The proposed device is illustrated by structural schemes. In FIG. 1 shows a device in section and communication with equipment for preliminary evacuation and regulation of hydrogen loading; in FIG. 2 shows a view along section AA.

Устройство для нагрева теплоносителя содержит реакционную камеру 1, в которую загружена смесь порошков гидрида лития, алюминия и никеля в качестве катализатора, соответственно, %: 25, 25, 50. Соотношение компонентов, в зависимости от характеристик порошков может меняться в пределах ±10% по каждому компоненту. Например, большое значение имеет пористость никелевого порошка, измеряемая по площади поверхности на объем. Наибольшую пористость имеет никель Ренея, которая близка к 100 м²/см³. Дисперсность всех порошков не должна превышать 100 мкм. Реакционная камера 1 заключена в корпус 2 со стороны проточной части 3 теплоносителя и контактирует с трубой 4. В трубе 4, ограниченной донышками 5, 6 размещен резистор 7, установленный на керамической трубе 8, а концы резистора выведены наружу через донышко 6 и подключены к блоку управления 9, за-питанному от электрической сети и включающему контроллер 10. Полости 11, 12 вокруг резистора 7 заполнены порошком высокотемпературного изолятора на основе глинозема (Аl₂О₃). Проточная часть 3 ограничена корпусом 13 снаружи и стенкой 14 с ребрами 15 для улучшения теплообмена со стороны реакционной камеры 1. Корпус 2 последней находится в тепловом контакте со стенкой 14 проточной части 3 теплоносителя посредством зазора 16, в котором установлен датчик 17 температуры. Его провода подведены к блоку управления 9. Величина зазора 16 определяется тепловым расчетом, например, тем обстоятельством, является теплоноситель жидкостью или газом. В последнем случае величина зазора 16 минимальна и может быть принята по размеру датчика 17 температуры, т.е. 1-2 мм. Корпус 13 снабжен патрубками 18, 19 для подвода и отвода теплоносителя и заключен в теплоизоляцию 20, которая защищена кожухом 21. В качестве теплоизоляции может быть принята каолиновая вата, имеющая рабочую температуру не менее 800°С.A device for heating the coolant contains a reaction chamber 1, in which a mixture of powders of lithium hydride, aluminum and nickel hydride is loaded as a catalyst, respectively,%: 25, 25, 50. The ratio of components, depending on the characteristics of the powders, can vary within ± 10% to each component. For example, the porosity of nickel powder, measured by surface area per volume, is of great importance. The highest porosity is Raney nickel, which is close to 100 m ² / cm ³ . The dispersion of all powders should not exceed 100 microns. The reaction chamber 1 is enclosed in a housing 2 from the side of the flow part 3 of the coolant and is in contact with the pipe 4. In the pipe 4, bounded by the bottoms 5, 6, a resistor 7 is mounted on the ceramic pipe 8, and the ends of the resistor are brought out through the bottom 6 and connected to the block control 9, powered by an electric network and including a controller 10. The cavities 11, 12 around the resistor 7 are filled with a powder of a high-temperature insulator based on alumina (Al ₂ O ₃ ). The flow part 3 is limited by the casing 13 from the outside and the wall 14 with ribs 15 to improve heat transfer from the side of the reaction chamber 1. The casing 2 of the latter is in thermal contact with the wall 14 of the flow part 3 of the coolant through the gap 16, in which the temperature sensor 17 is installed. Its wires are led to the control unit 9. The size of the gap 16 is determined by thermal calculation, for example, the circumstance is a coolant liquid or gas. In the latter case, the size of the gap 16 is minimal and can be taken according to the size of the temperature sensor 17, i.e. 1-2 mm. The housing 13 is equipped with nozzles 18, 19 for supplying and discharging the coolant and is enclosed in thermal insulation 20, which is protected by a casing 21. As heat insulation, kaolin wool having a working temperature of at least 800 ° C can be adopted.

Реакционная камера 1 снабжена возможностью предварительного вакуумирования и регулирования загрузки водорода. Для этого в торцевую часть 22 камеры 1 введена трубка 23, на входе в которую установлен фильтр 24 так, что трубка 23 соединена с топливной смесью через фильтр 24, выполненный, например, из комбинации «сетка-каолиновая вата». Сетка должна быть из нержавеющей стали, размером ячейки не более 40 мкм. Трубка 23 подключена через клапан 25 к вакуум-насосу 26, а через клапаны 27, 28, 29 и газовый редуктор 30 - к баллону 31 с водородом. Для контроля давления водорода предусмотрены мановакууметр 32 и манометры 33, 34. Предусмотрен также дренажный клапан 35. Материалы, использованные при изготовлении частей устройства, - нержавеющая сталь. Материалы поз.2, 4, 5, 6 - жаростойкая нержавеющая сталь с рабочей температурой не менее 900°С. Материал резистора - фехраль с рабочей температурой не менее 1100°С. Корпус 2, содержащий внутри реакционную камеру 1 и резистор 7, снабжен возможностью демонтажа из кармана, образованного стенкой 14 и торцевой частью 36. Это целесообразно, если блок «реакционная камера-резистор» рассматривается как картридж с периодической заменой.The reaction chamber 1 is equipped with the possibility of preliminary evacuation and regulation of the loading of hydrogen. To do this, a tube 23 is inserted into the end part 22 of the chamber 1, at the inlet of which a filter 24 is installed so that the tube 23 is connected to the fuel mixture through a filter 24, made, for example, from a combination of “mesh-kaolin wool”. The mesh should be stainless steel, mesh size not more than 40 microns. The tube 23 is connected through a valve 25 to a vacuum pump 26, and through valves 27, 28, 29 and a gas reducer 30 to a cylinder 31 with hydrogen. To control the hydrogen pressure, a pressure gauge 32 and pressure gauges 33, 34 are provided. A drain valve 35 is also provided. The materials used in the manufacture of the parts of the device are stainless steel. Materials pos. 2, 4, 5, 6 - heat-resistant stainless steel with a working temperature of at least 900 ° C. The material of the resistor is fechral with a working temperature of at least 1100 ° C. The housing 2, containing inside the reaction chamber 1 and the resistor 7, is provided with the possibility of dismantling from the pocket formed by the wall 14 and the end part 36. This is advisable if the block "reaction chamber-resistor" is considered as a cartridge with periodic replacement.

Устройство для нагрева теплоносителя работает по схеме, зависящей от поставленной задачи. Однако при всех вариантах в самом начале осуществляют вакуумирование реакционной камеры 1, для чего при открытом клапане 25 и включенном вакуум-насосе 26 добиваются дегазации порошков топливной смеси. Операцию вакуумирования можно проводить в два этапа, в промежутке которых следует подать водород в реакционную камеру 1 при открытых клапанах 27, 28, 29 и газовом редукторе, настроенном на давление подачи 0,1-0,15 МПа. По окончании операции вакуумирования, закрывают клапан 25 и выключают вакуум-насос 26, а затем посредством блока управления 9 с контроллером 10 подают напряжение на резистор 7, который нагревает реакционную камеру 1 с топливной смесью. Нагрев осуществляют до температуры 750°С -800°С, которая фиксируется датчиком 17. При этой температуре происходит разложение гидрида лития на никелевом катализаторе с высвобождением металлического лития в жидком состоянии, который, соединяясь с алюминием, также находящимся в жидком виде, образует интер-металлид LiAl (алюминид лития). Давление водорода фиксируют по манометру 34 при открытом клапане 27 и закрытых клапанах 25, 28, 35. В области температур 750°С-800°С происходит не только образование алюминида лития, но и насыщение его водородом, выделившемся из гидрида лития при его термическом разложении на катализаторе из пористого никеля. На этом нагрев прекращают с помощью блока управления 9, отключая резистор 7 от электропитания.A device for heating the coolant works according to a scheme that depends on the task. However, in all cases, the reaction chamber 1 is evacuated at the very beginning, for which purpose, when the valve 25 is open and the vacuum pump 26 is turned on, the mixture of powders is degassed. The evacuation operation can be carried out in two stages, in the interval of which hydrogen should be supplied to the reaction chamber 1 with open valves 27, 28, 29 and a gas reducer configured for a supply pressure of 0.1-0.15 MPa. At the end of the evacuation operation, close the valve 25 and turn off the vacuum pump 26, and then through the control unit 9 with the controller 10 apply voltage to the resistor 7, which heats the reaction chamber 1 with the fuel mixture. Heating is carried out to a temperature of 750 ° C -800 ° C, which is detected by the sensor 17. At this temperature, lithium hydride decomposes on the nickel catalyst with the release of lithium metal in the liquid state, which, when combined with aluminum, also in liquid form, forms metallide LiAl (lithium aluminide). Hydrogen pressure is fixed by a manometer 34 with open valve 27 and closed valves 25, 28, 35. In the temperature range of 750 ° C-800 ° C, not only lithium aluminide is formed, but also it is saturated with hydrogen released from lithium hydride during its thermal decomposition on a porous nickel catalyst. This heating is stopped using the control unit 9, disconnecting the resistor 7 from the power supply.

Далее в проточную часть 3 направляют теплоноситель, который охлаждает реакционную камеру 1 с топливной смесью благодаря тепловому контакту корпуса 2 со стенкой 14 через зазор 16, который вносит требуемое тепловое сопротивление, препятствующее, с одной стороны, перегреву теплоносителя, с другой стороны, переохлаждению реакционной камеры. В процессе охлаждения топливной смеси, которая представляет собой в данный момент жидкий алюминид лития на каркасе из пористого никеля, происходит кристаллизация интерметаллида LiAl, насыщенного водородом. В любом жидком металле вблизи точки плавления растворяется значительно большее количество водорода, чем в твердом (кроме палладия). Поэтому с наступлением кристаллизации алюминида лития образуется перенасыщенный раствор водорода. Именно в момент кристаллизации возникают экзотермические реакции, генерирующие тепло. Эти реакции замедляют кристаллизацию, несмотря на проток теплоносителя, который по отношению к топливной смеси является охладителем. Эта медленная кристаллизация, нарушаемая локальным расплавлением вследствие тепловыделения, нагревает теплоноситель и обеспечивает положительный тепловой баланс полученной и затраченной тепловой энергии.Next, a coolant is sent to the flowing part 3, which cools the reaction chamber 1 with the fuel mixture due to the thermal contact of the housing 2 with the wall 14 through the gap 16, which introduces the required thermal resistance, which prevents, on the one hand, overheating of the coolant, on the other hand, overcooling of the reaction chamber . In the process of cooling the fuel mixture, which is currently liquid lithium aluminide on a framework of porous nickel, crystallization of hydrogen saturated LiAl intermetallic occurs. In any liquid metal near the melting point, a much larger amount of hydrogen is dissolved than in solid (except for palladium). Therefore, with the onset of crystallization of lithium aluminide, a supersaturated hydrogen solution is formed. It is at the moment of crystallization that exothermic reactions arise that generate heat. These reactions slow down crystallization, despite the flow of the coolant, which is a coolant in relation to the fuel mixture. This slow crystallization, disrupted by local melting due to heat release, heats the coolant and provides a positive thermal balance of the received and spent heat energy.

Генерирование тепла заканчивается вскоре после кристаллизации всего слоя алюминида лития, присутствующего в реакционной камере 1. Это происходит несколько ниже точки кристаллизации, которая, согласно диаграмме состояния алюминий-литий, равна 697°С. При охлаждении ниже этой температуры часть лития, входящего в состав алюминида лития, гидрирует с образованием гидрида лития LiH, несмотря на катализатор разложения. Для того, чтобы восстановить состав, генерирующий тепло, надо снова нагреть топливную смесь до разложения гидрида лития на катализаторе и соединения в жидком состоянии с алюминием. Т.е., надо нагреть смесь снова до 750°С-800°С. Поэтому от блока управления 9 снова подают напряжение на резистор 7. На период нагрева целесообразно отключить прокачку теплоносителя через проточную часть 3, а если теплоноситель - жидкость, то лучше ее удалить из проточной части 3, это позволит избежать снижения коэффициента преобразования энергии. Повторный тепловой разгон следует производить при изменении давления водорода в реакционной камере с помощью предусмотренных для этого средств. Понижение давления обеспечивает дренажный клапан 35 и вакуум-насос 26 при открытом клапане 25, повышение давления обеспечивают баллон с водородом 31 при соответствующих положениях клапанов 27, 28, 29 и газового редуктора 30. Это необходимо для поиска оптимума по загрузке водорода в реакционную камеру 1. При этом эффективность циклов генерации тепла устанавливают по показаниям датчика 17 температуры во времени при стабилизации режимов охлаждения реакционной камеры теплоносителем. Самый длительный период охлаждения будет соответствовать оптимальному количеству заправленного водорода. В этой связи, корпус 2 реакционной камеры целесообразно проектировать усиленным на случай, если оптимум окажется в области давления водорода, значительно превышающим атмосферное. В поиске оптимума по давлению обязательно следует загрузить то количество водорода в реакционную камеру, которое в сумме обеспечит равенство изначальной загрузки водорода в прототипе.Heat generation ends shortly after crystallization of the entire lithium aluminide layer present in the reaction chamber 1. This occurs slightly below the crystallization point, which, according to the aluminum-lithium state diagram, is 697 ° C. When cooled below this temperature, a part of lithium, which is a part of lithium aluminide, hydrogenates with the formation of lithium hydride LiH, despite the decomposition catalyst. In order to restore the composition that generates heat, it is necessary to heat the fuel mixture again until the lithium hydride decomposes on the catalyst and joins in the liquid state with aluminum. That is, it is necessary to heat the mixture again to 750 ° C-800 ° C. Therefore, the voltage is transferred to the resistor 7 again from the control unit 9. For the heating period, it is advisable to disconnect the coolant pumping through the flow part 3, and if the coolant is a liquid, it is better to remove it from the flow part 3, this will avoid reducing the energy conversion coefficient. Repeated thermal acceleration should be performed when the hydrogen pressure in the reaction chamber is changed using the means provided for this. The pressure reduction is provided by the drain valve 35 and the vacuum pump 26 with the valve 25 open, the pressure increase is provided by the hydrogen cylinder 31 at the corresponding positions of the valves 27, 28, 29 and the gas reducer 30. This is necessary to find the optimum for loading hydrogen into the reaction chamber 1. In this case, the efficiency of the heat generation cycles is determined by the readings of the temperature sensor 17 in time while stabilizing the cooling modes of the reaction chamber by the heat carrier. The longest cooling period will correspond to the optimum amount of hydrogen charged. In this regard, it is advisable to design the case 2 of the reaction chamber reinforced in case the optimum is in the region of hydrogen pressure, significantly exceeding atmospheric. In the search for the optimum pressure, it is necessary to load the amount of hydrogen into the reaction chamber, which in total will ensure the equality of the initial hydrogen loading in the prototype.

После определения оптимальных параметров устройства по давлению водорода, уточнения пороговых значений температуры включения/отключения нагревателя, пуска и отключения подачи теплоносителя, устройство охлаждают до комнатной температуры. Далее трубку 23 отключают от стендовых систем, для чего пережимают и герметизируют сваркой.After determining the optimal parameters of the device for hydrogen pressure, clarifying the threshold temperature values for turning on / off the heater, starting and stopping the flow of coolant, the device is cooled to room temperature. Next, the tube 23 is disconnected from the bench systems, for which they are pressed and sealed by welding.

Заявленное техническое решение позволяет: во-первых, вместо проблематичного порошка металлического лития, использовать легко доступные порошки гидрида лития и алюминия; во-вторых, произвести настройку режима работы устройства, в том числе на такой режим, который полностью соответствует прототипу.The claimed technical solution allows: firstly, instead of the problematic powder of lithium metal, use readily available powders of lithium hydride and aluminum; secondly, to configure the operating mode of the device, including such a mode that is fully consistent with the prototype.

После осуществления настройки устройства по загрузке водорода и другим параметрам, конструкция будет готова к серийному производству, минуя необходимость регулировок. Однако операции вакуумирования, сброса лишнего водорода или дозаправки водородом сохранятся. Так оптимальный режим работы по загрузке водородом с учетом ограничений, связанных с прочностью конструкции, может потребовать откачки даже того водорода, который изначально находится в химически связанном состоянии в виде соединения LiH.After adjusting the device for loading hydrogen and other parameters, the design will be ready for mass production, bypassing the need for adjustments. However, the operation of evacuation, dumping excess hydrogen or refueling with hydrogen will continue. Thus, the optimal operating mode for loading with hydrogen, taking into account the limitations associated with the strength of the structure, may require pumping even that hydrogen, which is initially in a chemically bound state in the form of LiH compounds.

Claims

A device for heating a coolant containing a reaction chamber with a fuel mixture of powders based on lithium, aluminum, nickel and hydrogen, a heating source of the reaction chamber, the latter being equipped with a temperature sensor and configured to heat contact with the coolant, characterized in that all lithium is loaded into in the form of lithium hydride, aluminum is loaded in the form of a metal, and a tube is introduced into the reaction chamber for preliminary evacuation and regulation of hydrogen loading, and a filter is installed at the inlet to the tube R.