Самотёчный генератор CO2

Всем добра!
Решил попробовать подать CO2 в свой аквариум, стал искать варианты, главное условие: недорого и безопасно.
Несколько дней изучал конструкции всех существующих "самопальных" генераторов CO2, и "родил" самотёчный генератор CO2.
На авторство не претендую, уверен подобный велосипед уже изобретен, но "дошёл" до него я сам. Огромное спасибо всем кто принимал активное участие в обсуждении, а так-же за конструктивные замечания и советы отдельно Дамир184 и oltrew!

в реале примерно так
Опытный образец отработал 10 дней с выключениями на ночь.
И среднесуточной подачей 1 пуз./сек. 12 часов в день.

Ингридиенты:
50гр. лимонки + 100мл.воды
60гр. соды + воды на глаз ~5 мм. выше слоя соды

Запуск: после помещения соды и кислоты по ёмкостям, нужно закрыть регулятор пузырьков (или если установлен дополнительный кран для перекрывания газа). и потихоньку сдавливать кислотную бутылочку до тех пор пока кислота не попадет в соду. Как только кислота попадёт в соду, пойдёт реакция и система заработает. При этом в системе появляется небольшое давление, в этот момент нужно открыть кран/регулятор подачи пузырьков и выставить нужную подачу пузырьков. В течении 15-20 минут контролировать процесс запуска пока система не стабилизируется. Когда высвободившийся газ кончится, откроется обратный клапан (ОК) и новая порция кислоты попадет в соду - реакция возобновится, и так будет до тех пор пока кислота в верхней бутылке не кончится.

Важно:
Чтобы система работала стабильно: расстояние(высота) между бутылками (уровнями растворов в бутылках) должна быть больше или равна глубине на которую опущен распылитель в аквариум умноженное на два. (H2>=H1*2) Возможно что формула расчета высоты не верная, но я придерживался её и у меня всё работало!

Во время работы (пока не закончились реагенты) нельзя полностью надолго открывать кран регулировки пузырьков - система пойдет в разгон!

Чтобы генератор хорошо и стабильно работал, рекомендуется при каждой перезаправке генератора промывать обратный клапан из содовой бутылки водой (чтобы лепестки не слипались).

Коментарии к конструкции:
У обратного клапана в кислотной бутылке 2 задачи: не дать кислоте попасть в трубку идущую в аквариум и сохранить избыток давления для подачи очередной порции кислоты когда в содовой бутылке давление станет ниже.

Тройник в содовой бутылке нужен для того чтобы ОК на подаче кислоты запирался от возрастающего давления СО2 напрямую, а не через иглу в соде.

Кончик иглы в растворе соды подрезан и сплющен плоскогубцами - чтобы кислота подавалась мизерными дозами.

Если у вас тумба позволяет разместить емкости большего размера чем мои, используйте для кислоты 0,5л., а для соды 1л. бутылки из под газированных напитков, при таких объемах расчетный срок одной зарядки должен быть 3-4 недели при 1 пуз/сек по 12 часов в день и отключении на ночь.

Изменено 26.2.16 автор Lynx13

oltrew
Воды избыток в зоне реакции (на 38% больше, чем необходимо).

необходимо для чего?
Реакция все равно пройдет.

я к этой концентрации пришел из-за двух зайцев:
1) реакция не такая бурная. проходит медленно, и более растянута по времени в следствии чего нет резких скачков давления. Ты ведь сам предупреждаешь что резкие скачки это плохо - от них нестабильность подачи пузырьков...

2) при более концентрированной кислоте ОК залипает до того как кончится кислота в бутылке, а у меня на правильной работе этого ОК построена вся суть генератора!

Изменено 25.2.16 автор Lynx13

Lynx13
необходимо для чего?

Для растворения (удаления) образующегося цитрата натрия.

Ну да, неравномерность пузыряния есть. Чуть больше - чуть меньше равномерности - несущественно это. Не стоит ради этой кратковременной равномерности уменьшать общее время работы (меньше кислоты) или равномерность на протяжении всего периода работы.

Что-то я залипания клапанов не наблюдал. И этот генератор не вокруг клапанов построен. Вполне возможно, что будет работать вообще без клапанов, как говорил Дамир184. Роль клапана в соде играет столб кислоты. Единственно - может загазовываться трубка, но это лишь приведет к необходимости поднимать немного выше кислотную бутылку и делать кислотную трубку потоньше. В более тонкой трубке пузырьки не всплывают, поток кислоты будет выдавливать их в соду.

Lynx13, наконец переписал шапку и картинка нормально вставлена. Это хорошо.
Пройдусь по обновлениям.
1. Косой тройник как в китайских системах убери. Уже описывал вред от него на стр.5. Тем более без обратного клапана - это вообще не рабочий вариант - кислота будет капать через него на раствор соды сверху. Кислота ж не дурная переться вниз под раствор, если сверху дырка есть.
2. Иголка тоже не обязательна, и без нее работает. Она дает более плавную подачу, но создает дополнительное сопротивление и дополнительную проблему с герметизацией - сложно герметично прицепить ее к жесткой трубке. Плющить кончик иглы - вообще фанатизм. Пищевая кислота не химически чистая, там какие-то соринки бывают и они могут забить слишком узкий проход. Пробовал с инсулиновыми иглами - в кислоте через время забиваются, не знаю чем - может соринками, а может окисляется металл.
3. Формула (важная?) тоже лишняя и некорректная. При наличии компенсирующей трубки (а на схеме она есть) высота между бутылками НЕ ЗАВИСИТ от столба воды в аквариуме. Если придерживался формулы и все работало - это не доказательство правильности формулы. Доказательство: если не придерживаться формулы, то не будет работать. Но ведь оно работает и без формулы. А при достаточно больших сопротивлениях (иголки, клапана) и по формуле работать не будет.
4. Лишняя вода - лишняя. Достаточно лимонка:вода 1:2. Расчет в начале стр.2. Я раствор кислоты делаю концентрированный а оставшуюся воду выливаю в соду.
5. Обратный клапан в кислотной бутылке. Есть сомнение - нужен ли он вообще?
Предотвратит попадание кислоты в аквариум при падении бутылки - да, но это исключительный случай. Тогда и на содовую надо какой-то предохранительный механизм на случай падения придумывать. А вот сохранять избыток давления - вред, причем не исключительный, а постоянный. Генератор самотечный, а не под давлением. Зачем же в кислоту нагнетать давление? Этот вред вот в этой выделенной лиловым фразе проявляется:

Lynx13
Во время работы нельзя полностью надолго открывать кран регулировки пузырьков - система пойдет в разгон!

Я тоже пришел к такому выводу пару дней назад. Но не то что надолго, а даже кратковременно нельзя открывать и даже приоткрывать краник. После некоторых мысленных экспериментов стало понятно, почему у меня разгонялось давление. У меня дроссель - нитка. Пока подбирал нужную подачу, добавляя количество ниток (сейчас 4), переставлял зажим и газ пару секунд шел свободно. При этом увеличенное давление в содовой бутылке передавалось в кислотную, где оставалось запертым, назад выйти не могло. При зажиме дросселя давление в соде от реакции опять становилось больше, чем в кислоте. При каждом последующем открытии ниточного дросселя (или краника - без разницы) давление в системе росло. Обратный клапан перед кислотой - ловушка для давления. Она ловит все максимумы и сохраняет их в кислотной бутылке, разгоняя систему. За этим клапаном глаз да глаз нужен. Может проще без него?

Изменено 26.2.16 автор oltrew

Кислота ж не дурная переться вниз под раствор, если сверху дырка есть.

На кислоту действует сила гравитации. Никакой другой силы там нет чтоб заставить кислоту вверх потечь.

дополнительную проблему с герметизацией - сложно герметично прицепить ее к жесткой трубке.

никаких проблем - либо переходником от капельницы, а если без тройника то можно инсулиновый шприц надеть на ОК.
кстати делал один опытный образец - вырвал иглу из инсулинового шприца плоскогубцами - получилось маленькое такое отверстие, но подача кислоты больше требуемого - отказался от него.

Формула (важная?) тоже лишняя и некорректная.

Я написал что формула возможно не правильная - но лично у меня не хочет работать если высота между бутылками меньше чем по формуле...

4. Лишняя вода - лишняя. Достаточно лимонка:вода 1:2. Расчет в начале стр.2. Я раствор кислоты делаю концентрированный а оставшуюся воду выливаю в соду.

Ну и меня концентрация кислоты именно 1 к 2. Смысл оставшуюся воду лить в соду - она там как ты пишешь лишняя.

А вот сохранять избыток давления - вред, причем не исключительный, а постоянный

Я уже думал заменить ОК в кислоте на кусок автомобильного высоковольного провода от свечей зажигания - пока не попался под руку. Провод пропускает газ, жидкость нет - то что надо.

Обратный клапан перед кислотой - ловушка для давления. Она ловит все максимумы и сохраняет их в кислотной бутылке, разгоняя систему. За этим клапаном глаз да глаз нужен. Может проще без него?

может быть и без него - как найду кусок провода подходящего, попробую с ним.

Вообще по поводу ОК в кислотной бутылке я думаю вот-что: Максимумы давления в кислотной бутылке меньше чем давление в содовой бутылке. Если в содовой бутылке будет недостаточно давления чтобы продавить диффузор (например рябину или керамический), регулирующим краником открывая больше подачу газа автоматически можно выставить повышенное давление в кислоте тем самым задать больше рабочее давление в соде. Если потом краник не вертеть - давления в бутылках со временем уравновесятся и система будет работать на большем давлении и продавливать диффузор тугой.
Это лично моё теоретическое ИМХО - нужно проверять опытным путем.

Изменено 26.2.16 автор Lynx13

Lynx13

Решил подробно написать как, по моему мнению, это работает. И ответить на часть вопросов, заданных и не заданных.
1. По давлению. Давление в кислоте = давлению уровня воды в акве + давление на продавливание диффузора. Не нужно искусственно повышать, понижать. Прелесть системы именно в том, что она сама набирает необходимое давление. Столько сколько нужно, ни больше, ни меньше. Снизится уровень воды в акве, снизится давление в кислоте. Начнёт забиваться распылитель, начнёт расти давление СО, чтобы его продавить. Соответственно поднимется и в кислоте. Нужно будет 1 атм. Наберёт и столько. Корректней систему называть генератор не низкого, а необходимого (оптимального) давления.
2. При полностью открытом кране подачи СО, давление в кислоте и в соде выравнивается, и кислота под действием силы тяжести начинает течь без ограничения. Отсюда разгон.
3. Самое интересное происходит не в кислоте, там всё понятно, а изменения давления в соде, на конце иглы с полуприкрытым краном. Со стороны кислоты давление на конце иглы зависит от давления в кислоте (необходимый и достаточный оптимум при котором газ идёт в акву ) + давление разности высот кислота – сода. Для удобства это давление можно считать константой. Кислота с иглы идет в соду до тех пор, пока это давление выше давления в соде. После того как давление в соде выравнивается с давлением на конце иглы, подача кислоты прекращается. Т.к. выделение СО продолжается еще некоторое время, давление в соде нарастает ещё выше, и уже не кислота идёт из иглы в соду, а сода вытесняя кислоту идёт в иглу. Как много? И от чего это зависит? Зависит это от двух факторов. Сколько ещё выделится СО после выравнивания давлений, и от давления кислоты на конце иглы. Давление кислоты зависит от высоты кислотной бутылки, а избыток СО от сечения иглы и концентрации кислоты. Сильно уменьшить сечение иглы и использовать концентрированную кислоту сложно, кислота получается вязкой и очень тонкая игла забивается. СО из соды через кран постепенно уходит в акву и как только давление в соде сравняется с давлением на конце иглы в соду придёт следующая порция кислоты. Клапан между содой и кислотой оправдан только в случае, когда высота между содой и кислотой очень мала, а кислота подаётся через очень большое сечение, при высоких бросках давления в соде появляется риск попадания раствора соды в бутылку с кислотой.
4. Равномерность подачи газа. Строго говоря, она зависит от разности давлений с двух сторон крана подачи газа. Давление на выходе из крана равно давлению в кислоте и на выходе диффузора. Как было написано выше это константа(почти). Максимальная разность давлений с двух сторон крана при макс давлении в соде. Очевидно, она зависит от бросков давления в соде. Это рассмотрели выше. Минимальная разность давлений зависит только от высоты кислотной бутылки. Чем ниже бутылка, тем меньше эта разница. И если добиться очень невысоких бросков давления при очень маленькой разнице давлений с двух сторон крана, очень сложно отрегулировать нужную подачу газа, и чем больший расход газа вам нужен, тем сложнее это сделать. А если бутылка достаточно высоко, и расход газа не очень большой, через какое-то время система самостабилизируется, буквально после ухода нескольких пузырьков газа на микроизменение давления на конце иглы продавливается мизерное количество кислоты выравнивающая давление. Давление в соде становится постоянным = давлению кислоты на конце иглы.
Писал же уже к черту все обратные клапана. А тройник в бутылке с содой только добавляет нестабильности. Происходит следующее. После открытия клапана, кислота заполняет трубку подачи и иглу. После роста давления до срабатывания клапана, на участке от тройника до конца иглы кислота продолжит поступать в соду, её ничего не сдерживает, продолжая наращивать лишнее давление. Фу как много написал.

Дамир184
Корректней систему называть генератор не низкого, а необходимого (оптимального) давления.

Тогда уж и газ, подаваемый в аквариум, корректней называть СО2, а не СО, как Вы его называете

Lynx13
На кислоту действует сила гравитации. Никакой другой силы там нет чтоб заставить кислоту вверх потечь.

Во-первых эта сила передается в жидкости во всех направлениях, в том числе вверх (закон Паскаля).
Во-вторых, на раствор соды тоже действует сила гравитации. Когда высота столба раствора соды превысит высоту тройника, кислота потечет через тройник. Если точнее - нужно еще учитывать сопротивление иглы и плотности растворов.

Инсулиновый шприц надо еще поискать со съемной иглой. На обычный другую иголку не насадишь.

Lynx13
Ну и меня концентрация кислоты именно 1 к 2. Смысл оставшуюся воду лить в соду - она там как ты пишешь лишняя.

Если кислота 1 к 2, то ничего в соду лить не нужно. У меня кислота насыщенная примерно 1 к 1. Вода остается, вот ее - в соду.

Lynx13
Максимумы давления в кислотной бутылке меньше чем давление в содовой бутылке.

Я тоже так думаю, теоретически. Но генератор разгоняется. Почему - непонятно. Грешу на компенсирующую трубку с клапаном. Сейчас на кислотной трубке поставил 2 клапана, назад кислота точно не продавливается - был бы виден газ в трубке. Дроссель вообще не трогаю, но генератор разгоняется. Стравливаю обе бутылки, а через какое-то время они опять плотно надутые, едва продавливаются пальцем. Пока на ночь перекрыл компенсирующую трубку. Загадка.
Завтра еще посмотрю - может выход в фильтр закупорился-заржавел.. требует большого давления.

Дамир184, предлагаю подумать над вопросом: Что происходит с давлением в системе при перекрытии выхода газа? Ответ очевиден.
А при частичном перекрытии - сопротивлении подаче газа (длинная трубка, диффузор, иголка)?

Изменено 26.2.16 автор oltrew

Daxel
корректней называть СО2

Каюсь, виновен.

oltrew
А при частичном перекрытии

Что-то торможу. Вопрос не понял. Со стороны большего давления газ пойдет в сторону меньшего, до выравнивания давлений. Кажется, ответ очевиден.

oltrew
Инсулиновый шприц надо еще поискать со съемной иглой. На обычный другую иголку не насадишь.

инсулиновый шприц целиком без проблем одевается на носик ОК

Дамир184
oltrew
Ребята, вы советуете убрать ОК из содовой бутылки. И даже убрать иглу из соды.
При таком раскладе не кажется вам, что из-за пониженного давления в кислоте - начнёт засасывать соду в кислотную трубку? Даже если не дотянет соду до кислотной бутылки - то она прореагирует с кислотой прямо в трубке и получившимися пузырьками образует воздушную пробку?

Lynx13, надо пробовать. В тонких трубках пузырьки не всплывают, особенно в вязкой кислоте - так и стоят прилипшие. Я использую стержни от гелевых ручек 4,2 мм. Но чем тоньше, тем больше сопротивление. Например, в открытой иголке шприца кислота под собственным весом не вытекает, вода - в зависимости от диаметра иголки, из тонкой тоже не вытекает. Т.е. придется увеличивать высоту подъема кислотной бутылки на высоту иголки. Я думаю, клапан в соде все-таки нужен. Это Дамир184 считает, что все вообще клапана нужно убрать.

Дамир184
Вопрос не понял. Со стороны большего давления газ пойдет в сторону меньшего, до выравнивания давлений. Кажется, ответ очевиден.

При перекрытии выхода газа давление будет расти пока не прорвет. Это очевидно. Так что перекрывать выход газа и без клапана и при наличии клапана в компенсирующей трубке ни в коем случае нельзя!
При частичном перекрытии-уменьшении выхода газа ответ не так очевиден. Ты считаешь, что давление сбалансируется на уровне необходимом для продавливания диффузора или другого препятствия. Я же в этом не уверен. Мне кажется, давление будет расти, только медленнее, чем при полном перекрытии. Расти до более высокого значения, чем необходимо для продавливания. Я рассматриваю систему с клапанами - и перед кислотой, и перед содой - там нет механизма уменьшения давления в кислоте - только через слив кислоты в соду. Разница только количественная, но это количество может быть неприемлемым - разорвет что-нибудь или сорвет трубку. Я с опаской наблюдаю, как прямоугольная толстостенная бутылка становится круглой и не продавливается пальцем. Довольно опасная система получается.

Проверил выход газа - иголка в мочалку. Оказалось, ртом не продавливается. Шприцом продавливается при давлении 0,5-1 ат. Вот и причина разгона давления. Причем иголка раньше пропускала нормально - она там уже полгода стоит, а может и больше. Или коррозирует металл или забивается чем-то.

oltrew

При перекрытии выхода газа давление будет расти пока не прорвет. Это очевидно.

Ну нафига я столько писал о работе генератора. Ты хоть прочитал? При перекрытии выхода газа давление в соде подрастёт, кислота перестанет поступать в соду и реакция прекратится. Уже вроде разжевал, как работает. До этого написал, что проверил, работает хорошо и без проблем. И что каждый лишний элемент снижает надёжность и стабильность работы любой системы.
Есть старенький анекдот. Приходит женщина в ателье и заказывает ночнушку 6м длинной. Портной - нафига такая. Женщина - у меня муж научный работник, ему важен процесс поиска, а не результат.
Продолжай экспериментировать со стаканами Мариотта, клапанами, кислотой высокой концентрации, низкой установкой банки с кислотой, нитками, и 6-и метровыми ночнушками. Мне, старому козлу, нравится, когда ночнушка чуть прикрывает или совсем нет. Как написал выше у меня есть рабочий без клапанов генератор СО. Я поучил, что хотел и эта тема больше мне не интересна. Lynx13 обратился в личку, вот я и откликнулся. Тему покидаю.

Изменено 27.2.16 автор Дамир184

Дамир184
При перекрытии выхода газа давление в соде подрастёт, кислота перестанет поступать в соду и реакция прекратится.

С чего бы ей прекращаться? Газ выходит через регулятор пузырьков на схеме и попадает в кислотную бутылку, давление там растет и кислота поступает снова. И так - пока не разорвет.
Ты наверно имел в виду, если перекрывать подачу газа регулятором пузырьков (краником). Краник обычно лучше не трогать, особенно в этой системе с медленным откликом. Настроить подачу и не трогать. Выход газа - имеется в виду выход газа из генератора в аквариум - там нельзя ставить электромагнитный клапан или перекрывать другим способом.

Изменено 28.2.16 автор Daxel

oltrew

электромагнитный клапан или запорный кран подачи СО2 нужно ставить на выходе из содовой бутылки, до регулятора пузырьков.

Тоже плохая идея. Краник желательно оставлять под давлением, если нужна его стабильная работа. Но даже, если перекрывать непосредственно перед тройником, то получаем ежедневный подсос давления из кислотной бутылки и ежедневное испытание клапана в соде пропустит-не пропустит.
Если уж перекрывать, то лучше перекрывать компенсирующую трубку. Из содовой бутылки через краник газ спускаться будет долго и не произойдет подсоса воды из аквариума даже если перед аквариумом нет обратного клапана или он пропускает.

oltrew
перекрывать компенсирующую трубку

бред. генератор будет ещё до утра работать пытаясь сравнять давления в кислотной бутылке с содовой, так еще и утром не стартанёт.


Изменено 29.2.16 автор Lynx13

Lynx13, непонятны сомнения. Утром давление в кислотной будет такое же как в содовой +столб кислоты - быстро пойдет реакция. По какой причине может утром не стартануть?

Изменено 29.2.16 автор oltrew

oltrew

Даже если утром стартанет нормально, то при выключении (перекрытии компенсирующей трубки) работать будет очень долго, что не есть гуд.

Изменено 3.3.16 автор Lynx13

Поудалял все лишние детали. Сейчас вот такая минимальная схема с компенсатором работает:

Высота поразительно маленькая, буквально см 5. Дроссель в содовой - инсулиновая иголка. Только зря ее обрезал - надо было лишь притупить.
С такой широким дросселем предвижу недостаток - по мере изменения столбов раствора будет заметно падать производительность.

oltrew

Что заставляет кислоту капать в соду, когда давления в бутылках уравняются через компенсирующую трубку?
Перепад высоты небольшой + сопротивление ОК и трение кислоты о трубку (капиллярное натяжение) реакция затухнет и генератор встанет.

Изменено 6.3.16 автор Lynx13

oltrew
Дроссель в содовой - инсулиновая иголка

дроссель в содовой бутылке не нарисован, только в кислотной!

Перепад высоты небольшой, но достаточный. Если мало - поднять недолго. Суть - компромисс между высотой и стабильностью. Чем тоньше дроссель на выходе из соды, тем стабильнее и равномернее работает генератор, но тем выше нужно поднимать бутылку с кислотой.
Краник на выходе конечно был бы не лишний, но подкупает минимум соединений. Получается соединение - только тройник. Осталось купить тройник как на фото внизу и все - забыть проблемы с герметизацией при любом давлении.


Дроссель на выходе кислоты - а зачем еще один? Одного дросселя в кислоте достаточно для предотвращения быстрого перетока кислоты. Если поставить узкую иголку, то это дополнительное сопротивление и (грубо) на длину этой иголки придется увеличивать высоту подъема кислотной бутылки.

Изменено 6.3.16 автор oltrew

Lynx13
при выключении (перекрытии компенсирующей трубки) работать будет очень долго, что не есть гуд

Так это и есть гуд - не останавливать подачу СО2 на ночь, а замедлять.

Для "тонкой" регулировки высоты удобно использовать старые аудиокассеты - наконец-то нашел им применение

В бутылку с кислотой напихал немного свинца для устойчивости.

oltrew
не останавливать подачу СО2 на ночь, а замедлять.

ну если надо замедлять то да. а мне надо останавливать полностью