Хим. генератор СО2 на грузовом приводе

Принцип действия основан на использовании силы тяжести груза, давящего на медицинский полимерный контейнер, заполненный кислотой. Отличается безопасностью, простотой и стабильностью в работе, так как величина момента силы остается постоянной.

Контейнеры подходят любые, лучше объемом от 500 мл - это нужно для устойчивости и сохранения постоянной площади пятна контакта. Контейнеры из-под физрастворов, для переливания и хранения крови, носимые мочеприемники. Эти изделия довольно прочны, выдерживают максимальное давление от 0,4 до 1 bar (ат). Удобно использовать контейнер с двумя выходами. Второй выход используется для вливания кислоты без отсоединения мешка. Некоторые контейнеры, например мочеприемники, уже снабжены обратным клапаном, что добавляет надежности.

Груз. Если в доступности нет тяжелого металлического бруска (в идеале свинцового), можно любую жесткую коробочку заполнить тяжелыми металлическими предметами. Груз не хочет стоять на мягко-жидком полимерном мешке - падает, сползает. Вариант решения этой проблемы - поместить все вместе в подходящую коробку, например, от сока, прорезав сверху отверстие по размеру груза. Стенки отверстия удерживают груз от наклона и сваливания с мешка.

На фото коробка от сока 2л, меньше не было, внутри много свободного места. Для мешка 500 мл, возможно, удобнее будет 1 л тетрапак.

Создаваемое в кислоте давление зависит от веса груза и от площади пятна контакта груза и контейнера.
Упрощенно давление P = m/S, где m - масса груза, S - площадь пятна контакта груза и полимерного контейнера.
Эта простая формула справдлива для жестких поршней в жестком цилиндре, там давление определяется площадью меньшего поршня. При давлении на мягкий полимерный сосуд зависимость гораздо сложнее. На контейнер груз давит неравномерно (в центре меньше), полимер продавливается, упругие стенки изгибаются, немного растягиваются. Короче, давление получается немного меньше расчетного. Но нам точность совершенно не нужна, главное - примерно прикинуть, достаточно ли будет груза, поделив его вес на площадь его грани, чтобы расчетное давление получалось не менее 0,05-0,1 кг/см^2 (бар, ат), в зависимости от глубины подачи СО2 в аквариум. Для инфузионного контейнера объемом 500 мл достаточно груза 5 кг. Если поставить брусок на контейнер с кислотой меньшей гранью, то давление возрастет.

Важно, чтобы площадь пятна контакта S в процессе выработки не менялась.
Для этого грань груза должна изначально полностью контачить с поверхностью полимерного контейнера. Иначе, по мере выработки кислоты и "сдувания" мешка, площадь пятна контакта будет увеличиваться, а давление падать.

Иголка в соде нужна для того, чтобы кислота поступала постепенно, небольшими дозами, а не крупными каплями.

Генератор СО2 низкого давления работает устойчиво только при некотором избыточном давлении в системе. Поэтому нужен дроссель/краник на выходе, не обязательно регулируемый, задача которого удерживать в генераторе это избыточное давление. Я использую нитку . Давление также регулируется изменением веса груза или его площади.

Останавливать реакцию можно и без перекрытия - снятием груза. Еще лучше подачу газа на ночь не останавливать, а уменьшать - уменьшением груза. Сглаживаются суточные скачки pH.

Рецептура. Раствор лимонной кислоты я делаю насыщенным. Соды сыплю примерно в 1,5 больше кислоты, с избытком. Горячую воду отмеряю в мерном стакане из расчета: на каждые 100 г кислоты 200 мл воды. Меньше половины этой воды вливаю в кислоту, активно перемешивая. Если не все растворяется - добавляю еще воды, пока вся кислота не растворится. Оставшуюся воду выливаю в соду.

Достоинства:
1. Безопасность. Малое давление - значит нет опасности разрыва, проще герметизация, крепление трубок, меньше утечки.
2. Простота. Генератор проще, чем системы под давлением, меньше элементов, трубок, клапанов, не нужен аварийный клапан, манометр, даже кран перекрытия газа не обязателен.
3. Большой объем реактивов - сосуды можно заполнять полностью.
4. Можно использовать содовую бутылку меньшего объема - в ней не нужен большой газовый буфер.
5. Можно использовать концентрированный (насыщенный) раствор кислоты.
6. Легко уменьшать (а не останавливать) подачу газа на ночь, уменьшая груз.

Недостатки:
1. Малое давление не продавливает реакторы высокого давления - диффузор, атомайзер.
2. Контейнер под грузом не опустошается до конца. Когда груз в каком-то месте касается дна, в контейнере еще много кислоты. Возможно, у более плотного-жесткого контейнера распределение веса равномернее, остаток кислоты меньше.
3. При слишком малом давлении трудно считать пузырьки - неравномерно идут. Когда идет реакция - быстрее идут, когда не идет - замедляются.

Пропорционально росту столба жидкости в содовой бутылке, падает давление. В принципе, незначительно. Можно использовать бутылку пошире, а через пару недель работы добавить вес. Но можно и нивелировать это падение давления специальным устройством трубки вроде трубки Мариотта, если не лень ее делать. Нужно, чтобы приток жидкости не зависел от растущего столба этой жидкости - не падал по мере роста столба. На практике пока не опробовал.


Изменено 14.2.16 автор oltrew

Как вариант подойдёт для начинающих.
Мне кажется, что многие недостатки такого рода аппаратов можно устранить дозированной подачей кислоты.
Вот простейший случай - используем колокол. Автодозатор закачивает расчётное количество кислоты и останавливается. Со2 заполняет колокол. Следующий цикл впрыска после растворения газа. Тут можно грубо прикинуть это время.
В качестве дозатора использовать чуть доработанный компрессор. Достаточно вклеить на забор трубку и крепёж мембраны чем нибудь изолировать. Я делал прототип такого дозатора. Работает хорошо.

В этой конструкции целое поле не паханное как сделать саморегуляцию подачи кислоты!!!
Если сделать еще один отвод газа в такой-же мешок (или два) чтоб он приподнимал груз - была-бы саморегуляция. ну то есть кислота капнула давление газа поднялось и второй мешок (назовем его газовая подушка) приподняла бы груз над кислотным мешком (ну или не приподняла а хотябы приняла на себя часть давления груза на кислотный мешок), соответственно следующая порция кислоты бы капнула только после расхода газа из газовой подушки и падении давления.
Конструкция конечно получится масштабная (займет много места), но реально очень простая в управлении и очень наглядная для понимания.

Hedin

oltrew
Какие есть идеи - во что бытовое отлить брусок из свинца паралеллепипедом?

oltrew
Какие есть идеи - во что бытовое отлить брусок из свинца паралеллепипедом?

Daxel

wyou
Не ртуть - паров не дает.

ну если oltrew не будет его 24 часа в сутки тереть в руках то ничего страшного свинец не сделает. Для пущей важности, эту свинцовую чушку можно покрыть лаком и в пакет полиэтиленовый положить - чтоб уж совсем было безопасно! ну надеюсь на ногу он никому не упадет.

А плавить он его будет один раз, и на улице (я надеюсь) так что, ужасного ничего не произойдет, со мной-же не произошло, а лет мне тогда было 11-12, топикстартеру явно больше - не накосячит!

Изменено 14.2.16 автор Lynx13

Lynx13
А плавить он его будет один раз...

Daxel
гмммм... Минздрав предупреждал...
речь идёт о доведении свинца до кипения

Lynx13
взять пластиковый контейнер с высоким бортом - на дно положить мешок с кислотой, а сверху на него поставить еще один пластиковый контейнер чуть поменьше - и в него насыпать свинцовых заготовок или песок насыпать или кирпичи положить или воды налить с сообщающимся сосудом - вот и саморегуляция уже (картинку нарисовал выше)

Lynx13
из гипсовых листов формочку сделать

oltrew
Гипсокартоновых? Не прогорит?

oltrew
Температура кипения: 1 749°C

oltrew
По первой картинке непонятно - зачем приподнимать груз над контейнером?

Daxel
гмммм... Минздрав предупреждал...

чтоб остановить подачу кислоты, пока не упадет давление газа в бутылке.
Иначе по твоему рисунку кислота будет без остановки поступать в соду - повышенный расход реагентов и неконтролируемое выделение CO2

Мужики. Мне как-то по барабану, как и чем вы будете подрывать здоровье себе и своим близким.

oltrew
Lynx13, температура кипения свинца

! Был у нас аккумуляторный завод. В саду дохли воробьи. Рабочие тоже. Свинец не выводится из организма. Доза в детстве, доза в юности и последний гвоздь в зрелом возрасте. Но готовое изделие использовать безопасно.

Про компрессор вы поняли не правильно. Я предложил компрессором не воздух качать, не газ, а кислоту. Прототип мной делался для подачи удо.

Как вариант можно рассмотреть ещё одну конструкцию. Узкая бутылка с кислотой, вокруг неё намотана катушка. На пружинке внутри висит корзинка с реагентом и магнитом. Подал напряжение - корзинка втянулась, опустилась в кислоту и началась реакция. Только сложно расчитать катушку.

oltrew
У тебя давит вес столба кислоты, а здесь вес груза.

Lynx13
Как ты расчитал вес груза?

oltrew

Предлагаемая в теме система действительно достаточно оригинальна, проста в реализации и возможно эффективна. Стоит попробовать.
В обсуждаемой системе груз необходимо делать пластичным и одновременно с удобно регулируемым весом. Как вариант можно попробовать песок или мелкий гравий засыпаемый в женский чулок. Такой груз будет равномерно давить на всю площадь контейнера с кислотой, максимально выдавливать кислоту из контейнера и легко регулируется по весу.
Или если контейнер с кислотой уложить в выокую коробку с площадью равную площади контейнера, то сверху контейнера можно уложить целофановый пакет или резиновую емкость типа резиного шара с водой с водой. Возможно, что будет еще удобней.

Изменено 14.12.16 автор kichrot

Gariman
... Самая лучшая система низкого давления - это брага.Проверенная годами и даже немного управляемая. ...

kichrot
груз необходимо делать пластичным
Как вариант песок или мелкий гравий засыпаемый в женский чулок. Такой груз будет равномерно давить на всю площадь контейнера с кислотой