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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전해조 용접. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
물분해를 이용한 용접기는 기존 용접기에 비해 가격이 비싸다. 어쩌면 전해 용접을 더 쉽게 만드는 것이 가능할까요? 이 기사에는 전해조 설계에 대한 권장 사항과 사용 팁이 포함되어 있습니다. 기사에 설명된 전해조는 양극성이며 직류 회로에 직렬로 연결된 110개의 전해 셀을 가지고 있습니다. 가장 바깥쪽 두 전극을 제외한 각 전극은 한쪽은 음극으로, 다른 쪽은 양극으로 작동합니다. 이 전해조는 강압 변압기가 없다는 점에서 앞에서 설명한 것[1,2]과 다르므로 장치 제조 비용과 무게를 줄일 수 있습니다. 생산성을 보다 쉽게 규제할 수 있지만(그림 1), 그러한 필요성은 발생하지 않았습니다. 장치 전력이 약 245kW이므로 라디에이터 없이 브리지 다이오드(D1A XNUMX개)를 사용했습니다.
우리는 총 3개의 전해조를 구축했는데, 이는 우리에게 매우 귀중한 경험을 제공했습니다. 가장 성공적인 최신 디자인과 개선 아이디어를 고려해 보겠습니다. 전극과 공기 냉각 핀의 역할을 동시에 수행하는 금속판부터 시작해 보겠습니다. 사용된 재질은 Steel 45, Steel 1 및 스테인레스 스틸이었으며 아무런 차이가 없었습니다. 판의 두께가 아무런 역할을 하지 않기 때문에 최신 모델에는 매우 얇은 철을 사용하여 전해조의 길이와 무게를 획기적으로 줄일 수 있었습니다. 약 109kW 전력의 무변압기 전해조의 경우 2개의 플레이트를 절단해야 합니다(그림 XNUMX). 모양은 팔각형 또는 원형(장치를 더 가볍게 만들기 위해)일 수 있지만 이렇게 하면 전해조의 냉각 시간이 늘어납니다.
이 전해조는 장기간 연속 작동에는 적합하지 않으며 주기적으로만 사용할 수 있습니다. 그 이유는 수증기가 형성될 때까지 전해질이 점진적으로 가열되어 버너에 들어가면 화염이 차단(소화)되기 때문입니다. 제어 방법: 전해조, 전해질 및 가스를 냉각하고 전해질 양(전극 간 거리)을 늘립니다. 그건 그렇고, 전해조의 효율은 온도가 증가함에 따라 증가하며 일부 산업 설비는 최대 95°C의 전해질 온도에서 작동합니다! [2]에 비해 플레이트에 뚫린 구멍 수가 6배 감소합니다. 발명가 R. Stasiv의 조언에 따라 플레이트에 구멍이 하나만 남게 되어 전해질의 기생 가열이 완전히 제거됩니다. 전해조를 채우는 속도는 이 구멍의 직경에 따라 다르지만 구멍이 너무 크면 전극의 유효 면적이 줄어들거나 전해질의 기생 가열이 발생합니다. 이 구멍은 둥글지 않고 모양이 있는 것이 더 좋습니다(그림 3에서는 굵은 선으로 강조 표시됨).
작동 중에 양극 역할을 하는 플레이트의 측면이 마모(산화)됩니다. 세척을 피하기 위해 산업용 장치는 황화 또는 일반 니켈로 코팅된 양극을 사용합니다. 철판이 녹슬지 않을까 걱정할 필요는 없습니다. 알칼리성 환경에서는 이런 일이 일어나지 않기 때문입니다. 알칼리(KOH 또는 NaOH)는 전해질의 일부입니다. 구매시 가성칼륨이나 나트륨, 칼륨이나 수산화나트륨, 가성소다를 요청하세요. 전극판, 특히 양극의 안전성은 전해질의 품질에 따라 달라집니다. 알칼리 농도 - 5...30%. 산업용 전해조에서는 주로 KOH가 사용되며, KOH가 없으면 NaOH를 사용했습니다. 알칼리는 깨끗해야 하며 공기 중의 이산화탄소와 접촉하여 칼륨(K)으로 변하여 손상되지 않아야 합니다.2СO3) 또는 소다(Na2СO3). 작동 중에는 알칼리도가 감소하지 않으며 증류수만 추가하면 됩니다. 증류수를 사용할 수 없는 경우 증류 큐브를 사용하여 준비합니다. 전해질이 눈에 들어간 경우 즉시 다량의 증류수로 씻어내십시오. 플라스틱 병으로 쉽고 빠르게 만들 수 있는 보호 안경에서 전해질을 사용하여 작업하는 것이 더 좋습니다[3]. 고무 개스킷(그림 4)은 전기분해조의 기능을 수행합니다. 우리의 경우에는 110개의 부품이 필요했습니다. 첫 번째 전해조의 경우 가위로 자릅니다. 두 번째 전해조의 개스킷은 선반에서 (한 번에) 절단되었습니다. 세 번째로는 가황으로 만든 고리를 사용했는데, 이것이 가장 경제적인 방법이다. 개스킷의 두께에 따라 장치의 용량이 결정되고 이에 따라 전해질 보충 횟수가 결정됩니다. 우리는 링 두께를 2mm에서 5mm까지 시도했지만 큰 차이를 느끼지 못했습니다. 가장 경제적인 개스킷은 정사각형 단면이지만 배기가스의 높은 압력을 달성하기 위해 사용하지 않았습니다. 산업 설비에서는 고효율을 달성하기 위해 가스 형성 에너지만으로 추가 비용 없이 압력을 200기압 이상으로 높입니다. 우리는 현대적인 방법을 사용한 전기분해의 효율성이 100%를 초과한다는 보고를 여러 번 보았습니다.
극단 전극은 나머지 전극과 다릅니다. 이 제품은 타이를 사용하여 모든 플레이트와 개스킷을 하나의 패키지에 고정하는 두 개의 두꺼운(8~10mm) 강철 플레이트입니다. 플레이트 중 하나는 음극 역할만 하고 다른 하나는 양극 역할을 합니다. 범용 탱크를 부착하기 위해 플레이트 중 하나에 구멍이 뚫려 있습니다(그림 5).
이 탱크는 전해조의 또 다른 특징입니다(그림 6).
이는 필러 넥, 가스 리시버, 폼 트랩의 역할을 하며 단순히 장치 작동에 필요합니다(그림 7). 여기서 a) 전해질을 채우고 물을 추가합니다. b) 초과분을 배출하는 단계; c) 농도 균등화; d) 일하다; d) 배수).
버블러로 작동되는 전해조를 끄는 경우 냉각 가스가 버블러에서 액체를 끌어당기므로 탱크 뚜껑을 즉시 푸는 것이 좋습니다(그림 7에는 표시되지 않음). 전해조 작동 중에 고농도 알칼리가 탱크에 모이고, 보충 시 증류수로 안전하게 용해됩니다. 무변압기 전해조는 전기 네트워크로부터 갈바닉 절연이 없기 때문에 매우 위험하다는 점을 명심해야 합니다. 전해조 타이는 스터드 4개와 너트 8개로 구성됩니다. 긴 볼트 4개를 사용할 수도 있습니다. 우리는 스터드에 폴리 염화 비닐 튜브를 놓고 너트 아래에 강철 와셔와 "조각사"를 놓았습니다. 스터드의 길이는 압축된 상태의 모든 개스킷과 플레이트의 두께에 따라 달라집니다. 너트용 절연 개스킷 8개(그림 7)는 내구성이 있는 플라스틱으로 제작되었습니다. 유지 관리 중에 장치를 뒤집어야 하기 때문에 다리 XNUMX개 기능을 수행합니다(그림 XNUMX).
보호되지 않은 전기분해 버너가 꺼지면 수소와 산소의 화학양론적 혼합물(2:1)이 폭발합니다. 물 속에서 물-산소 불꽃은 뜨거운 탄소(흑연)가 있을 때만 연소되므로 장치를 끄기 전에 버너를 물에 담가서 끄는 것이 좋습니다. 버너 내부의 화염 소화기는 수소의 점화 에너지(열)가 15배 적고, 화염 전면의 전파 속도가 기존 가연성 가스보다 8배 더 빠르기 때문에 작동하지 않는 경우가 많습니다. 수소 화염의 방사는 10배 적고 점화 온도(열과 혼동하지 말 것)가 더 높기 때문에 화염 방지기는 강력한 방열판이어야 합니다. 이러한 화염 방지 장치는 원추형 스트라이커를 사용하여 버너의 금속 본체에 단단히 고정되는 얇은 구리선(바니시 없음)으로 만들 수 있습니다. 그들은 또한 물이나 등유를 채우는 물개(버블러)를 사용하고 가스 파이프라인을 차단합니다. 최고의 가스 파이프라인은 의료용 점적기의 투명한 튜브입니다. 버블러는 9리터 용량의 플라스틱 병(그림 0,5)으로 만들어집니다.
더 많은 전기분해 가스를 얻으려면 전압이 아닌 전체 전극 면적을 늘리십시오. 최고의 전해조의 전압 범위는 셀당 1,7~2,6V입니다. 큰 전해조를 만들 수 없다면 두 개 이상의 작은 전해조를 만들어 병렬로 연결해 함께 작동하세요. 처음에 우리의 전해조는 공화당 TV(1991)에서 내연 증기 기관을 시연하기 위한 목적으로만 제작되었습니다. 숙련된 가스 용접공이 물-산소 화염의 용접 성능을 연구하도록 배정되었습니다. 기쁨을 감추지 못한 채 전문가는 장치가 너무 많은 산소를 생성하므로 프로판과 같은 가연성 가스 또는 가연성 액체 증기와 같은 탄화수소 연료를 추가해야 한다고 즉시 판단했습니다. 동시에, 유리 수소는 연소 과정을 크게 가속화하여 화염 온도를 높입니다. 전해조의 잠재 고객 중 한 명(보석상 M. Kanaev)은 그의 선배 동료들이 전해조 가스를 메틸 알코올, 휘발유 또는 가솔린을 통해 통과시키고 이 기술을 가장 엄격한 기밀로 유지한다고 보고했습니다. 카바이드와 산소 실린더가 필요하지 않은 가스 용접에 대한 소문이 사람들 사이에 있습니다. 아마도 이 전설적인 가스 용접은 탄화수소 연료를 첨가한 전기분해 용접일 것입니다. 옛날 옛적에 전기 아크 용접이 널리 도입되기 전에는 전해 용접이 산업가들을 완전히 만족시켰습니다. 오늘날 강과 늪에서 오래된 탱크를 추출할 때 가장 놀라운 것은 녹슨 철을 배경으로 한 반짝이고 균일한 이음새입니다. 이것이 전해조의 작업입니다. 우리는 전해조에 실망한 사람을 아직 만나지 않았으므로 결론적으로 전망에 대해 몇 마디 말씀 드리겠습니다. 오늘날 전해조를 사용하여 수소와 산소를 생산하는 것은 가장 비용이 많이 듭니다. 그러나 가스 장비가 없고 고품질의 용접 작업과 특별한 화염 순도가 요구되는 전해조의 대체품을 찾는 것은 어렵습니다. 원자수소(H)와 오존(O)을 생산하는 기술이 등장한 이후3)가 동일하면 오존 발생기를 사용하여 버너 에너지를 높일 수 있습니다. 용접 영역의 압력을 높여 온도를 높일 수도 있습니다. 가스 사이클론(와류관)을 사용하여 수소와 산소를 분리할 수 있습니다. 의학의 경우 소위 플라즈마 메스를 만들 수 있습니다. "불타는 물"의 사용 범위는 오늘날 상상하는 것보다 훨씬 넓을 수 있으므로 잡지 독자들이 직접 전해조를 실험하고 경험을 공유하도록 초대합니다. 문학 :
저자: I.P. Oleinik, Yu.I. 수염
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01.05.2024 지구 자기장에 대한 우주 쓰레기의 위협
01.05.2024 벌크 물질의 고형화
30.04.2024
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