Gasogen

Generatorul de gaz sau generator de gaz este un dispozitiv capabil să producă gaz pornind de la o masă solidă .

De exemplu, generatorii de biomasă colectează gazul produs de excremente și alte materiale biologice pentru a-l utiliza în diverse aplicații, cum ar fi încălzirea casnică .

Cei mai cunoscuți gazogeni din motive istorice sunt cei cu gaz slab, care constau din arzătoare speciale în care o cantitate insuficientă de oxigen este furnizată combustibilului solid ( cărbune , cocs sau pur și simplu lemn ), ceea ce duce la formarea moleculelor de monoxid de carbon . . Monoxidul de carbon poate fi oxidat în continuare, ducând la formarea dioxidului de carbon . Efectul vaporilor de apă care se generează în timpul arderii și trece prin cărbunele incandescent , determinând eliberarea unui amestec numit gaz de apă , care este combinat cu ceilalți produse de ardere (numite la nivel global gaze gazoase), de asemenea, contribuie la compoziția slabului gaz. aer ). Prin urmare, gazul slab este compus din gaz de apă și gaz de aer și este un amestec de monoxid de carbon , dioxid de carbon , azot și hidrogen și constituie un combustibil economic, dar cu o putere calorică redusă .

Compoziție și transformări

Un generator tipic de gaz constă dintr-o cameră cilindrică din tablă înaltă de 1-2 metri cu un diametru de 50 sau 70 de centimetri acoperit în interior cu refractar. La bază există un grătar în formă de con pe care este așezat combustibilul și prin care este introdus aerul. Este utilizat pentru producerea gazului de aer și a gazului de apă . Odată ce a început arderea, se observă că în partea de lângă grătar are loc arderea completă:

$C+O_{2}\to CO_{2}$ ${\ displaystyle C + O_ {2} \ la CO_ {2}}$ $C + O_2 \ până la CO_2$

$(\Delta H=-405,848\;kJ)$ ${\ displaystyle (\ Delta H = -405.848 \; kJ)}$ ${\ displaystyle (\ Delta H = -405.848 \; kJ)}$

Deoarece reacția este exotermă, se va atinge o temperatură de 1200-1250 ° C; dioxidul de carbon format trece în stratul superior de cocs și reacția are loc:

$CO_{2}+C\to 2CO$ ${\ displaystyle CO_ {2} + C \ to 2CO}$ $CO_2 + C \ la 2 CO$

$(\Delta H=158,992\;kJ)$ ${\ displaystyle (\ Delta H = 158.992 \; kJ)}$ ${\ displaystyle (\ Delta H = 158.992 \; kJ)}$

La temperatura de 900 ° C se întâmplă că echilibrul este aproape tot deplasat spre dreapta, deci avem doar prezența CO, chiar dacă rămâne 2-3% din CO2, reacția finală va fi:

$2C+O_{2}\to 2CO$ ${\ displaystyle 2C + O_ {2} \ to 2CO}$ $2 C + O_2 \ la 2 CO$

$(\Delta H=-244,764\;kJ)$ ${\ displaystyle (\ Delta H = -244.764 \; kJ)}$ ${\ displaystyle (\ Delta H = -244.764 \; kJ)}$

Utilizare în motoare cu ardere internă

Mașina lui Ilario Bandini echipată cu un generator de gaz.

Tractor cu generator de gaz pe lemne.

Comisia prezidată de Pericle Feretti, care avea scopul de a constata validitatea aplicării generatorului de gaz de lignit pe bărcile de pescuit italiene din Porto Santo Stefano .

Echipamentele de generare a gazelor slabe au fost folosite pentru a produce un substitut de benzină pentru utilizarea în motoarele cu ardere internă. În diverse documentare și filme din Al Doilea Război Mondial , camioanele sau mașinile sunt văzute echipate cu generatorul de gaz montat de obicei în partea din spate a vehiculului. În Italia, acest dispozitiv a fost folosit și pentru alimentarea motoarelor unor vagoane , în acest caz generatoarele de gaz erau amplasate într-un compartiment special accesibil din exterior, dar izolat de restul părții interne a vagonului. În timpul celui de-al doilea război mondial au existat și autobuze pentru transportul public (de exemplu la Roma ) cu gazificatorul plasat în spate.

Conversia în gaz slab a unui motor comun pe benzină a presupus următoarele operațiuni: ^[1]

reducerea raportului de compresie în cilindri prin ridicarea chiulasei (de obicei 6: 1) din cauza numărului mic de octanici, a temperaturii ridicate care a provocat ușor lovirea;
lumânări mai reci pentru a disipa mai multă căldură;
modificarea raportului stoichiometric aer / combustibil de la 14,7: 1 cu benzină la 1: 1;
înlocuirea carburatorului cu un mixer adecvat;
adăugarea unui aspirator pentru a aduce combustibilul la motor în timpul fazei de pornire;
adăugarea de filtre și condensatoare pentru a elimina cenușa și vaporii de apă.

În ciuda acestor ajustări ale motorului, vehiculul modificat avea numeroase puncte slabe:

putere redusă. Se estimează că puterea energetică furnizată de gazogen nu a depășit 6,7 kJ / kg , mult mai mică decât benzina, care este de aproximativ 44 kJ / kg;
autonomie redusă cu opriri frecvente pentru a reumple lemnul;
dezechilibrarea maselor datorită poziționării externe și extreme a cazanului;
pericol termic (arzător) și chimic (inhalarea monoxidului de carbon este otrăvitoare);
reziduuri abundente din arderea lemnului cu costuri aferente curățării arzătorului și eliminării cenușii.

Date referitoare la modelul de generator de gaz pe bază de lemn, Roma, asamblate de compania Alfa Romeo la începutul anilor cincizeci: ^[1]

cost: 12 000-15 000 ₤ ;
randament: 1 CV · h ^[2] cu 0,80 kg de lemn uscat;
consum: 1 litru de benzină echivalează cu 2,5 kg de lemn.

Având în vedere autarhia combustibililor din Italia, a fost adoptată în 1938 o lege care impunea uzina de gaz tuturor serviciilor de autobuze publice, municipale și non-municipale. ^[1] Regimul a încercat să dezvolte astfel de aplicații și în domeniul navigației cu motor, pentru a favoriza dezvoltarea pescuitului. În acest sens, în 1942 a fost organizat un experiment care a avut ca scop stabilirea valabilității aplicării generatorului de gaz de lignit pe bărcile de pescuit italiene. Testul a avut loc la Porto Santo Stefano pe Monte Argentario sub supravegherea lui Pericle Ferretti, un om de știință de renume internațional și director al Institutului Național al Motorului și s-a încheiat cu un rezultat pozitiv. Barcile de pescuit italiene ar fi putut astfel folosi noul combustibil la un cost de câteva zeci de mii de lire. ^[3]

Chiar și în Spania francistă , din cauza embargoului petrolier asupra regimului de către Statele Unite până la începutul anilor 1950 , au fost adoptate sisteme pe gaz, nu prin intermediul cazanelor fixe ca în Italia, ci cu cărucioare de apendice atașate la mașinile pe care se afla un arzător conectat la motor prin intermediul furtunurilor: dispunerea neobișnuită combinată cu masa gravitațională a remorcii și starea precară a unor drumuri cu curbe de rază strânsă au cauzat deseori răsturnarea aparatului neobișnuit.

Utilizare în motoare cu ardere externă

O utilizare specială a generatorului de gaz se găsește în locomotivele cu abur proiectate de Livio Dante Porta , care a conceput unele aplicații ale acestui dispozitiv.

Motive

Cazanele pentru locomotivele cu aburi folosesc în mod tradițional un tiraj forțat (datorită evacuării) care le permite să furnizeze mult mai multă putere decât un cazan static de aceeași dimensiune.

Cărbunele arde într-un strat subțire, cea mai mare parte, dacă nu toată, din aerul necesar arderii trece peste un grătar cu găuri mari.

Cu toate acestea, acest avantaj se plătește scump în ceea ce privește eficiența, dificultatea de a conduce focul și întreținerea.

Particulele neîncălzite de cărbune sub o anumită dimensiune sunt transportate de curentul de aer și scapă din coș, fără a putea fi exploatate. Se poate ajunge la un procent de 50% din cărbunele introdus în cuptor.
Este dificil și laborios să păstrezi uniform stratul subțire de carbon, mai ales când rulezi. Unele dintre componentele necombustibile ale cărbunelui se pot topi formând plăci de clincher , pe care stokerul trebuie să le rupă cu cârlige speciale și să le scoată din cuptor cât mai curând posibil, deoarece acestea nu ard și, prin urmare, împiedică o performanță bună a cazanului.
Particulele de cărbune antrenate de jetul de aer acționează ca un sablator care atacă placa tubului din spate și, în locomotivele cu abur supraîncălzite , și părțile din spate ale tuburilor de supraîncălzire. Pe de altă parte, clincherul poate crea plăci sub care părțile rețelei se pot topi, făcându-le inutilizabile.

Tehnică

Ideea lui Porta a fost simplă: pentru a reduce cantitatea de aer care trece prin cărbunele care arde, în acest fel chiar și cele mai mici particule rămân la locul lor pentru a produce energie termică. Pentru a finaliza arderea, aerul este suflat peste flacără, iar cu acest aer monoxidul de carbon se oxidează complet. Tirajul forțat trebuie să fie foarte puternic, deoarece aerul introdus în partea superioară a cuptorului trebuie să intre cu viteză mare. Acest lucru este posibil datorită scăderilor extrem de eficiente Lempor și Kylpor (concepute și de Porta). O versiune încă îmbunătățită prevede utilizarea jeturilor de abur și a configurațiilor speciale ale injectoarelor de aer pentru a crea vârtejuri în aer care amestecă mai bine gazele, favorizând arderea lor și care separă cele mai mici părți ale gazului cu un efect centrifugal cărbune suspendat, oferindu-le timp să ardă complet.

Cărbunele arde apoi într-un strat mai adânc și nu necesită precauții speciale și mecanisme de îngrijire sau hrănire care folosesc aburul.

Cu acești expedienți, Livio Dante Porta a obținut creșteri ale eficienței utilizării cărbunelui care a trecut de la 50% la 78/80%.

Până acum am vorbit despre cărbune, care este principalul combustibil în tracțiunea feroviară. În realitate, sistemul de ardere pe bază de gaz a fost adaptat în vremuri mai recente la alți combustibili solizi, nu în ultimul rând la deșeurile rezultate din prelucrarea trestiei de zahăr ( baggasse ) și a biomasei în general.

Notă

^ ^a ^b ^c Dicționar enciclopedic modern , Milano, Labor, 1955.
^ 0,735 kW h , sau 2646 kJ.
^ Experimentul Portoogen Stefano pe lignit gazogen pag.6 / 7 ( PDF ), pe gualtierodellamonaca.it . Adus la 31 ianuarie 2015 (arhivat din original la 13 ianuarie 2016) .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe Gasogen

Controlul autorității	Tezaur BNCF 41177 · LCCN (EN) sh85053334 · BNF (FR) cb11952293r (data)

Portalul chimiei		Portal de ecologie și mediu		Portalul Energiei
Portal de inginerie			Portalul de transport

[dati_tecnici-1] Dicționar enciclopedic modern , Milano, Labor, 1955.

[2] 0,735 kW h , sau 2646 kJ.

[3] Experimentul Portoogen Stefano pe lignit gazogen pag.6 / 7 ( PDF ), pe gualtierodellamonaca.it . Adus la 31 ianuarie 2015 (arhivat din original la 13 ianuarie 2016) .

[1]

[2]

[3]