способ получения синглетного кислорода для химического кислород-иодного лазера
Классы МПК: | H01S3/095 с использованием химической или термической подкачки |
Автор(ы): | Борейшо А.С., Васильев Д.Н., Гренишен Д.М., Евдокимов И.М., Загидулин М.В., Николаев В.Д., Трилис А.В. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Лазерные системы" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-06-16 публикация патента:
27.07.2002 |
Изобретение относится к лазерной технике, а именно к способам получения синглетного кислорода для химического кислородно-йодного лазера. Способ заключается в противоточном струйном взаимодействии газообразного хлора и щелочного раствора перекиси водорода с заданными режимными параметрами. Длина взаимодействия струй с хлором L определяется из соотношения

где m - число участков на длине взаимодействия хлора с раствором, на которых происходит полное обновление поверхности струй ионами HO2 -;
объемный расход раствора; d - диаметр сопел инжектора; N - число сопел инжектора;
об- время обновления поверхности струй ионами HO2 -, а удельная поверхность контакта фаз
определяется
=
xNxd/[S-(
xNxd2)/4], где S - площадь поперечного сечения реакционной зоны. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

где m - число участков на длине взаимодействия хлора с раствором, на которых происходит полное обновление поверхности струй ионами HO2 -;






Формула изобретения
Способ получения синглетного кислорода для химического кислородно-йодного лазера, заключающийся в противоточном струйном взаимодействии газообразного хлора и щелочного раствора перекиси водорода с заданными режимными параметрами: давление и скорость газа, скорость струй, концентрация фаз, время их взаимодействия и геометрическими параметрами: длина взаимодействия струй с хлором и удельная поверхность контакта фаз, отличающийся тем, что длина взаимодействия струй с хлором L определяется из соотношения
где m - число участков на длине взаимодействия хлора с раствором, на которых происходит полное обновление поверхности струй ионами НО2 -;

d - диаметр сопел инжектора;
N - число сопел инжектора;

а удельная поверхность контакта фаз




где S - площадь поперечного сечения реакционной зоны.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к лазерной технике. Известны способы получения синглетного кислорода (СК) в газожидкостных аппаратах различных типов (см. журнал "Успехи химии", 50, 406, 1981г., авторы: Шинкаренко Н. В. и Алесковский В.Б.; журнал "Квантовая электроника", 18, 7, 1991г., авторы: Загидуллин М.В. и др.; журнал "Квантовая электроника", 24, 3, 1997г. , авторы: Загидуллин М.В. и др.). Сущность известных способов заключается в организации реакции газообразного хлора с концентрированным щелочным раствором перекиси водорода (ЩРПВ). Обычно используется щелочь КОН и перекись водорода Н2O2. Газообразный хлор контактирует с поверхностью ЩРПВ, молекулы хлора проникают через поверхность раствора и реагируют с гидропероксид ионами НO2 -, образуется синглетный кислород. Химическая эффективность реакции зависит от оптимальности режимных и геометрических параметров газожидкостной реакции. Задачей изобретения является повышение эффективности способа получения СК для химического кислородно-йодного лазера путем оптимизации геометрических параметров газожидкостной реакции. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения синглетного кислорода для химического кислородно-йодного лазера, заключающемся в противоточном струйном взаимодействии газообразного хлора и щелочного раствора перекиси водорода с заданными режимными параметрами: давление и скорость газа, скорость струй, концентрация фаз, время их взаимодействия и геометрическими параметрами: длина взаимодействия струй с хлором и удельная поверхность контакта фаз, предлагается длину взаимодействия струй с хлором L определять из соотношения:
где m - число участков на длине взаимодействия хлора с раствором, на которых происходит полное обновление поверхности струй ионами НO2 -;

d - диаметр сопел инжектора;
N - число сопел инжектора;

а удельную поверхность контакта фаз








где S - площадь поперечного сечения реакционной зоны. На фиг. 1 представлена схема реакционной зоны противоточного струйного взаимодействия газообразного хлора и струй щелочного раствора перекиси водорода. На фиг.2 - зависимость скорости газа и исходного давления хлора (расхода хлора) на выход синглетного кислорода



На фиг.3 - зависимость







режимные параметры: давление хлора Р=30 мм. рт. ст.;
средняя скорость газа Ug=10

среднемассовая скорость струй Uj=6

концентрация (КОН) от 1М

геометрические параметры: длина взаимодействия хлора со струями раствора L=3 см, 6 см, 10 см;
диаметр сопел инжектора d=0,3 мм;
длина сопла h=6 мм, число сопел N=140 или N=280. После попадания молекул Сl2 в щелочной раствор перекиси водорода (Н2O2-КОН-Н2O) происходит полная стехиометрическая реакция образования синглетного кислорода 2КОН+Н2O2+Сl2-->2KCl+2Н2O+O2(1

Режимные и геометрические параметры реакционной зоны определялись расчетным путем с помощью математической модели решением известных уравнений при следующих предположениях. Предположим, что реакция хлорирования щелочи происходит в тонком приповерхностном слое раствора толщиной


Тогда обновление концентрации ионов НO2 - до начального значения происходит по длине Lоб = UJ


где



Число участков на длине взаимодействия хлора с раствором, на которых происходит полное обновление поверхности струй ионами НO2 -, равно m=L/Loб, где
L - длина взаимодействия струй с хлором. Отсюда L=mхLoб=mхUJх

скорость струй Uj определяется по формуле

где





Выход синглетного кислорода зависит также от удельной поверхности контакта фаз








где
S - площадь поперечного сечения реакционной зоны. При наиболее распространенном квадратно-гнездовом способе размещения сопел



Класс H01S3/095 с использованием химической или термической подкачки