NO803666L - Modifisert birkeland/eyde - prosess ii - Google Patents

Description

Innledning.

Ideene som legges fram her kommer som et tillegg

til min første oppfinnelse som ble registrert hos

Styret for det industrielle rettsvern i Norge den

29. august 1980 ved søknad nr. 80.2550.

I min første oppfinnelse viste geg hvorledes energieffektiviteten (mol NO/kWh) i plasmaprosessen kan økes med en faktor på 4,46. Tanken var å vise hvorledes en kan redusere den nødvendige elektrisitetsmengde som går med i prosessen ved å omforme varme til mekanisk arbeid som så blir brukt til å produsere elektrisitet som igjen blir ført tilbake til plasma-reaktoren.

Effektiviteten i oppf innelse>iblir bestemt av den irreversible prosessen som består i å blande kaldluft med høytemperaturblandingen som strømmer ut av reaktoren. Denne blandingen er nødvendig for å "fryse" nitrogenoksydkonsentrasjonen en har oppnådd ved høy temperatur. Det "nyttige" eller mekaniske arbeidet en kan få fra denne varmen er definert av temperaturen i sluttblandingen, benevnt T . Det ble valgt en temmelig moderat verdi: T = 1500°K.

For enkelthets skyld ble omgivelsestemperaturen valgt til 300°K.

I henhold til termodynamikkens andre lov er effektiviteten

til det mekaniske arbeidet:

Ettersom effektiviteten i å ta ut nitrogenoksyd er mindre

enn 3#>vil 97$ av den samlede kraftmengde bli ført med strømmen og ledet gjennom veggene til utsiden av reaktoren. Den' samlede kraftmengde som kan gjenvinnes som elektrisitet, blir: P = 0,97 x 0,8 = 0,776

Den samlede effektivitetsøkning blir:

når T » 1500°K.

Denne oppfinnelse som er kalt "den modifiserte Birkeland & Eyde-metoden II" vil vise hvorledes en kan oppnå en videre økning i energieffektiviteten ved nitrogenoksydproduksjon i en elektrisk bue. I tillegg blir det klargjort hvilke årsaker det er som ligger til grunn for en begrensning av masseproduksjonsraten pr. reaktor, samt hvorledes en kan overvinne denne begrensningen.

De teoretiske argumenter som ligger til grunn for denne oppfinnelsen, er ganske komplisertev For å forenkle forståelsen, vil jeg derfor dele de teoretiske argumentene inn i flere kapitler.

Kapittel. 1.

Den imaginære " fryse"- temperatur.

Den kjemiske likevekt for en blanding av N2og C>2 viser at

i ekvimolært forhold er nitrogenoksydkonsentrasjonen omkring 6,25$ ved 3500°K, mens NO-konsentrasjonen i luft er omkring 5% ved 3500°K ^'^\ I de prosesser som ble brukt tidligere, så som Schttnherr-prosessen ^ ^ og Birkeland

(2)

Sc Eyde-prosessen v ', var temperaturen i den elektriske buen omkring 3500°K_

(■z\

Fig. 2<Kyj>\Beregnet kjemisk likevekt for luft.

Den irreversible prosessen som ble beskrevet i "Den modifiserte Birkeland & Eyde-prosessen" ^\ hvor kaldluft ble blandet med høytemperaturblandingen som strømmer ut fra reaktoren, definerer effektiviteten ved å få "nyttig" arbeid som blir omformet til elektrisitet.'VDette er definert ved:

Multiplikasjonsfaktoren for effektiviteten er

Anta at det er mulig å øke "fryse"-temperaturen uten at dette medfører dekomponering av nitrogenoksydet. I en slik imaginær "fryse"-temperatur (benevnt T^) ville J\ øke i henhold til ligning 1.2 som følger:

Vi kan se at hvis jeg kunne øke "fryse"-temperaturen til blandingen som inneholder nitrogenoksydet, til det nivå hvor vi får maksimal nitrogenoksydkonsentrasjon (omkring 3500°K), ville jeg være i stand til å øke effektiviteten med en faktor på 8,84.

Imidlertid, for å kunne gjøre dette, må vi "fryse" NO

uten en irreversibel prosess.

En mulig måte å gjøre dette på er å foreta en rask ned-kjøling av blandingen ved å la den ekspandere til supersonisk hastighet fra reaktoren. Ekspansjonen bør skje gjennom konvergent-divergente dyser. Ved å gjøre dette ville man redusere den statiske temperatur for "frysing"

av NO. Vi kan velge den statiske temperatur lik "fryse"-temperaturen i "Den modifiserte Birkeland & Eyde-prosessen" . Dette gir Tq = 1500° K.

Ts= statisk temperatur.

(Denne ligningen er tatt fra referanse (5)>kapittel 8)

M = Mach-tall

anta

Dette betyr at hvis blandingen som inneholder NO, ble aksellerert gjennom en konvergent-divergent dyse i en isentropisk prosess, og Mach-tallet ved utløpet var 2,58 eller mer, så ville det være mulig å "fryse" NO uten dekom-6 o (€>) ponering. "Fryse"-raten bør være større enn 10 K/sek.. Det andre trinnet etter ekspansjonen er å trekke ut nyttearbeidet fra blandingen, som nå inneholder to energiformer, varmeenergi og kinetisk energi. Dette kan f.eks. gjøres ved hjelp av en flertrinnsturbin.

Det tredje trinnet ville være elektrisitetsproduksjon fra turbinen og tilbakeføring derav til reaktoren. Som forklart ville den teoretiske .økning i energieffektiviteten i et slikt tilfelle, hvor den imaginære "fryse"-temperaturen er den aktuelle stagnasjons-temperatur, bli:

Kapittel 2.

Betydningen av turbulens i nitrogenoksyd- produksjon ved plasmametoder.

Den typiske karakteristikk på V-I i en utladning viser

at utladningen har "negativ" motstand.

I virkeligheten betyr dette at den "dynamiske" motstanden

i en elektrisk bue er negativ. Det betyr at mens det oppstår en øket fluktuasjon i utladningsstrømmen, så vil spenningen avta (se ref. 7, kapittel VIII).

Videre, mens gasstettheten i utladningen økes, eller

arealet av tverrsnittet i utladningskammeret økes, eller strømstyrken i den elektriske buen økes, eller når alle disse parametre økes, så finner vi at den dynamiske motstanden i den elektriske buen blir mer og mer negativ.

Når en av disse parametre (I, j* , A (strømstyrke, tetthet, tverrsnittsareal)) økes, så vil vi finne at den elektriske buen har en tendens til å bli "ustabil". Det betyr at buen trekkes sammen til "filamenter" eller "strømmere" og at elektrisitetsstrømmen i buen kun foregår i deler av kammeret i stedet for at utladningen skjer i hele plasmakam-merets volum.

Den vanligste måte å stabilisere utladningen på er ved å kople til en motstand i serie til utladningen Kaufmann-kriteriet sier at motstandens negative helning må være større enn den elektriske buens helning i skjæringspunktet (En mer dyptgående forklaring herav finnes i ref. 7, kapittel 8).

Dessverre er ikke denne løsningen med å forbinde motstand

til den elektriske bue praktisk for produksjon av nitrogenoksyd ved en elektrisk bue. Birkeland anførte i

(2)

sine skrifter v J at ved de første forsøkene som ble gjort av Lord Rayleigh ved slutten av det 19. århundre,

så ble 75$ av den samlede kraftmengde tilført fora kraftkilden, konsumert av denne motstanden.

Birkelands oppfinnelse for nitrogenoksydproduksjon avdekket hvorledes det var mulig å stabilisere utladningen ved å innføre et magnetisk felt på vekselstrømsbuen v ( 2) J . Imidlertid ble det brukt en annen stabiliseringsmetode i et annet konsept som konkurrerte med Birkeland & Eyde-metoden. Dette konsept kalles SchSnherr-konseptet v . Her ble luft blåst gjennom et.langt rør i hvilket den elektriske buen ble laget.

Stabiliseringen ble foretatt ved å øke luftturbulensen,iidet en roterte luften, slik det er vist i fig. 2.3*I dette konsept var effektiviteten større énn hos Birkeland & Eyde, omkring 7% (ref. 12, side 72).

Som dette eksemplet viser, kan økning av turbulensen i plasmakammeret erstatte det magnetiske felt. Flytkarakte-ristikken er essensiell når det gjelder å stabilisere en elektrisk bue generelt og spesielt for produksjon av nitrogenoksyd.

Kapittel 3.

Begrensninger i den mulige økning av masseproduksjonsraten for nitrogenoksyd ved plasmaprosess i subsonisk flyt.

Mellom 1900 og 1925 ble det gjennomført en god del forskning av en rekke vitenskapsmenn angående nitrogenoksydproduksjon ved plasmametoden, se for eksempel ref. 8 og ref. 9 i referanselisten. Interessen for dette emnet døde ut på grunn

av fremveksten av Haber-Bosch-prosessen for produksjon av nitrogenblandinger. Ingen av disse forsøkene oppnådde mer enn 90 gram salpetersyre pr. kWh.

Normalt ble eksperimentene utført med blandinger av lav masserate, bestående av nitrogen og oksygen, og med små tverrsnittsarealer i reaktorene.

Uten unntak ble alle disse forsøkene gjort med blandinger som hadde subsoniske hastigheter.

Dette kapitlet viser at i disse tidlige tider var det begrensninger i å oppnå en høyere masseproduksjonsrate fra et system. De fenomener som er knyttet til kompressibel flyt var ikke kjent på den tid, og er selv ikke i dag vurdert i sammenheng med NO-produksjon.

For å underbygge mine argumenter fremsetter jeg et eksempel: En prosess for produksjon av nitrogenoksyd finner sted i en reaktor 1 hvilken tverrsnittsarealet er 1 cm p. Luften har normal-betingelser, mens lufthastigheten ved inngangen til reaktoren er 100 m/sek. Konsentrasjonen av nitrogenoksyd som den elektriske buen gir, er 3#«

Masseproduksjonsraten blir:

hvor: A = 1 cm"1

V = lc<A>cm/sek.

J> =1,25 • 10"^ gram/cm^

Av dette eksempel fremgår det at masseproduksjonen er lav. Ettersom A = _P • V • A synes det selvinnlysende at en økning av gasstettheten og/eller en økning av tverrsnittsarealet i reaktoren er nødvendig for å kunne gi en ytterligere økning av masseproduksjonsraten i plasmaprosessen. Som vist i kapittel 2 vil dessverre en økning av tettheten og/eller en økning av tverrsnittsarealet i reaktoren medføre at den elektriske buen blir ustabil, og at buen vil tendere mot en sammentrekning til smale "filamenter" eller "strømmere".

Vi kan nå se hvorledes poenget med en økning av masseproduksjonsraten er direkte forbundet med problemet som gjelder stabilisering av den elektriske buen.

Hvis vi ser en gang til på uttrykket for masseproduksjonsraten: m = j> • A • V, kunne vi anta at den eneste løsning ligger i å øke lufthastigheten.

Den oppdagelse jeg vil legge fram i dette kapittel, er at det er en begrensning i masseproduksjonsraten når hastigheten ved inngangen til reaktoren og inne i reaktoren er subsonisk. For å illustrere mine argumenter vil jeg først sitere Kr-r Birkeland: ^

"... Det er imidlertid grunn til å anta at denne lave kostnaden i produksjon pr. kilowatt på et senere tidspunkt vil kunne bli redusert betydelig. Era erfaringene vi har vunnet fram til i dag, går det fram at i større anlegg bør ovnene lages for å kunne ta større energimengder enn 1000 kilowatt.

Hvis for eksempel det ble absorbert 2000 kilowatt pr. ovn,

så ville vi få en betydelig reduksjon av produksjonskost-nadene og driftsutgiftene".

Birkeland lyktes imidlertid ikke i å øke kraften i denne versjon av reaktoren. Grunnen var at hvis han ønsket å øke kraften i hver enkelt ovn, så måtte han også øke massepro-duks jonsraten. Å gjøre dette var ganske umulig på bakgrunn av det vi har avdekket i dette kapittel. I sitt senere arbeid lyktes Birkeland med å utvikle en annen versjon av en reaktor på 4 MW.

(7.) i reaktor. Schttnherr w' roterte luften i sin reaktor. Ved en slik "kunstig" økning av turbulensen kunne han få en mer stabil elektrisk bue slik at han kunne øke reaktordiameteren med flere titalls centimeter. Kraften som ble konsumert av en reaktor var 1 MW, og dette ga en daglig produksjon på 400 kg fast nitrogen pr. reaktor.

Denne begrensning i masseproduksjonsraten er begrunnelsen for at det var nødvendig å ha en mengde Birkeland & Eyde-reaktorer og en mengde Schtinherr-reaktorer i et anlegg.

Min løsning viser hvorledes det er mulig å foreta en drastisk økning i masseproduksjonsraten pr. reaktor og derved å redusere installasjonskostnadene for systemet i tillegg til en betydelig energisparing ved å benytte metoden som er foreslått i kapittel 3.

Det fenomen som er grunnen til en begrensning i masseproduksjonsraten er kjent som "Rayleigh-flyt" (se ref. 5, kapittel 8.38, kalt "Flyt med varmeutveksling"). Fra dette kapittel ser vi at ved subsonisk flyt i kammeret, hvor tverrsnittet ikke blir forandret i langsgående retning, og hvor varme blir tilført fra en ekstern kilde, vil hastigheten i reaktoren (i hvilken varme eller elektrisk energi tilføres) bli økt. Hastigheten ved utgangen av reaktoren overskrider aldri lydens hastighet i dette stadie (ved utløpet). Når vi øker kraftmengden som blir tilført reaktoren, så finner vi at flyten blir "kvalt"

(se ref. 10, kapittel 7.1).

I henhold til denne forklaring (ytterligere materiale om Rayleigh-flyt vil fremgå av ref. 5, kapittel 8.38) vil Mach-tallet ved inngangen til reaktoren være mindre enn 1.

Siden hastigheten er:

hvor:

% = cP/cv

T = lufttemperaturen ved inngangen

Det betyr at hvis T er begrenset (kunne være romtemperaturen, eller mer hvis luften blir forvarmet) og M er begrenset, så finner vi at V også er begrenset. Som nevnt gjelder hele denne analysen subsonisk flyt.

Ettersom termen for masserate er:

ril =J> • A • V

og jeg har vist at det er en begrensning i den mulige økningen av^p og A på, grunn av stabiliseringsproblemet,

ser vi til slutt at å - masseraten - også er begrenset.

Konklusjonen på denne oppdagelsen er at for å kunne oppnå

en betydelig høyere masseproduksjonsrate burde vi innføre supersonisk hastighet ved å benytte en konvergent-divergent dyse. Den supersoniske hastighet ville oppstå inne i reaktoren. I det tilfelle kunne hastigheten økes. Ettersom også turbulensen ville øke, ville det være mulig å gjøre A større og å øke^J? . Punktet hvor den elektriske buen ble ustabil ville forskyves og komme langt senere.

Hvis V blir økt med en størrelsesorden, og A også blir økt,

så finner vi til slutt at den totale masseproduksjonsrate kunne økes med en størrelsesorden av 1-2 pr. reaktor, eller alternativt vil det være mulig å redusere størrelsen på systemet ved samme masseproduksjonsrate. Å innføre supersonisk hastighet ville derfor fjerne behovet for " kunstige" stabiliseringsmetoder (Birkeland, Schttnherr) eller i det minste, de "kunstige" hjelpemidler så som et magnetisk felt eller luftrbtasjon ville ikke være essensielle, slik de var ved de kommersielle prosessene før i tiden.

Kapittel 4.

Den imaginære nitrogenoksyd- konsentrasjon.

I de foregående kapitler har jeg vist hvorledes det er mulig

å øke energieffektiviteten i nitrogenoksydproduksjon ved en plasmaprosess. Grunnprinsippet er å føre tilbake elektrisiteten produsert av varmen fra reaktoren, deg har vist hvorledes "nyttig" arbeid i teorien kan produseres ved å bruke energi fra gassen som ekspanderes gjennom en isentropisk flyt til supersonisk hastighet i hvilken "frysningen" av nitrogenoksyd foretaes. Teoretisk ville det være mulig å multiplisere energieffektiviteten med en faktor på 8,84. Denne faktor ville kunne nåes når temperaturen i reaktoren

er 3500°K.

I tillegg til å avdekke dette har jeg vist tre andre forhold av betydning. For det første har jeg vist hvorledes problemet med å stabilisere en elektrisk bue er knyttet direkte til problemet med å få en høyere masseproduksjonsrate. Denne begrensning oppstår på grunn av vanskelighetene med å øke tverrsnittsarealet i reaktoren og/eller tettheten der buen oppstår.

For det andre har jeg belyst begrensningene i gassens hastighet i reaktoren ved subsonisk flyt. Dette forholdet viser sammen med det første at også masseproduksjonsraten har meget bestemte begrensninger.

For det tredje har jeg vist hvorledes en ved å innføre buen

i luft som strømmer med supersonisk hastighet gjør det mulig å løse stabiliseringsproblemet og problemet med begrensninger i masseproduksjonsraten ved nitrogenoksydproduksjon.

Dette kapittel viser hvorledes en termodynamisk cg en gass-dynamisk modell kan være et grunnlag, for en ytterligere utvikling av et system for nitrogenoksydproduksjon.

Jeg vil understreke at kapittel 1 behandler en reaktormodell hvor hastigheten ligger omkring f = 0, mens kapittel 3 behandler en reaktor hvor hastigheten er supersonisk. Spørsmålet som kan stilles er: Hvis temperaturen i reaktoren er den avgjørende parameter forj^, hvorfor kunne vi ikke øke den og dermed øke energieffektiviteten i prosessen enda mer?

F.eks. hvis jeg lar T ^ være = 7000°K ser vi (i henhold til ligning 1.2) at = 13,970.

Kunne nitrogenoksydproduksjon ved en elektrisk bue utføres ved en slik ekstrem temperatur for å oppnå denne ekstra-ordinære energieffektivitet?-

Svaret er Nei. Hvis vi ser på fig. 9 ser vi at konsentrasjonen avtar ved T> 3500°K. F.eks. går det fram av denne kurven at hvis T = 7000°K, så er nitrogenoksydkonsentrasjonen l/2#.

Vi ser at det er vanskelig å lure naturen. Imidlertid vil jeg, ved å kombinere det som ble vist i kapittel 1 og i kapittel 3, her presentere en modell som viser at den teoretiske økningen av energieffektiviteten kunne bli større enn 8,84.

For det første vil jeg anslå den teoretiske økningen av når temperaturen er over 3500OK. For dette formål definerer jeg en annen imaginær term kalt "den imaginære nitrogenoksyd-konsentras jon" .

La oss anta at nitrogenoksydkonsentrasjonen over 3500°K

ikke avtar på grunn av økende temperatur. I en slik imaginær situasjon kunne vi være i stand til å trekke ut nitrogenoksyd med samme konsentrasjon som den var for Tqi= 3500° K.

For å forenkle denne kompliserte situasjon, la oss anta supersonisk hastighet i reaktoren hvor den statiske temperatur er omkring 3500°K, mens stagnasjonstemperaturen er mye høyere enn 3500°K. I virkeligheten er stagnasjonstemperaturen lik med den imaginære "fryse"-temperaturen.

Hvis vi her innfører ligning 1.4, så finner vi at f.eks. Tqi= 65°°°K vil gi Mach-tallet M = 2, (dvs. hvis jeg

antar "^luft<=>

Tg = 3500°K

Vi ser nå at mens vi har supersonisk hastighet med Mach-tallet M = 2 i reaktoren, og mens den statiske temperatur er T s = 3500°K, så vil konsentrasjonen som blir nådd i prosessen bli den samme som den en får når den statiske temperatur er den samme som stagnasjonstemperaturen forM^O.

Den teoretiske effektivitetsøkning ville i dette tilfelle bli:

Kapittel 5»

Energieffektivitetens avhengighet av Mach- tallet.

Dette kapittel tar opp det jeg anser for å være det viktigste poenget jeg har kommet fram til. Til nå har vi belyst at gassflyten i reaktorene er viktig for å kunne øke massepro-duks jonsraten og for å stabilisere utladningen.

Analysen som ble gitt i kapittel 4-, viser at energieffektiviteten blir økt i tilfellet med imaginær nitrogenoksyd ved økning av stagnasjonstemperaturen (som er definert lik den imaginære "fryse"-temperatur). Som eksempel har jeg vist at når stagnasjonstemperaturen økes til T^6300°K, så økes energieffektiviteten tilJ\= 13,125.

kombinert med ligning 1.2: gir ligning 5«1: som er en ny relasjon hvor Mach-tallet er en parameter av

Tabell *>: Den teoretiske faktor med hvilken energieffektiviteten i nitrogenoksydproduksjonsprosessen ville bli økt som en funksjon av Mach-tallet i reaktoren (T = 3500°K, Viufter a21*31^ som i

I henhold til denne tabell ser vi at den teorétiske cj^øker når Mach-tallet øker. Ligning 5«1 viser at når M—^så vil^~^» 33.

Dette argument er utvilsomt det sterkeste av de jeg har vist. Det ser ganske bestemt ut som om vi vil få stadig mer NO/kWh ved å øke hastigheten i reaktoren til hypersonisk hastighet, mens den statiskå temperatur ligger omkring 3500°K.

Tillegg

Teknisk beskrivelse av oppfinnelsen.

De teoretiske argumenter som dekkes av de foregående kapitler

kan oppsummeres på følgende måte:

Elektrisitet som anvendes i en reaktor for fremstilling av nitrogenoksyd ved en lysbue gjennom en blanding av nitrogen og oksygen kan teoretisk resirkuleres nesten i sin helhet tilbake til reaktoren. Følgende fem betingelser må oppfylles: a) Den statiske temperatur i reaktoren må være den temperatur ved hvilken man oppnår maksimum konsentrasjon av nitrogenoksyd. Denne temperatur er ca. 3500°K. b) Stagnasjonstemperaturen for blandingen etter oppvarmning av buen må være så høy som mulig. For å oppnå dette bør

Mach-tallet i reaktoren holdes så høyt som mulig.

c) Blandingen inneholdende nitrogenoksyd bør ekspanderes så

hurtig som mulig for å forhindre eventuell nedbrytning av

nitrogenoksydet.

d) Den kinetiske energi og varmeenergien fra blandingen etter ekspandering omdannes til elektrisitet, og denne resirkuleres

tilbake til reaktoren.

e) Irreversibiliteten av alle prosessene bør reduseres til et

■minimum

Prosessen er beskrevet skjematisk på figur 10.

Kompressoren 1 sender luft eller en blanding inneholdende nitrogen og oksygen gjennom dysen 2. Kompressoren tilføres luft fra ledningen 3 som er et eller flere rør som står i forbindelse med varmevekslerne 4 og 5 slik at blandingen varmes opp før den går inn i kompressoren. Etter at blandingen får økt hastighet gjennom dysen 2 passerer den gjennom åpningen 6. Denne åpning kan være en av reaktorens elektroder. Åpningen kan være avtagbar og lett å skifte ut på grunn av korrosjon. Luften eller blandingen inneholdende nitrogen og oksygen går inn i dysen 7 med supersonisk hastighet. Dyse 7 er reaktoren hvori lysbuen forefinnes. Reaktoren har dyseform for å forhindre at den supersoniske strøm strupes når den oppvarmes i lysbuen (se ref. 10). Den annen elektrode er ringen 8. Blandingen inneholdende nitrogenoksyd ekspanderes gjennom dysen 9 for ytterligere å øke hastigheten. Denne ekspandering bør foregå så hurtig som mulig for. å forhindre nedbrytning av det nitrogenoksyd som er dannet av buen. Blandingen i kammeret 10 avgir sin varme i varmeveksleren 5 mens den varme som ledes gjennom reaktorveggen avgis i varmeveksleren 4. Disse to varmevekslere kan eventuelt forenes, men da temperaturen utenfor reaktoren og temperaturen utenfor kammeret, hvori den statiske temperaturen reduseres, er forskjellig, anbefales det å forhindre at det skjer en irreversibel sammenblanding av

arbeidsmediene i disse to varmevekslere.

Blandingen inneholdende nitrogenoksyd bør holdes ved en tempe-

ratur som er lav nok til å forhindre nedbrytning, men høy nok til å oppnå den "kvalitet" på varmen som skal til for å omdanne den til mekanisk arbeid. Hastigheten i kammeret 10 er supersonisk, men hvis man ønsker å nedsette strømmens hastighet, kan kammeret gis form av en supersonisk diffuser (se ref. 10, s.78). En slik diffuser vil kunne redusere strømmen til subsonisk hastighet samtidig som -man ville oppnå minst mulig forekomst av sjokkbølger i strømmen. Varmeenergien som føres til varmevekslerne 4 og 5 omdannes til mekanisk arbeid ved hjelp av turbinene 11 og 12.

Disse to turbiner kan erstattes av én turbin hvis det er økonomisk ønskelig, men på grunn av de eventuelt forskjellige forhold i varmevekslerne 4 og 5 anbefales det å skille dem.

Turbintype, varmevekslere og arbeidsmedium for varmevekslerne

dekkes ikke av min oppfinnelse. Slik teknikk er omtalt i mange lærebøker og det finnes mange forskjellige metoder for omdannelse av varmeenergi til mekanisk arbeid.

Det mekaniske arbeid som frembringes av turbinene 11 og 12

overføres gjennom ledninger 13 og 14 til en elektrisitetsgenerator. 15.

Blandingen inneholdende nitrogenoksyd går, etter å ha passert gjennom diffuseren 10, inn i turbinen 16. Dette kan for eksempel være en flertrinns-turbin. Typen av denne turbin omtales ikke i oppfinnelsen. Teknologi vedrørende slike turbintyper er omtalt i stor utstrekning i aeronautisk litteratur.

Det mekaniske arbeid som frembringes av turbin. 16 overføres til generatoren 15 gjennom ledningen 17.

Blandingen inneholdende nitrogenoksyd passerer gjennom utløpet 18

til viderebehandling for produksjon av nitrogenholdige forbindelser. Generatoren leverer elektrisitet til strøminntakétf 19. Dette strøm-inntak forsynes med elektrisitet fra en ytre kilde via ledningen 20.

Strøminntaket leverer elektrisitet til reaktoren 7 gjennom ledningen 21. Kompressoren 1 kan tilføres mekanisk arbeid fra turbinen 16, via en aksel 22 (slik det gjøres i jetmotorer) eller den kunne eventuelt tilføres elektrisitet fra strøminntaket 19 eller direkte fra en ytre kilde gjennom, ledningen 23.

Alle dyser og diffusere gjennom hvilke det foregår supersonisk strømning anbefales konstruert i henhold til den karakteristiske metode for mest mulig å forhindre irreversible fenomener i strømningen (se ref. 10, kap.15).

Claims (5)

1. Plasmaprosess til fremstilling av nitrogenoksyd, hvorved den elektriske utladning foregår i luft eller i en blanding av nitrogen og oksygen, karakterisert ved at nevnte luft eller blanding av nitrogen og oksygen føres i en supersonisk og/eller hypersonisk strøm inn i reaktoren, at blandingen avkjøles ved ekspansjon etter utstrømning fra reaktoren for å forhindre nedbrytning av nitrogenoksyd, og mekanisk arbeid utføres ved at man anvender den kinetiske energi og varmeenergien fra blandingen som strømmer ut av reaktoren, idet elektrisitet fremstilles av nevnte mekaniske arbeid og deretter føres tilbake til reaktoren.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at reaktoren med lysbuen har form av en supersonisk dyse for å hindre deaksellerering og/eller struping av den supersoniske strøm.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at blandingen som inneholder nitrogenoksyd, etter utstrømning fra reaktoren og derav følgende ekspansjon, blir kontinuerlig deakselerert for å forhindre en høy grad av irreversibilitet, idet blandingen på dette trinn holdes ved en statisk temperatur som forhindrer dekomponering av nitrogenoksyd ved at varme ledes til varmevekslere gjennom veggene til et supersonisk "diffuser"-kammer.

4-. Fremgangsmåte for fremstilling av nitrogenoksyd ved lysbue gjennom en blanding inneholdende nitrogen og oksygen, karakter, .i-sert ved at den NO-holdige blanding ekspanderes gjennom en DeLaval dyse for å redusere den statiske temperatur, idet elektrisitet fremstilles ved å anvende den kinetiske energi og varmeenergien fra gassen, under anven-delse av varmevekslere og turbiner, og elektrisiteten deretter føres tilbake til reaktoren.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at det foretas en "fryse"-prosess ved å blande kald eller ubrukt .-blanding inneholdende nitrogen og oksygen til den varme blandingen som strømmer ut fra reaktoren.