毕业设计（论文）-2000QY型氢氧机整体结构设计

1、摘 要氢氧机是利用水电解产生氢气和氧气的电化学设备。氢氧机包括：电源系统、电解槽系统、汽水分离系统、冷却系统，控制系统、安全防回火系统以及氢氧机的附件等。在整个氢氧机的设计过程中，论文主要完成了对氢氧机主体框架，面板及各种储液罐的设计，电路及管道绘制。通过计算和分析对氢氧机的各个器件作出选择，在设计过程中完成了对主体框架外观的优化设计，例如设计面板时如何使使用的螺丝最少,螺丝不外漏,整体看起来漂亮美观而且方便拆装的问题，如何解决液循环结晶的问题，以及整体的布局设计问题等。 关键词：氢氧机、主体框架、面板、电解槽。 AbstractOxyhydrogen machine is the use of electrolysis of water to produce hydrogen and oxygen of the electrochemical device. Oxyhydrogen machine includes: power supply system, steam separation system, cooling system, control system, safety

2、 tempering system and hydrogen and oxygen machine accessories.In the whole of the oxyhydrogen machine design process, I completed the oxyhydrogen machine main frame, panels and various liquid storage tank design, circuit and piping drawing. Through calculation and analysis of hydrogen and oxygen machine each device to make a choice, in the design process for the completion of the main frame of the appearance of the optimization design, such as how to make use of the design panel screw screw no l

3、eakage at least overall look beautiful in appearance and convenient assembly and disassembly problem, how to solve the problem of circulation of liquid crystal, and the overall layout design problems.Key words: hydrogen and oxygen machine, the main body frame, panel, electrolytic tankI目 录1 概论11.1 氢氧机简介11.2 氢氧机的发展现状及存在的问题21.2.1 氢氧机的发展现状21.2.2 氢氧机发展存在的问题32 2000型氢氧机的总体设计62.1 氢氧机的概述62.2 氢氧机的基本工作原理72.2.1 氢氧机的基本工作原理72.2.2氢氧机的具体操作使用92.2.3 氢氧机的注意事项132.2.4氢氧机的保养与维护143 氢氧机的整体框架设计153.1 框架材料的选取153.2 框架的组成及焊

4、接183.3 面板的设计194 氢氧机的主要电路控制原理224.1 电路控制元件的选择224.1.1 线的选择234.1.2 各电路元件的作用244.2 电路控制原理265 氢氧机的管道设计275.1 管道材料的选取275.2 管道连接图设计346 电解槽的设计366.1 电解原理366.2 影响氢氧机转换效率的相关因素386.2.1 水的理论分解电压396.2.2 电解液及其他因素对电解的影响416.2.3 变质的原因及解决办法436.3 电解槽的设计446.3.1 氢氧机电解槽的类型446.3.2 电解槽电极材料及电解槽内的电阻压降467 各种罐的设计497.1 储液罐的设计497.1.1 储液罐的作用497.1.2 储液罐的主要指标及材料选择497.2 水罐的设计527.2.1 水罐的作用527.2.2 水罐的主要指标及材料选择537.3 气液分离罐的设计547.3.1 气液分离罐的作用547.3.2 气液分离罐的设计547.4 阻火器的设计567.4.1 阻火器的作用567.4.2 阻火器的主要指标及材料选择567.5 排污罐的设计588 冷凝器和水泵的选择608.1 冷凝器的

5、选择608.2 水泵的选择61参考文献62致谢63 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1 概论1.1 氢氧机简介氢氧机作为一种新兴的清洁能源制造机器，目前正处在一个高速发展的阶段。水电解制氢技术自十九世纪处发明到现在，已经比较成熟了。由于电解水制氢耗电成本较高，在众多的制氢技术中，其竞争力并不强，一般多用于氢氧纯度要求较高的场合。但是如果要利用电解水提供的氢氧混合气进行金属的焊接，药剂拉丝封口，玻璃亚克力抛光等作业却有着明显的竞争优势，因为当前用于金属焊接，药剂封口等的助燃奇缘能耗高，价格贵，污染严重的乙炔气。但是用水电解生成的氢氧混合气可比使用乙炔的成本节能以上。由于燃烧速度快、挺度好、火焰集中、所以整体焊接功能比乙炔氧焊有明显的提高。而且由于水电解氢氧气不强调氢氧分开输出，从技术上提供了进一步提高电解效率的可能，这就意味着还有进一步降低运行成本的可能。水电解氢氧发生器是现场随机产气，不储存气体，其安全性大大优于乙炔。环保性和可再生性更是乙炔不可比拟的。正因为乙炔在制备和使用过程给环境带来严重的污染，能耗高，价格贵，进你哪来全球都在大力开发可再生资源。如韩国Best.Korea.公

6、司生产的氢氧发生器已经成功用于韩国LG公司显示器玻璃亚克抛光。台湾某公司水电解氢氧发生器也成功的应用于台湾公交改造。随着科学的不断发展，和人民生活水平的不断提高，能源问题已经是一个越来越重要的问题，从19世纪开始人类开始了工业革命，伴随而来的是对能源的高开采，低利用，一个多世纪以来，地球现有的能源，例如，煤，石油，天然气等越来越少，而工业的告诉发展也造成了更严重的环境污染，不可再生资源已经越来越少，用一点少一点，所以在不久的未来开发新能源已经是一个迫切需要解决的问题，而我们的氢氧机，利用电解水生成氢气和氧气的基本原理，很好的解决了这个问题，不仅可以用再工业上，而且随着产品的不断发展改造，应用范围也越来越广。例如做饭。取暖。更为重要的是氢氧机通过电解水产生氢气和氧气，氢气燃烧氧气助燃，能达到最高效的利用率，而且燃烧生成的是水，无污染，高环保，所以国家对这个产品也是高度重视，有很好的发展前途。1.2 氢氧机的发展现状及存在的问题1.2.1 氢氧机的发展现状在未来热加工行业，因可再生能源的短缺势必迫使人们寻求新的可替代的能源。而氢氧气因其自身所具备的环境特性和可再生性，会是一种理想的替代能源

7、。随着电解电源效率的大幅提高，以及人类对自然能源的消耗、开采与日俱增，不仅使悠闲地不可再生资源日显匮乏以至枯竭，而且也诱发导致了大量的二氧化碳排向地球大气层直接造成了全球气候变暖，这一极其严重的生态环境问题。而目前用于金属焊接作业的主要气源如乙炔、丙烷、丙烯、天然气等，属于不可再生能源，不仅能耗高、价格贵，而且还对环境造成严重的污染，与目前人类提倡的“绿色环保，节能增效”相违背。鉴于上述分析，氢氧机通过对水电解产生的大量青阳魂和，以此取代高耗能、高污染的乙炔气进行热加工操作，便显示出具有环保，高效，安全的优点。无疑为21世纪火焰加工行业带来了一场革命，同时也为人类不断探求清洁绿色能源，治理环境污染添了一个新亮点。从氢氧机的技术层面分析：因自身不强调氢氧分离，所以在技术层面上大大降低了技术难度，同时也为机器设备进一步提高电能的使用效率增加了可行性。在安全方面：因氢氧机所产生的氢气、氧气混合气体都是随机产生，不储存气体，所以在安全性方面优于其他气体。在焊接方面：氢氧气与目前常用的乙炔混合气相比较，燃烧速度快，火焰集中、火焰挺度好，整体焊接功能与乙炔相比无多大差异。综上所述，氢氧气因其自身具

8、备的绿色环保和可再生性、高度安全性优良的金属焊接性和较好的经济性，势必成为21世纪替代金属焊接作业最理想的气源之一。1.2.2 氢氧机发展存在的问题从上个世纪到现在，已有不少厂家陆续向市场推出了个字的电解水氢氧发生器。但除了个别特定环境除外，水电解氢氧发生器并没有在市场上得到普及使用。分析起来，有技术上的原因也有经济上的原因。从技术角度分析，水电解氢氧发生器的工作包括了从原料水到将气输出到使用为止的全过程。这相当于一个小型化工厂高度浓缩为一台机器，并要保证氢氧混合气的良好使用性能。原理虽然简单，但技术复杂。整个运行过程是一个动态的的平衡过程，稍有一点不慎，就会出现紊乱，就不能保证良好的使用性能。电解水制氢技术从发明至今已经200多年历史了，但将水电解氢氧全过程用一台小型机器并现场用于切割才不过30余年。上世纪八十年代美国、瑞士和前苏联相继开发出能现场进行的金属焊接的小型水电解氢氧发生器。我国在上世纪八十年代和九十年代也曾出现过一个研发的小高潮。初期，大多是用可控硅直流电源供电电效率比较低。当时受制于材料和技术水平，电解槽不但做的笨重而且常有渗漏现象。使得整机不但电耗较高，经济性较差，而

9、且仍较笨重，可靠性不稳定。到上世界90年代，随着逆变技术的发展成熟，IGBT逆变电源以及百分之九十以上的高效率，小型化的成本和更小的质量等优势，理所当然的成为了水电解庆阳发生器的直流电源。同时材料的改进和制作技术的提高，使得水电解氢氧发生器电解槽渗漏问题得到解决，体积重量都大幅下降，效率也进一步提高，整机性能日趋成熟。机器产能处于3.5的水平，槽电压处于2-2.2v的水平产气性能也较为稳定。但是处理房回火和机器的可靠想方面还需增强。提高防回火性一直以来是水电解氢氧发生器所研发的技术难题之一，而它又直接关系到机器的使用安全性，这使得提高防回火可靠性成为研发的关键技术之一。可靠性问题。水电解氢氧发生器作为一种全新的设备面世，要让市场接受需要一个磨合期。在这个磨合期中，机器的可靠性、稳定性成为关键作用的因素。水电解氢氧发生器毕竟是要消耗电能的设备。在电力紧张，电价较高的地区，其运行经济性的竞争力就会减弱。目前水电解氢氧发生器的电效率还有提高的余地。只有把点效率提高即把电耗降下来，氢氧机才更具竞争力。也就是说还需要在电解槽的改进上进一步研究。从经济上分析。水电解庆阳发生器在市场上难以推广，除了技术原因外，还有一个更重要的经济原因。那就是氢氧机的购机价格不菲。目前产气量3-4方的机种报价在3.5-5万之间，一次投资可谓巨大，若使用乙炔或其他气源几乎不需要什么前期投资。这个巨大的反差给厂主们蒙上了很大的心理阴影。这很可能是氢氧机难于推广普及的原因。2 2000型氢氧机的总体设计2.1 氢氧机的概述随着现代工业的告诉发展能源问题已经是一个越来越重要和越来越严峻的问

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