Красивый пример синергии или "вода и воздух для Наутилуса"

Ранее я описывал, как капитан Немо мог снабжать свою подлодку кислородом в подводном положении.  Причём, хоть в принципе, лучше почаще всплывать "на продувку", но этот способ работает, пока не закончится энергия в реакторе.   

Позже я описал, эту технологию реально применяют в Космосе. А читатели блога отметили, что не только в Космосе, но и на некоторых АПЛ кислород для дыхания получают электролизом воды.

Но потом я не поленился и посчитал, возможно ли  этот водород полезно использовать, например, сжигать в надводном получении и использовать для дистилляции морской воды.

Считаем вместе:

1) Расход кислорода. При численности экипажа 40 чел (моя гипотеза, т.к. не меньше 36 человек  посменно участвовали в освобождении из "ледяного плена" (12 человек в три смены, а в другом месте Аронакс с товарищами говорят, что даже 60 человек там точно нет) и среднем расходе 1 кг кислорода в сутки получаем расход кислорода, получается 40 кг в сутки.

Большая установка для электролиза воды

2) Какому количеству водорода это соответствует? Чтобы получить 40 кг кислорода, нужно разложить электролизом 45 кг воды. И получить 5 кг водорода. Или 2500 молей. При нормальных условиях это соответствует 2500 * 22,4 л = 56 м.куб.  Помнится, капитан Немо сжимал воздух до 50 атм., если до такого давления сжимать водород, получается 1,12 м.куб. сжатого водорода. В принципе, это не очень много, под резервуары сжатого воздуха капитан Немо отвёл 7,5 метра в "цилиндре до 8 метров диаметром", т.е. до 375 м.куб.  На этом фоне даже 5,6 м.куб (запас на 5 суток) не выглядит чем-то большим, правда?

Примечание: нет, лично я не стал бы делать ОДИН такой резервуар, да ещё и во внутреннем корпусе. Лучше обойтись баллонами литров на 100 и разместить их снаружи, за прочным корпусом, ИМХО. Но Ж. Верн написал так.   

3) И что это даст капитану Немо? Таблицы утверждают, что при сжигании 1 кг водорода получается 100 МДж. Соответственно, при сжигании "суточной" нормы водорода в котле с КПД 93% нормы водорода (в надводном положении) получается 0,465 ГДж или 0,111 Гкал.

На всякий случай напомню, что в дистилляторе энергия тратится не только на испарение, но и на нагрев воды до температуры испарения. Но, поскольку конденсат капитан немо не теряет, он может в теплообменнике частично использовать тепло горячего конденсата на предварительный подогрев воды. Т.е. можно принят, что расход энергии примерно посередине между расходом на "только испарить" (0,503 Гкал/т при 1 атм) и "погреть и испарить под небольшим давлением" (0,63 Гкал/т).  Примем (0,503 + 0,63) / 2 = 0,567 Гкал/т

4) Сколько дистиллята это даст? "Суточный" приход водорода (0,111 Гкал) позволяет получить 0,111 Гкал / 0,567 (Гкал/т) ~ 197 литров конденсата. По 5 литров на человека в день.  Если применить "двух корпусный испаритель" (полученный пар греет второй дистиллятор и снова испаряет воду), то выход дистиллята увеличится в 1,8 раза. Т.е. по 9 литров на человека в день. Да, не очень много, но на питьё и "скромно помыться" хватит.  А если не хватит, то ведь можно и электричеством в подводном положении греть, "добирая" недостающую воду.

5) А не слишком ли тяжелым получится оборудование?  Как ни странно, нет. Я тут нашёл ТТХ современного котла КП-12. Паропроизводительность 160 кг в час (т.е. искомые 200 литров можно испарить за 1 час и 15 минут), "сухая" масса  - 0,5 тонны.   Габариты (Д×Ш×В): 2400×1000×1650 мм. Вполне себе поместится (и дистилляторы в "Наутилусе" стояли).

Фото дистиллятора

Да, понятное дело, это относительно современный котёл...  И во второй половине XIX века котёл и переиспаритель были побольше и потяжелее... 

Но ведь никто не заставляет капитана Немо управиться за 1 час и 15 минут. Может потратить 2,5 часа в надводном положении на обеспечение суточной потребности в воде (уменьшив ТТХ вдове), может и 4 часа (уменьшив примерно втрое).  В принципе, он много времени проводил в надводном положении.

Ну, а если нужда заставит нырнуть и долго плыть под водой, напоминаю, водород можно и "стравить" за борт. А дистиллят получать за счёт нагрева электричеством.   

Резюме: получается синергия двух процессов - снабжения кислородом в подводном положении и снабжение питьевой водой и водой для гигиенических нужд.