Самодельная CO2-система из бутылок

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Подробная сборка самодельной системы подачи CO2 в аквариум: двухбутылочный генератор с обратными клапанами и бесклапанный вариант по принципу аппарата Киппа

Решил подавать в аквариум СО2. Начал изучать существующие системы. Пришел к выводам:
1. Балонная система. Вероятно, лучше всего, но
-дорого
-громоздко и не совсем эстетично в случае с небольшим аквариумом (нужно думать, куда прятать всю эту красоту)
-слегка гемморойно, т.к. наверняка, несмотря на наличие редуктора с манометром, газ имеет свойство заканчиваться
именно тогда, когда за ним ехать некогда.
Т.е для начинающего с маленьким аквариумом жирно.
2. Брага. Вообще отказать. Кроме тех недостатков, о которых все пишут, наверняка присутствует следующее
-сивушные масла, которые никогда в жизни не уберутся при пропускании газа через воду и даже уголь (только
известь)
-спирт тоже достаточно летуч, чтобы присутствовать в выхлопе. Рыбам, возможно, такая слабоалкогольноя шипучка
и понравится, но...
3.Таблетки. Это пошло платить втридорога за прессованую соду с лимонной кислотой.
4.Сода+лимонная кислота+ очУмелые ручки.
На этом варианте решил остановиться. Анализ инета показал, что имеем либо громоздкие и сложные в сборке и отладке (я имею в виду не принципиальные схемы, а реальные рабочие образцы) системы, либо нечто простое и работоспособное, но требующее его нахождение в аквариуме (бутылочка с распылителем) и ежедневной перезарядки.
1,5 месяца изысканий привели к такой установке:
Работа реактора основана на известной реакции соды с лимонной кислотой и свойстве соды создавать насыщенный раствор при конц. 8%. В 0,5 л пластиковую бутылку насыпаем 20 грамм соды, наливаем 50мл воды, закрываем крышкой. Трубку подачи газа в аквариум пережимае зажимом. Через вторую трубку шприцом заливаем 5 мл насыщенного раствора лимонной кислоты (25гр на ~70-мл воды) и сразу зажимаем зажимом. Курим 10минут. Зажимом на шланге подачи регулируем нужную подачу газа. По мере расходования соды в растворе, она будет там растворяться до полной выработки поданной порции кислоты. Вечером стравливаем остатки СО2 через трубку подачи кислоты и перекрываем подачу в аквариум. Утром повторяем все снова.
Недостатки
1. требует ежедневного внимания 1 мин.
2. имеется некоторая нестабильность подачи газа. Для работы целый день, приходится 2-3 раза за день корректировать подачу в аквариум. Я для себя сделал так: С утра сразу даю чуть по-больше. Этого вполне хватает, чтобы наполнить колпачек и мелкими пузырьками (через распылитель) булькать часа 3-4. Потом пузырьки сходят на "нет" и расходуется то, что накопилось в колпачке. Таким образом, у меня держится СО2 3-3,5% (вместо 1,5 до подачи). И растениям получше и рыбам нормально. Не вижу проблем, почему бы не подавать СО2 через более приличные реакторы.
На одном комплекте заправки генератор без проблем работает неделю. Увеличение срока работы и объема подачи газа достигается изменением параметров. Каждый может подобрать для себя свой оптимум. Я здесь не описывал чисто инженерных примочек, делающих эту установку реально работоспособной. Если кого-то заинтересует- расскажу все подробнее.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Начал испытывать свой генератор.
Кто-нибудь, подскажите, pls, какой расход СО2 в единицу времени (пузырьков-? :-): ) в течении 2-3 месяцев без перезарядки мог бы быть сравним с приличной фирменной баллонной системой? Какую неравномерность подачи в течении дня можно считать приемлемой?

[greblin greblin Старейшина]

Рекомендуют 1 пузырек в минуту на литр. :-):

[Nikolaykz Nikolaykz Житель]

Кол-во подаваемого со2 определяют по содержанию со2 ,растворённого в воде.А содержание определяют по тестам на рН и кН.Счётчик пузырьков используется для контроля подачи.Сказать определённо ,на такой-то объём,столько-то пузырьков практически невозможно.У каждого счётчика разный размер пузырька,от того какие используются шланги.Например латексные трубки от системы и аквариумные для компрессоров не подойдут,сквозь стенки трубки газ улетучивается.Углекислый газ очень текуч.От герметичности соединений,от эффективности реактора и т.д. и тп.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Пара недель затянулась на пол-года. Тому были причины- доработка принципиальной схемы, борьба с утечками, подбор пропорций реагентов, испытания и т.д. На сегодня все проблемы решены, генератор СО2 в полностью рабочем виде и я, по большому счету к нему претензий не имею. Вот он в опытном варианте

Схему приводить не буду- все ясно по картинке.
Левая бутылка. 25 грамм (один пакетик) лимонной кислоты + 50 мл (это принципиально) воды. В пробке трубка до дна (для забора кислоты) через обратный клапан (компрессорный) с направлением так, чтобы через него кислота могла течь в другую бутылку. :-): Вторая трубка идет во вторую бутылка. В ней обратный клапан с противоположным направлением и тройник. (поясню чуть позже).
Вторая бутылка. 30 (!) грамм соды на 50 грамм воды. Растворена, естественно не полностью, т.к. у соды насыщенный р-р 8%. В пробке тоже две трубки. Одна- для подачи кислоты. Она идет до дна и заканчивается небольшим зонтиком (огрызок фильтра от капельницы). Вторая- на выход СО2. Это в ней тройник и обратный клапан, о котором писал раньше.
Принцип работы. Надавив на бутылку с кислотой, вылавливаем ее в бутылку с содой (легкое нажатие :-) ). В соде пошла реакция, повысилось давление. Содовый р-р в кислоту попасть не может (обратный клапан) и газ по второй трубке идет в бутылку с кислотой, повышая в нем давление, которое выдавливает в соду новую порцию кислоты. И так до установления равновесия. Через тройник отводим газ в аквариум. В соде давление падает и в какой-то момент в кислоте давление оказывается выше, чем в соде. Новая порция кислоты идет в соду. Реакция продолжается. По мере выработки соды, ее концентрация падает и при впрыске кислоты (через зонтик) она перемешивается и растворяется дальше.
Утечки. Для герметизации выходов из бутылок использовал резиновые переходники от капельниц (вернее, их половинки). Для предотвращения утечек через трубки- использовал ПВХ трубки Ф4 с надетыми на них термоусадочными кембриками. Для забора кислоты и подачи ее в соду- п/э трубки. Для прекращения реакции и регулировок- краны от компрессора. Это, кстати, не лучший вариант. Следующая доработка будет игольчатый кран и э/м клапан.
ТТХ 50 грамм лимонной кислоты и 60 грамм соды хватает на месяц работы в 12-и часовом режиме при 1 пуз/сек. Пределы регулировок от 1 пуз в 3-5 сек до 5 пуз/сек. Стабильность высокая- практически не меняется весь цикл. Пол-литровая бутылка допускает заправку на 2 мес. 2-х литровая- не пробовал, но думаю, до полугода. Если правильно обеспечена герметичность. Рабочее давление- 1-3 атм, по желанию и потребностям в газе.
Для 100 литровой аквы не супер-профессионала, думаю, закроет все вопросы с СО2.
ЗЫ Фото -предыдущей модификации :-) :-) :-) Сегодняшняя прилично отличается, хотя принцип тот же. Просто сейчас работает, неохота отключать и разбирать. Если будет очень нужно- выложу.
ЗЗЫ Если кто захочет делать- пишите, т.к. выложил не всю инфу- и так очень длинный пост получился :ny_tik:

[greblin greblin Старейшина]

Одно маленькое дополнение при Рн 8 и выше не хватит выходного давления даже для 25 литровой аквы :nez-nayu:При нейтральном Рн должно хватить до 100 литров для поддержания концентрации до 15-20.
А так :co_ol: .

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Пару слов о реактивах.
В качестве кислоты используется концентрированный, но не насыщенный, раствор лимонной кислоты (примерно 50 мл воды на 25 грамм сухой кислоты). Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, концентрированный раствор какой-то слегка тягучий. Из-за этого увеличивается внутреннее трение в трубках и местных сопротивлениях, что ведет к затуханию реакции. А, во-вторых, побочным продуктом реакции является какая-то вязкая дрянь, известная среди любителей такого рода генераторов как "корка". Так вот, избыточная вода ее растворяет и она не препятствует дальнейшей реакции.
В качестве щелочи используется пищевая сода. (Нет, ну я знаю, что это не щелочь, а щелочная соль, но реакция идет и слава Богу!). На 30 грамм соды (30 и 25- это количества, которые при реакции полностью расходуются без остатка одного из компонентов) идет тоже 50 грамм воды. Насыщенный раствор соды достигается при 8%, т.е. реально из этих 30 грамм растворяется сразу около 4-х грамм. Почему не все сразу. Если бы мы растворили все, то, во-первых, это заняло бы большой объем. А, во-вторых, по мере выработки соды из раствора, ее концентрация бы падала и скорость реакции уменьшалась бы. А так, по мере выработки соды, на ее место растворяется новая и концентрация реагентов на всем протяжении установившегося периода одинакова. А, следовательно, и реакция идет стабильно.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Из Питера сегодня донеслось робкое женское "хочу!"... Придется удовлетворить :smu:sche_nie: Чтобы много не повторяться- последняя монтажная схема с полугодовым опытом безпроблемной эксплуатации с небольшими комментариями о принципе работы.
Ну, на всякий случай, повторю картинку

Сфоткать по узлам сегодня не получилось- будет работать еще с недельку. Как буду перезаряжать- выложу. Жду вопросов по схеме.

[Наталья Наталья Старейшина]

Это что такое?

термоусадочными кембриками

А это как? Как так половинки?

Для герметизации выходов из бутылок использовал резиновые переходники от капельниц (вернее, их половинки)

И зачем та штуковина, которая резинками к бутылке привязана?

По схеме...
Вид 1 это что? С размерами который...
Почему на схеме обратные клапана прям в бутылке? На фотке они вроде снаружи...
4 и 6 это что? Краники?

P.S. ну я как всегда вобщем :smu:sche_nie: мне все непонятно ;;-)))
Сколько капельниц надо купить? ;;-)))
Ой, чую без фото по узлам, ты будешь долго объяснять мне что тут зачем ;;-))) ;;-))) ;;-))) Хотя мне не к спеху :hi_hi_hi:

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Термоусадочный кембрик- это трубка, которая при нагреве уменьшает свой диаметр, не меняя длины. Используется в качестве изоляции у электриков. Здесь дает дополнительную защиту от утечек и дополнительную жесткость трубкам.

А это как? Как так половинки?

Ну так. Разрезал поперек на две части. Для экономии. Пробовал на три- но коротковаты получаются.

И зачем та штуковина, которая резинками к бутылке привязана?

Картинка с очередных испытаний, поэтому привязал к ней счетчик пузырьков. К собственно генератору отношения не имеет.

Вид 1 это что? С размерами который...

Это окончание трубки, через которую в соду подается кислота. Он спецом в виде зонтика. При впрыске пузыри идут вокруг него, встряхивая соду для ее растворения (ты же помнишь, сода растворяется постепенно, по мере выработки из раствора)

Почему на схеме обратные клапана прям в бутылке? На фотке они вроде снаружи...

Схема- последний вариант. Клапана убрал в бутылку для уменьшения количества стыков и, соответственно, уменьшения утечек.

Сколько капельниц надо купить?

Минимум пять. Желательно старого образца. В них эта хрень резиновая нормально на краны ложится. А в новых чуть больше и начинается гимор с уплотнениями.

4 и 6 это что? Краники?

Краники от компрессора. Поворотные не годятся- только винтовые. Зажимы от капельницы тоже не годятся.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Как и обещал- генератор по узлам)))

Пробка в кислотной бутылке. По трубке кислота идет в соду, через связку 2-х клапанов- газ обратно в бутылку для поддержания рабочего давления

Пробка в содовой бутылке. По трубке кислота поступает в содовый раствор, через второе отверстие газ выходит на тройник. Дальше- в аквариум и в кислотную бутылку. В отверстии просматривается кусочек стержня от шариковой ручки- для уплотнения резинового переходника с крышкой.

Распылитель газа в содовой бутылке- обрезок шприца. Нужен для перемешивания соды в растворе в момент подачи кислоты и протекании реакции.

Система трубок, кранов и тройника между бутылками. Кран перед тройником перекрывает газ из содовой бутылки. По сути, останавливает реакцию. Именно им вечером генератор останавливается, а утром запускается. Кран после тройника- на аквариум. Служит для регулировки подачи газа.

Дожигатель паров кислоты. Он же быстроразъем. Представляет из себя две половинки от шприцов, вставленные один в другой (дальше будет в сборе- здесь- та часть, в которой собственно дожигатель- поролон, пропитанный содовым раствором)

Пропитка дожигателя- непосредственно в содовой бутылке

Генератор в сборе до старта

Запуск генератора. Сдавливаем бутылку с кислотой, она поступает в соду, начинается реакция. За два-три нажатия давление в бутылках доводится до 3-4 атм. Но правой (содовой) бутылке хорошо видны интенсивные пузыри- реакция пошла.

Узел подключения к аквариуму- дожигатель- быстроразъем в сборе, обратный клапан для предотвращения утечек воды при перезарядке генератора, счетчик пузырьков. Рядом болтается липовая ветка- распылитель.

Собственно липовая веточка. С ней при 1 пуз/5-6 сек и непрерывно работающем аэролифте СО2 держится 7-10 мг/л Это на сегодня мой рабочий режим.

Ну, где-то так. На данный момент генератор заправлен 2-я пакетиками кислоты (50грамм) и 60-ю граммами соды. Если на ночь выключать, хватит на 2 месяца, если не выключать- на полтора. Повторю при 1 пуз/ 5-6 сек. При 1 пуз/сек этого хватает на 4 недели при ночном выключении. Простая арифметика не сходится из-за того, что от утечек, все-же, полностью избавиться пока не удалось. Да и не сильно и хотелось, если честно)))

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

У липовой ветки выяснился один недостаток. При перерывах в подаче газа (например, при перезарядке), вода через нее заходит в трубку. А потом, при возобновлении, необходимо дать повышенное давление для того, чтобы ее продавить через ветку. Если зазеваешься, то когда вода вся выйдет, получается ураган из газа (давление-то повышено!) Поэтому, перед веткой поставил обратный клапан. Очень нормально себя повел.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Оставались с объекта трубки, которые используются для осмоса. Решил поменять свои "капельничные" в термоусадке. Очень замечательно они стали каждая на свое место. В них прекрасно вошли и краники и обратные клапана- вроде всегда там жили. Собирал на мыле. Вопрос с утечками можно считать полностью закрытым- очень хорошо себя ведут. Один минус- жесткие. Поэтому, перед сборкой, каждой из них придал нужную форму, подержав над пАром.
Теперь собственно бутылки начали мозолить глаза :hi_hi_hi: Подумываю о сборке аппарата из корпусов магистральных фильтров. Тем более, к этим трубкам есть вся необходимая фурнитура- и тройники, и уголки, и переходы на 1/2 и 3/8.

[Ю.В. Ю.В. Старейшина]

Как выяснилось при широком внедрении данной установки (к сожалению, не на нашем форуме, а на украинском), многие аквариумисты столкнулись с двумя проблемами- некачественные обратные клапана и сложности с герметизацией тройника. У меня, почему-то, это особых проблем не вызвало, но, поскольку многие начали пробовать создавать бесклапанные системы, то решил занять руки и я))) Похоже, реально работающая система опять получилась у первого ::yaz-yk: Попробую поделиться.
В принципе, бесклапанная система известна давно- это в разных вариантах аппарат Киппа- так что ничего нового на этот раз. Из разных вариантов схем мне показалась самой удобной та, с которой экспериментирует Павел ( tpv ). Нечто подобное пробовал и я, на начальной стадии экспериментов, но эта чуть удобнее.

Суть схемы- как только давление в соде повышается, газ выталкивает кислоту в трубке из содовой бутылки, ее подача прекращается, реакция затухает. По мере расхода газа из содовой бутылки, давление в ней падает, кислота возвращается, капает в соду (или ее раствор) и реакция возобновляется. Недостаток у этой схемы очень существенный- по мере расходования реагентов, продукты реакции скапливаются в виде раствора над содой, концентрация соды в нем падает и реакция затухает. Для нормального ее поддержания нужно принудительное перемешивание. Именно это, в свое время, заставило меня подавать кислоту под соду, что привело к необходимости 2-х обратных клапанов.
В случае с бесклапанной системой, для стабильной реакции необходимо куда-то уводить продукты реакции. Единственная из сил, работающих "на шару"- это гравитация. Т.е. уводить нужно вниз. Для этого нужна дистанция между содой и дном. Для этого на дно я уложил поролон.

Попытка насыпать соду прямо на него не увенчалась успехом- капли кислоты быстро прожигали в ней канал и уходили прямиком в поролон. Реакция затухала. Для борьбы с этим явлением я соду насыпал в узкий контейнер, в котором прожег иглой 4 отверстия. Для более равномерного распределения кислоты по поверхности соды, уложил еще плотный моток лески. Аппарат заработал. Вода послушно просачивалась сквозь дырки в поролон. Кислота, проходя через слой соды полностью успевала прореагировать.

Возможно, при некоторых обстоятельствах, система может пойти "вразнос". Например при резком значительном отборе газа с последующей остановкой. Хотя за 2 цикла испытаний мне этого "добиться"))) не удалось, на всякий случай поставил предохранительный клапан из шприца. Ну, либо нужно ставить третью бутылку- ресивер. В контейнер без проблем влазят "дежурные" 60 грамм соды- это запас хода на 17л газа. При 1 пуз/сек и 10 часов подачи это около 2-х недель. У меня расход меньше, поэтому- около месяца)))