Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе

 

Изобретение относится к устройствам для окисления частиц, взвешенных в воздухе , содержащих множество каналов, открытых с обоих концов, в которых расположена проволока с большим удельным сопротивлением . Целью изобретения является повышение эффективности процесса. В устройстве для окисления частиц, взвешенных в воздухе, каналы должны иметь максимальный объем м3 и максимальную площадь поперечного сечения 10 м , причем длина и поперечное сечение имеют такие размеры, чтобы минимальное время нахождения массы воздуха э канале составляло 0,01 с, а минимальная плотность мощности в канале составляла 50 кВт/м3. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 5 А 61 1 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4355585/13 (86) РСТ/ВЯ 86/00014 от 15.08.86 (22) 14.04.88 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Кловер Электроника Лтда (BR) (72) Алинтор Фиорензано, мл. (BR) (56) Прототип известен заявителю. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ЧАС-, ТИЦ, ВЗВЕШЕННЫХ В ВОЗДУХЕ (57) Изобретение относится к устройствам для окисления частиц, взвешенных в воздухе, содержащих множество каналов, открыИзобретение относится к устройству для окисления частиц, взвешенных в воздухе, содержащем множество каналов, открытых с обоих с концов. в которых расположена проволока с большим удельным сопротивлением.

Известна система стерилизации воздуха, в которой используются каналы с высоким градиентом температуры, внутрь которых аксиально вставлена проволока из никель-хромового сплава, причем каналы являются предпочтительно цилиндрическим.

В экспериментах было показано, что такая система жизнеспособна только тогда, когда приняты во внимание некоторые параметры, которые не рассматриваются в данной заявке.

Целью изобретения является повышеwe эффективности процесса для того, чтобы можно было произвести быстрое окисление частиц, взвешенных в воздухе, при относительно невысокой общей мощно„„Я2„„1760971 АЗ тых с обоих концов, в которых расположена проволока с большим удельным еопротивлением. Целью изобретения является повышение эффективности процесса. В устройстве для окисления частиц, взвешенных в воздухе, каналы должны иметь максимальный объем 10 м и максимальную площадь поперечного сечения 10 м, причем длина и поперечное сечение имеют такие размеоы, чтобы минимальное время нахождения массы воздуха v канале составляло 0,01 с, а минимальная глотность мощности в канале составляла 50 кВт/м . 3 ил. сти и обеспечении высокого коэффициента полезного действия, Эта цель достигается благодаря тому, что каналы корпуса, открытые с обеих концов, должны иметь максимальный объем 10 м, и максимальную площадь поперечного сечения 10 м, причем длину и поперечное сечение выбирают так, чтобы минимальное время нахождения массы воздуха в каналах составляло 0.01 сек при минимальной плотности мощности в каналах 50 кВт/м .

Устройство также может иметь каналы с максимальным объемом 5 10" м и максимальной площадью поперечного сечения

0,110 м, причем минимальное время нахождения воздуха в каналах равно 0,1 секунды при минимальной плотности мощности в каналах равной 250 кВт/м, а также то, что каналы могут иметь площадь поперечного сечения от 3-5 10 м и длину около 7 10 2 м, причем цилиндрические каналы могут быть в поперечном сечении диаметром 2 — 2,5.10 м.

1760971

Проволока может быть выполнена из

NlCt с относительной проводимостью 24,20 см/м, а огнеупорный материал блока содержит45 мас, SION;42 мас. А!гОз;4 ЕгОг;

1 мас. Т10г; 6 мас. СаО и 2 мас. MgO, причем корпус снабжен вентилятором, управляемым электронной схемой управления, имеющей тепловой датчик, размещенный в блоке, содержит перфорированную пластину с диаметром перфорации, равным 2 10 м, расположенную над блоком, при этом электронная схема управления содержит переключатель вентилятора для включения и выключения его двигателя, или электронная схема управления содержит регулятор изменения скорости двигателя вентилятора в зависимости от температуры блока.

Экспериментально показано, что за счет поддержания указанных параметров можно достигнуть стерилизации с высокой эффективностью и при малых затратах в закрытом помещении.

Данное изобретения позволяет осуществить новый способ окисления частиц, взвешенных в воздухе окружающей среды, будь они живыми организмами или неорганическими частицами, с одновременным понижением относительной влажности черезвычайно эффективным путем. Высокая скорость окисления, достигаемая внутри каналов, способствует устранению микроорганизмов из воздуха посредством окисления протеинов, а также устранению запаха и окислению некоторых молекулярных форм газов типа СО (токсичный) с преобразованием в СОг (инертный по отношению к человеческому организму), Изобретение относится к повышению эффективности способов борьбы с процессом гниения, контроля загрязненности, консервации произведений искусства, консервации сельскохозяйственной продукции и т.д.

В соответствии с предпочтительным вариантом данное изобретение в ocHQBH0M составлено из трех систем: первая — это блок из огнеупорного материала, снабженный более чем сотней капилляров, за счет чего достигается высокая плотность мощности, вторая — это система управления и третья — это система тяги.

Эти системы являются взаимосвязанными таким образом, чтобы обеспечивалась работа их как единой системы.

Устройство, выполненное в соответствии с предпочтительным вариантом, состоит в том, что каналы сделаны в виде цилиндрических перфораций в онеупорном блоке, находящемся в коробке, которая снабжена находящимся под блоком вентилятором для управления воздушным потоком, причем вентилятор управляется электронной схемой, которая, в свою очередь, соединена с тепловым датчиком, находящемся вблоке. Этот

5 пример будет описан далее более подробно.

В примере устройства использован блок из огнеупорного материала толщиной (7 10 г с), в котором выполнены 120 свкозных цилиндоических каналов диаметром (2,0—

10 2,5) 10 м, в которые аксиально пропущена проволока из сплава NICr, имеющая проводимость 24 Ом/м, на которой рассеивается общая мощность 500 Вт. Энергия, рассеиваемая в каждом канале, составляет 3,5 Вт при

15 общей длине проволок в 10 м.

Блок из огнеупорного материала имеет предпочтительно следующий весовой состав:

45% SION,42 А40з,4% ZrOz, 1 Т!Ог, 20 6% СаО и 2% Mg0.

Этот огнеупорный материал имеет коэффициент теплопроводности к - 0,300 Ккал/ч см/м при температуре 600 С.

После расчетов на этом примере уста25 новлено: а) Плотность мощности в каждом канале (цр) мощность в канале

uр, где объем канала

30 мощность в канале = 3,5 Вт объем канала г — з лЭ л 2 10 — 7,10ã з 22.

10 м up = 15,90 10 Вт/мз, что представ35 ляет собой необычайно большую величину. в) Плотность мощности, преобразованной в каждом канале (uEtd): и Etd = up t, где

t — есть среднее время нахождения массы воздуха в канале, для t = 0,1 сек:

40 uEtd =159i10 Дж/мз

Принимая во внимание важность излучения в инфракрасном диапазоне во время процесса окисления частиц, получаем: с) Плотность мощности в инфракрасном

45 диапазоне (uEIr)

uEir = 1,59 10 Дж/мз причем, что 3 от uEtd находится в инфракрасном диапазоне.

d) Энергия каждого фотона, излучаемого с колебанием:

Апш(Етах) 2,898 10 /о

T =500 С-773 К тогда Евах = 6,63 10

-з4 3 10

2,898 10 /773

1760971

30 денного министерством здравоохранения 35

50

Emax = 5,30.10 Дж е) Количество фотонов на кубический метр (Ю макс):

Nknsx = 3,00 10 фотон/м, что является гз з довольно большим числом.

Связав эти результаты с научными данными, можно подтвердить, что в массе воздуха, переносящей взвешенные частицы, частицы окислятся безсомнения после того. как их подвергнут режиму тепловой обработки и инфракрасному облучению, при этом Йь входящий в состав проволока. действует в качестве катализатора.

Управление потоком воздуха через каналы производится с целью обеспечения условий, при которых время нахождения массы воздуха, а также температура внутри каналов не зависят от окружающей среды.

Это осуществляется с помощью сигнала, выработанного константаново-стальным датчиком, то есть термопарой (могут использоваться и другие типы тепловых датчиков), который выдает сигнал управления посредством электронной схемы, выход которой управляет потоком воздуха от вентилятора.

Далее изобретение описано на основании примера, представленного на чертежах.

На фиг. 1 — вид сбоку сечения устройства, фиг. 2 — основная электрическая схема устройства, показанного на фиг. 1, фиг. 3 — график эксперимента, провеБразилии.

Устройство, показанное.на фиг. 1 располагается в металлическом корпусе 1, снабженном верхом 2 и низом 3, защищающими рабочее сито. Огнеупорный блок 4, в котором выполнены каналы 5 малого объема, прикреплен к корпусу с помощью фиксирующих элементов 6. Деталь 7 служит для прикрепления электрического провода, котарый пропускается через каналы 5 с натяжением как "прошивка", причем проволока на фиг. 1 не показана для упрощения.

Электронная схема управления 8 соединена с тепловым датчиком 9, который раэмещается в блоке 4, хотя можно также установить датчик на выходе каналов, Система управления двигателем вентилятора

10 может быть выполнена в виде.системы непрерывного контроля, но в данном примере она выполнена в виде системы ВКЛВЫКЛ (переключатель) с гистерезисом, что показано на фиг, 2.

Внутри корпуса 1 над блокам 4 закреплена перфорированная пластина 11, диа5

25 метр перфорации может быть равен 2 10 м, из нержавеющей стали, работающая как теплообменник; охлаждающий выходящий из корпуса воздух, при этом над перфорированной пластиной 11 установлен термастат или прерыватель 12 тепловой схемы, предназначенный для отключения устройства, если температура воздуха, входящего из корпуса, превышает заданный предел, Предохранитель 13 гарантирует защиту устройства от возможной перегрузки.

На схеме, приведенной на фиг. 2, выполнены тугоплавкий предохранитель 14 на 5 ампер, коммутатор 15 типа В КЛ-ВЫ КЛ, термастат 16 с отключением при 70 С, никельхромовая проволока 17 с проводимостью

24,2 Ом/м и общей мощностью 500 Вт для питания 110 В, тепловой датчик 9 типа термопары, а также двигатель вентилятора 10 и электронная схема 8 управления, Электронная схема 8 управления работает так, что когда на нее поступает сигнал с теплового датчика 9. указывающий, что температура на блоке 4 достигла заданного максимального уровня, он запускает двигатель вентилятора 10, за счет чего повышается давления Р1 под блоком, и, таким образа 4, за счет регулятора увеличивается скорость воздушного потока через каналы, причем давление Р2 над блоком меньше, чем Р1, Рост воздушного потока приводит до заданного минимального уровня, после чего электронная схема управления 8 отключает вентилятор, С помощью этой системы можно поддерживать температуру и время нахождения воздуха в каналах в пределах заданных значений.

Модель. основанная на описанном примере, позволила обеспечить подачу среднего потока в 35 м /час стерилизованногоо воздуха с температурой 30 С и относительной влажностью 85%.

Изменение температуры в точках ее максимума и минимума в каналах составило

95;ь в нижней части, 450 С на расстоянии

6см(610г м) над нижней частью и 300 С в

7 см (7 10 ) от выхода из каналов.

Модель оказалась эффективной при снижении биологической активности воздуха в комнате обьемом 250 кубических метров. Таким образом было подтверждено, что данное изобретение не позволило значительно нагревать помещение, поскольку оно предназначено только для обработки воздуха, уменьшения относительной влажности и биологической активности.

Можно, например, отметить, что среднее тепловое излучение взрослого человека составляет около 100 Вт. Поэтому выполненная по изобретению 500-ваттная модель

1760971

Таблица результатов

55 термически эквивалентна присутствию 5 человек в помещении площадью порядка 100 квадратных метров и высотой 2,5 метра. Это говорит о том, что ее нагрузка на систему охлаждения несущественна, и поэтому она особенно полезна в помещениях, где нет притока воздуха.

Поскольку данное изобретение не позволяет осуществить значительное согревание помещения из-за своего малого .отношения мощности к единице воздушного обьема, оно не зависит от вида климатизации и может применяться в разных областях.

В эксперименте, выполненном в Бременском университете (Федеративная Республика Германии) с помощью устройства данного типа внутри замусоренного помещения обьемом 21,2 м (3,67м х 2,88 м х 2,00 м) были получены следущие результаты:

Параметры эксперимента: — рабочее время устройства — 64 часа — количество устройство — 2 — инкубационный период — 7 дней.

Заключение; каждое устройство смогло понизить, например, количество бактерий дрожжей + плесени на 80 Д в помещении в

10 м . Грубая оценка говорит о том, что использованное в эксперименте устройство позволяет обеспечить благоприятный эффект ликвидации микробов.

Кроме того, в другом эксперименте, проведенном в Бразильском министерстве здравоохранения (Фонд Освальд Круса) национальным институтом контроля качества здоровья получено уменьшение количества частиц, как показано на фиг. 3, Параметры эксперимента были следующие; — характеристика среды: поток = 9 м /сек, — объем испытательного помещения;

25.80 мз, — количество стерилизаторов: 3

20 — методика эксперимента: выращивание колоний микроорганизмов (грибки и бактерии) в сосудах Петри, в среде кровяного агара и агара Сабуранда, выставленного на 15 минут.

Процесс был повторен с различными рабочими периодами (О мин, 45 мин, 76 мин, 135 мин, 195 мин).

Сделаны следующие заключения и замечания:

Для представления уменьшения количества жизнеспособных частиц при установленном рабочем времени можно использовать экспоненциальную зависиу 93,106 -11,83

Оба коэффициента, то есть установленное время и день, когда были проведены эксперименты, являются важными, Можно было бы интерпретировать наблюдаемую разницу больше как следствие (последующие) дня, чем факт, свидетельствующий о том, что экспериментатор оставался в комнате или входил и выходил из нее.

Считая, что эксперименты были выполнены в последующие дни, становится очевидным большое снижение числа жизнеспособных частиц, полученное в эксперимента lt, а эта разница статически значительна.

Как видно из графика, число частиц остается намного устойчивее, хотя со временем и уменьшается на второй день, так что имеется стабилизация общего уровня частиц в окружающей среде. Разница между экспериментами (дни) доказывает большую важность начального уровня (О мин) и при

135 мин. В последнем случае вероятно, что изменение произошло в напряжении, что привело к увеличению числа частиц в противоположность предположению.

Важность взаимодействия отражена тем, что наблюдаемая разница между установленным рабочим временем зависела от дня (первый или второй) когда проводился эксперимент.

В соответствии с этим можно заметить, что общий уровень частиц в заданном объеме имеет тенденцию к изменению в функции начальной концентрации частиц. На второй день концентрация гораздо ниже (очень важная разница при 4n = 0 мин), а число частиц уменьшается со временем работы, но не так круто.

Из основания общего анализа следует, что установка эффективна для снижения числа жизнеспособных частиц в заданном обьеме.

Так что поставленная на втором этапе анализа цель установления факта уменьшения количества частиц достигнута. потому

1760971

10 что получен минимальный уровень концентрации, характеризующий стерильную среду

В соответствии со спецификациями А.

S. А в стерильной среде должно содержаться не более 0,0035 жизнеспособных частиц на литр.

Имея поток в установке в 9 кубических метров в час, а объем помещения 25,80 кубических метров, можно считать, что стерилизация в помещении произойдет примерно через 2 часа 52 мин или 172 минуты рабочего времени.

В данном эксперименте использовались три (3) одновременно работающие установки, так что время стерилизации снизится до 172 минут, поделенных на три, или до 57 минут, то есть, около одного часа.

Считая объем над поверхностью„где выставлены сосуды Петри, равным примерно одному кубическому метру, получаем, что показатель в 3,5 жизнеспособные частицы на кубический метр может представлять правильный показатель стерильности среды, В эксперименте 1 величины были значительны на уровне 5 при 75 мин и 135 мин и почти значительны (но это больше не является значительным) при 195 мин, в соответствии с этим можно заключить, что в первый день, когда комната имела начальную естественную концентрацию частиц в воздухе, после 3 часов работы установилось положение, позволившее считать снизившийся уровень содержания частиц в soapyxe достаточным, чтобы признать его на уровне стеоильного, В эксперименте ll, то есть на второй день, разница не была такой разительной и при значительно меньшей концентрации можно считать атмосферу стерильной.

Формула изобретения

1. Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе, содержащее корпус и расположенные s нем блок из огнеупорного материала, имеющего каналы, открытые с обоих концов, и проволоку с большим удельным сопротивлением, причем блок помещен в корпус, а проволока проходит через каналы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процес5

50 са, каналы имеют максимальный объем 10 м и максимальную площадь поперечного сечения 10 м, причем длину и поперечное сечение выбирают так, чтобы минимальное время нахождения массы воздуха в каналах составляло 0,01 с при минимальной плотности мощности в каналах 50 кВт/м . з

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каналы имеют максимальный объем 5 10 м и максимальную площадь поперечного сечения 0,1 10 м, причем минимальное время нахождения воздуха в каналах равно 0,1 с при минимальной плотности мощности в каналах равной 250 кВт/м .

3. Устройство по и. 1, о тл ича ю ще ес я тем, что каналы имеют площадь поперечно -о сечения от 3 — 5 10 м и длину около 7х х10 м.

4. Устройство по и. 1 или 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что цилиндрические каналы имеют поперечное сечение диаметром 2-2,5х х10з м.

5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что проволока выполнена из NlCr u имеет относительную проводимость 24,20 см/м.

6. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ e eс я тем, что огнеупорный:материал блока содержит 45 мас. SiC,42 мас. А120з, 4

ZrOz, 1 мас, Ti02, 6 мас. СаО и 2 мас.ф

М90.

7. Устройство по и. 1 или 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что корпус снабжен вентилятором, управляемым электронной схемой управления, имеющей тепловой датчик, размещенный в блоке.

8. Устройство по п.7, отл и ч а ю ще ес я тем, что электронная схема управления содержит переключатель вентилятора для включения и выключения его двигателя.

9. Устройство по и. 7, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что электронная схема управления содержит регулятор изменения скорости двигателя вентилятора в зависимости от температуры блока.

10. Устройство по и. 7, отл ич а ю щее с я тем, что корпус содержит перфорированную пластину с диаметром перфорации, равным 2 10з м, расположенную над блоком.

1760971

1760971

Составитель Н.Милорадова

Редактор Г. Князева Техред M. Моргентал Карре:<тор А. Ворович

Заказ 3194 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе Устройство для окисления частиц, взвешенных в воздухе 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для удаления из воздуха взвешенных частиц , микроорганизмов, вредных веществ и запахов и может быть использовано в медицинских учреждениях для очистки воздуха, подводимого к пациентам

Изобретение относится к устройствам термического воздействия на микроорганизмы с целью их уничтожения, и может быть использовано в медицине и биотехнологии при обеззараживании воздуха

Изобретение относится к медицинской технике, а именно касается удаления взвешенных частиц из воздуха и уничтожения микроорганизмов

Изобретение относится к области электротехнических устройств, используемых для стерилизации жидких и газообразных сред

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха, преимущественно поступающего в помещение, путем окисления находящихся в нем вредных химических веществ при высокой температуре с применением катализатора
Изобретение относится к области животноводства

Изобретение относится к устройствам для дезинфекции и стерилизации воздуха и других газов

Изобретение относится к области очистки и обеззараживания воздуха в помещениях
Наверх