Способ получения озона

 

Использование: получение озона путем пропускания кислородсодержащего газа через тлеющий разряд, возникающий между электродами, разделенными диэлектрическим барьером с разрядным промежутком, при подаче импульсного высоковольтного напряжения. Сущность изобретения: способ состоит в пропускании кислородсодержащего газа через разрядную зону, образованную концентрично установленными низковольтными и высоковольтными трубчатыми электродами, с одновременным охлаждением высоковольтного электрода жидким хладагентом, причем во внутреннюю полость высоковольтного электрода периодически подают газообразные пузыри, причем объем и частоту их подачи определяют по следующим формулам: , где d - толщина кольцевого зазора, м; R_тр - внутренний радиус электрода, м; V - скорость всплытия пузыря, м/с. 2 ил.

Изобретение относится к технике получения озона путем пропускания кислородсодержащего газа через тлеющий разряд возникающий между электродами, разделенными диэлектрическим барьером с разрядным промежутком, при подаче импульсного высоковольтного напряжения, и предназначено для промышленного производства озона в высокочастотных трубчатых озонаторах. Цель изобретения - улучшение условий синтеза озона за счет увеличения интенсивности теплообмена. На фиг. 1 представлен общий вид озонирующего элемента; на фиг. 2 - узел I. Озонирующий элемент 1 содержит низковольтный 2 и высоковольтный 3 трубчатые электроды внутренними радиусами соответственно R¹_тр и R_тробразующие газоразрядный промежуток 4 размером d¹. В нижней части высоковольтного электрода 3 коаксиально установлен патрубок 5 с условным проходом D_y, соединенный с компрессором 6 и автоматическим клапаном 7, обеспечивающим периодическую подачу с частотой η газовых пузырей 8 необходимого объема V и образующим с высоковольтным электродом зазор толщиной d. Способ реализуется следующим образом. Воздух, из которого синтезируется озон, поступает в разрядную зону 4. Из разрядной зоны газ, содержащий зон, поступает к потребителю. Высоковольтный электрод 3 с радиусом R_тр охлаждают водой. Одновременно с подачей воды периодически с частотой η через патрубок 5 с помощью автоматического клапана 7 подают воздушные пузыри 8 необходимого объема V при объемном расходе воздуха в единицу времени V_τ Объем пузыря V и частоту η подачи воздушных пузырей определяют по следующим формулам: V= 8Π/3R1-3, м³, η= 3V/8ΠR1- , c^-1 где V_τ - объемный расход воздуха в единицу времени, м³/с; = v - геометрическая характеристика газожидкостной системы; d - толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем, м; R_тр - внутренний радиус электрод, м; v - скорость всплытия пузыря, м/с; ν - кинематическая вязкость хладагента, м²/с; g - ускорение свободного падения, м/с². При движении больших пузырей газа в жидкости происходит их деформация таким образом, что верхняя часть пузыря принимает форму сферического сегмента и в дальнейшем сохраняет ее и не зависит от размера пузыря. В этих условиях кольцевая область трубы, содержащая воду, сужается в направлении нижней части пузыря, имеющей неправильную форму с приближенно плоским основанием. Увеличение объема пузыря приводит к увеличению его длины. При движении пузыря за его основанием происходит активная турбулизация потока, образующаяся вследствие отрыва пограничного пристенного слоя трубы с кромок основания и перераспределяющаяся по объему движущейся жидкости. При этом поднимающийся пузырь можно рассматривать как часть сердечника, образующего с высоковольтным электродом кольцевой зазор и турбулизирующий по ходу движения пристенный слой. Расчет газожидкостной системы воздух-вода для R_тр = 18,2 мм. Согласно условию сохранения массы
_{= · · ·}
V= 0,48 = 0,2 м/c - скорость всплытия пузыря. Тогда толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем d = 0,13 ˙18,2 = 2,4 мм. Объем пузыря
V= 8Π/3R1-3, м³
V= (18,2·10^-3)³(1-3·0,13)= 31·10^-6 м³ или V = 31 см³
Оценка режима движения пузыря (по критерию Рейнольдса)
R_е= = = 6280
Значение критерия Рейнольдса и утверждение, что за основанием пузыря образуется активная турбулизация потока указывают на наличие развитого турбулентного режима движения пузыря относительно пристенного кольцевого зазора. В дальнейшем, выбрав необходимую частоту подачи объема воздуха, можно обеспечить требуемую интенсивность охлаждения. Увеличение интенсивности теплообмена приводит к уменьшению температуры в газоразрядном промежутке на 20^o и, следовательно, к увеличению концентрации озона, повышению его энергетического выхода. Использование пузыря в качестве турбулизатора позволяет упростить конструкцию озонатора, реализующего способ отказаться от механических турбулизаторов, повысить технологичность конструкции уменьшить ее металлоемкость. (56) Патент США N 4013567, кл. 250-540, 1977.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА, состоящий в пропускании кислородсодержащего газа через разрядную зону, образованную концентрично установленными низковольтным и высоковольтным трубчатыми электродами, с одновременным охлаждением высоковольтного электрода жидким хладагентом, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий синтеза озона за счет увеличения интенсивности процесса теплообмена, во внутреннюю полость высоковольтного электрода периодически подают газообразные пузыри, причем объем V и частоту η их подачи определяют по следующим формулам:
V= R1-3,
η= ,
где v_τ - объемный расход воздуха в единицу времени, м³/с;
_{= ·} - геометрическая характеристика газожидкостной системы;
d - толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем, м;
v - скорость всплытия пузыря, м/с;
R_тр - внутренний радиус электрода, м;
ν - кинематическая вязкость хладагента, м²/с;
g - ускорение свободного падения, м/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---