Проточный электроактиватор воды
Владельцы патента RU 2329954:
Государственное научное учреждение Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Изобретение относится к электрохимической обработке воды, используемой для орошения сельскохозяйственных культур в системах капельного орошения. Проточный электроактиватор воды содержит корпус, разделенный перегородкой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодами и катодами, снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалами. Каждый анод и каждый катод выполнены в виде ряда пустотелых прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых перфорированы и размещены вдоль корпуса по два ряда в каждой камере с зазором между параллелепипедами в ряду 0,5-1,0 мм. Расстояние между рядами определяется по уравнениям Q=ωV и ω=b·h, где Q - требуемый расход электроактиватора; V - скорость движения воды через электроактиватор; ω - площадь живого сечения потока, b - расстояние между рядами параллелепипедов; h - высота камеры, при этом каждый параллелепипед анода соединен с шиной, несущей положительный потенциал, а каждый параллелепипед катода соединен с шиной, несущей отрицательный потенциал. Технический эффект - регулирование окислительно-восстановительных свойств воды для обеспечения возможности повышения биологической активности и создания оптимальных условий произрастания сельскохозяйственных культур с целью получения максимальной урожайности. 2 ил.
Изобретение относится к электрохимической обработке воды, используемой для питьевых целей, в промышленности, медицине, микроэлектронике, лазерной технике и для орошения сельскохозяйственных культур в системах капельного орошения с регулированием окислительно-восстановительных свойств для обеспечения возможности повышения биологической активности и оптимальных условий произрастания сельскохозяйственных культур с целью получения максимальной урожайности.
Известен электролизер для обработки воды, содержащий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них перфорированными электродами, прижатыми к диафрагме, при этом поверхность электродов, обращенная к диафрагме, покрыта электроизоляционным материалом, а перфорация электродов выполнена соосно (SU, авторское свидетельство №882944).
К недостаткам известного устройства относятся низкая производительность, отсутствие возможности получения непрерывного потока активированной воды, а также отсутствие возможности регулирования количества воды с отрицательным и положительным потенциалом.
Известно также устройство для электрохимической обработки жидкости, содержащее диэлектрический корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них соответственно анодом и катодом, подключенным к источнику постоянного тока, при этом электродные камеры соединены переточным каналом, вход которого расположен в катодной камере у ее дна вблизи диафрагмы, а выход - в анодной камере у верхнего края электрода, причем в канале у его концов установлены сетчатые электроды, соединенные с дополнительным источником постоянного тока так, что сетчатый электрод у входа канала является катодом, а у выхода - анодом, и отрицательный полюс дополнительного источника тока соединен с положительным полюсом основного, а переточный канал выполнен в корпусе устройства (SU, авторское свидетельство №1634643).
К недостаткам данного устройства относятся повышенные энергозатраты на обработку воды из-за того, что часть электроэнергии непроизводительно тратится на электролиз прослойки воды, находящейся между электродами, низкая производительность устройства, невозможность получения непрерывного потока активированной воды, отсутствие возможности регулирования расхода воды с отрицательным и положительным потенциалом.
Известен электролизер для обработки воды, включающий корпус, разделенный диафрагмой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодом и катодом, при этом на поверхности электродов со стороны межэлектродного пространства установлены вертикальные ребра, прижимающие диафрагму к поверхности противоположного электрода, причем на аноде и катоде ребра установлены в чередующемся порядке и выполнены из токопроводящего материала (SU, авторское свидетельство №1468867).
К недостаткам этого устройства относятся сложность конструкции, отсутствие возможности регулирования расхода воды, протекающей через катодные и анодные камеры, и создания заданного отрицательного и положительного потенциала подаваемой воде на орошение, а также возможности смешивания католита и анолита в заданной пропорции, обеспечивающей оптимальные условия для роста и развития растений, а также использования для других целей.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту является установка для электрохимической активации оросительной воды, преимущественно для систем капельного орошения, содержащая корпус, разделенный перегородками на анодные и катодные камеры с размещенными в них анодами и катодами, снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалами, при этом катодные и анодные камеры разделены полупроницаемыми перегородками в виде гофр, выполненными в вертикальной плоскости с высотой, равной расстоянию между катодом и анодом, при этом катодные и анодные камеры размещены в диэлектрическом корпусе и снабжены общим водоподводящим трубопроводом, а патрубки для отвода воды снабжены вентилями для изменения величины расхода активированной воды (RU, патент №2224722).
К недостаткам данной установки относятся повышенные затраты электрической энергии и низкая эффективность электрохимической обработки из-за ламинарного потока обрабатываемой воды и недостаточного контакта частиц потока с электродами.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение эффективности электрохимической обработки воды и снижение потребления энергии на обработку.
Технический результат - повышение биологической активности воды и урожайности сельскохозяйственных культур.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном проточном электроактиваторе воды, содержащем корпус, разделенный перегородкой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодами и катодами, снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалом, при этом каждый анод и каждый катод выполнены в виде ряда пустотелых прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых перфорированы и размещены вдоль корпуса по два ряда в каждой камере с зазором между параллелепипедами в ряду 0,5-1,0 мм, а расстояние между рядами определяется уравнением Q=ωV и ω=b·h, где Q - требуемый расход электроактиватора; V - скорость движения жидкости через электроактиватор; ω - площадь живого сечения потока; b - расстояние между рядами параллелепипедов; h - высота камеры, при этом каждый параллелепипед анода соединен с шиной, несущей положительный потенциал, а каждый параллелепипед катода соединен с шиной, несущей отрицательный потенциал, за счет выполнения анода и катода в виде ряда пустотелых прямоугольных параллелепипедов с перфорированными боковыми гранями обеспечивается большая площадь контакта электродов с обрабатываемой водой и достигается указанный выше технический результат.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» по существующему законодательству.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен проточный электроактиватор воды - продольное сечение по осям подводящего и отводящих трубопроводов.
На фиг.2 - сечение А - А на фиг.1.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Проточный электроактиватор воды состоит из корпуса 1 прямоугольного сечения, выполненного из диэлектрического материала. Для подвода воды к электроактиватору предусмотрен подводящий трубопровод 2, оборудованный направителем 3, выполненным в виде пирамиды.
Корпус 1 разделен на две камеры, в которых установлены электроды 4 и 5, выполненные в виде ряда пустотелых прямоугольных параллелепипедов с перфорированными боковыми гранями. В каждой камере установлено по два ряда параллелепипедов.
Каждый параллелепипед имеет высоту h, а расстояние между рядами параллелепипедов «b».
Зазор между параллелепипедами в ряду, установленный экспериментально, составляет 0,5-1,0 мм, расстояние между рядами параллелепипедов «b» определяется в зависимости от требуемого расхода анолита и католита из уравнения расхода, используемого в гидравлике
где Q - требуемый расход электроактиватора;
V - скорость движения жидкости через электроактиватор;
ω - площадь живого сечения потока.
Для нашего случая живое сечение потока прямоугольное, поэтому
ω=b·h.
При капельном орошении томатов на 1 га посевов размещается 18000 капельниц. Расход одной капельницы составляет 1,5 л/ч, а на 1 га посевов необходимо подавать 27000 л/ч поливной воды или расход через электроактиватор будет равен 7,5 л/с=0,007 м3/с. Чтобы обеспечить получение заданного потенциала активации, скорость воды через электроактиватор не должна превышать 2,5 м/с.
В этом случае площадь живого сечения
Высота камеры должна соответствовать ближайшем стандартному диаметру трубопровода. Наибольшее распространение в капельном орошении в качестве подводящих и отводящих трубопроводов получили трубопроводы диаметром 50 мм, в этом случае высота камеры равна 50 мм, а ее ширина 
Так как электроактиватор имеет две камеры, то ширина каждой будет равна 30 мм.
Анодная и катодная камеры разделены между собой полупроницаемой перегородкой 6 из микропористой пластмассы.
Для отвода католита из катодной камеры предусмотрен отводящий трубопровод 7 с вентилем 8, а для отвода анолита из анодной камеры предусмотрен трубопровод 9 с вентилем 10. На боковых гранях параллелепипедов выполнена перфорация 11. Корпус 1 сверху закрывается крышкой 12, выполненной из диэлектрического материала. На крышке 12 размещены шины 13 для подвода положительного и отрицательного потенциала. Шины соединены с каждым параллелепипедом с помощью токопроводов 14. Прямоугольные параллелепипеды анода и катода выполнены из легированной нержавеющей стали.
Электроактиватор работает следующим образом.
По подводящему трубопроводу 2 вода подается в корпус 1, при этом направитель 3 распределяет воду на два потока, которые поступают в камеры с электродами 4, 5. Вода, проходя между электродами 4, 5 и через отверстия 11, получает положительный или отрицательный потенциал. При этом электроды 4 обеспечивают воде положительный заряд и образование анолита, а электроды 5 передают воде отрицательный потенциал и образуют католит. Анолит и католит подаются в отводящие трубопроводы 7, 9, расход через которые регулируется вентилями 8, 10.
Включение проточного электроактиватора в систему капельного орошения позволяет обеспечивать подачу воды с положительным и отрицательным потенциалом, согласно графику водоподачи и в зависимости от фазы развития культурных растений.
Довсходовая обработка почвы анолитом позволяет уничтожить в почве болезнетворных микробов и вредителей, что создает благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а полив всходов католитом повышает биологическую активность растений и их урожайность. Экспериментально установлено, что использование анолита и католита в системах капельного орошения позволяет получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию и повысить урожайность на 30...40%.
Проточный электроактиватор воды, содержащий корпус, разделенный перегородкой на анодную и катодную камеры с размещенными в них анодами и катодами и снабженные патрубками для раздельного отвода обработанной воды с отрицательным и положительным потенциалами, отличающийся тем, что каждый анод и каждый катод выполнены в виде ряда пустотелых прямоугольных параллелепипедов, боковые грани которых перфорированы и размещены вдоль корпуса по два ряда в каждой камере с зазором между параллелепипедами в ряду 0,5-1,0 мм, а расстояние между рядами определяется по уравнениям Q=ω·V и ω=b·h,
где Q - требуемый расход электроактиватора;
V - скорость движения воды через электроактиватор;
ω - площадь живого сечения потока;
b - расстояние между рядами параллелепипедов;
h - высота камеры,
при этом каждый параллелепипед анода соединен с шиной, несущей положительный потенциал, а каждый параллелепипед катода соединен с шиной, несущей отрицательный потенциал.
