Устройство для генерирования озона

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано при производстве озонаторов для очистки питьевой и сточных вод, дезинфекции помещений, обработки семян и злаков и т.д. Устройство содержит расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные электроды, выполненные из герметично соединенных между собой по кромкам кольцевых плоских или гофрированных пластин, образующих внутреннюю полость. В полости расположены дистанцирующие проставки кольцевой формы, установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин, жестко связывающие пластины между собой и образующие систему каналов для протока теплоносителя. В каналах для протока теплоносителя установлены завихрители потока. Завихрители выполнены в виде наклонных к оси канала перегородок для обеспечения попеременного направления потока то к верхней, то к нижней пластине электрода. Наклон перегородок к оси канала составляет 30÷50 градусов, а расстояние между завихрителями по потоку не превышает 3-кратного наименьшего размера поперечного сечения канала. Технический результат: снижение температуры электрода при неизменных значениях отводимой мощности и расхода охлаждающей жидкости. 3 ил.

 

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано при производстве озонаторов для очистки питьевой воды и сточных вод, дезинфекции помещений, обработки семян и т.д.

Получение озона в электрическом разряде сопряжено с выделением тепла и нагревом газа в разрядном промежутке, вследствие чего часть образовавшегося озона подвергается тепловому разрушению. В связи с этим конструкция электродов генератора озона должна обеспечивать отвод тепла от разрядного промежутка при условиях, обеспечивающих минимально возможный нагрев обрабатываемого разрядом газа и, соответственно, минимальные потери озона, обусловленные его термическим разложением.

Современные генераторы озона снабжены системой жидкостного охлаждения электродов, имеющих полость для протока теплоносителя, в которой сформирована (или не сформирована) система каналов, задающих направление и скорость движения жидкости. В качестве теплоносителя, как правило, используется вода. При характерных для водоохлаждаемых электродов условиях движение воды происходит при значениях числа Рейнольдса Re<2500, что приводит к установлению ламинарного режима течения. Величина и направление скорости потока в различных точках продольного сечения канала для данного режима условно изображены стрелками на фиг. 1. Перемешивание жидкости в потоке при таких условиях практически отсутствует, а передача тепла от охлаждаемой стенки к ядру потока осуществляется по механизму теплопроводности. Вследствие этого температура жидкости в пристеночном слое, а также температура стенки электрода tст значительно превышает температуру жидкости в ядре потока tж, и их разность возрастает с увеличением плотности потока энергии, передаваемой через поверхность электрода. Вместе с ней возрастают температура газа в разрядном промежутке и потери озона, обусловленные его термическим разложением в разряде.

Уменьшение разности температур Δt=(tст-tж) и термических потерь озона в разряде при неизменных значениях отводимой мощности и расхода охлаждающей жидкости возможно за счет организации перемешивания потока жидкости с помощью вводимых в поток пластинок различной формы и размеров, установленных под углом к его оси и расположенных на таком расстоянии друг от друга по потоку, при котором созданные ими вихри не успевают затухать. Перемешивание потока жидкости позволяет повысить коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой стенки к потоку жидкости, плотность потока отводимой мощности при заданной величине Δt, и в итоге увеличить съем озона с единицы площади поверхности электрода.

Известно устройство для генерирования озона [1], содержащее расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные электроды, выполненные из герметично соединенных между собой по кромкам кольцевых плоских или гофрированных пластин, образующих внутреннюю полость, в которой расположены дистанцирующие проставки кольцевой формы, установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин, штуцера для подвода теплоносителя к электродам, выходное отверстие которых расположено у внутренней дистанцирующей проставки, и штуцера для отвода теплоносителя от электродов, входное отверстие которых расположено у внешней кромки электродов, причем в нечетных дистанцирующих проставках выполнены прорези, расположенные диаметрально противоположно от штуцера для подвода теплоносителя, а в четных дистанцирующих проставках выполнены прорези, расположенные диаметрально противоположно от штуцера для отвода теплоносителя.

В описанном устройстве поток жидкого теплоносителя, осуществляющий отвод тепла от электродов, направлен по окружности перекрестно потоку кислородсодержащего газа, движущемуся от периферии электрода к центру, и периодически изменяет направление на противоположное с переходом в соседний канал, имеющий, как и все остальные каналы, кольцевую форму. Формирование каналов для протока жидкого теплоносителя во внутренней полости электрода исключает возникновение застойных зон, увеличивает скорость движения теплоносителя и коэффициента теплоотдачи от охлаждаемой стенки к потоку теплоносителя, способствует снижению и более равномерному распределению температуры газа в разрядном промежутке, а также уменьшению теплового разложения озона.

Недостатком данного устройства, как показал анализ видеосъемки потока воды в модели устройства с добавлением в воду красителя, является слабое перемешивание потока при типичных для промышленных генераторов озона значениях расхода воды, нормированного на производительность генератора озона, и как следствие, низкий коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой стенки электрода к потоку охлаждающей воды. Следствием этого является недостаточно эффективное охлаждение газоразрядного промежутка и повышенные потери озона, обусловленные его тепловым разложением.

Известно устройство для генерирования озона [2], содержащее расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные пластинчатые электроды, имеющие центральные отверстия и выполненные с возможностью охлаждения теплоносителем, покрытые снаружи диэлектриком и чередующиеся через один, источник питания, выводы которого подключены к электродам, штуцеры для подвода рабочего кислородосодержащего газа и теплоносителя и штуцеры для отвода теплоносителя и газоозоновой смеси, причем электроды выполнены из герметично соединенных между собой параллельных пластин, образующих внутреннюю полость, в которой расположены установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин электродов перемычки, жестко связывающие пластины между собой, штуцеры для подвода теплоносителя к электродам и отвода теплоносителя от них, причем пластины электродов выполнены с выступающими за пределы активной зоны электродов частями.

В этом устройстве дистанцирующие перемычки, установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин электродов используются не только для организации системы каналов для протока охлаждающей жидкости, но и для создания жесткой связи пластин между собой. В силу аналогичного устройства системы жидкостного охлаждения устройств [1] и [2] устройству [2] присущ тот же недостаток, что и устройству [1].

Задачей изобретения является повышение выхода озона на единицу площади рабочей поверхности электрода за счет уменьшения термических потерь озона в разряде, обусловленного улучшением условий охлаждения электродов путем организации вихревого движения охлаждающей жидкости, протекающей в электродах, при помощи установки завихрителей потока в каналах протока жидкости.

Техническим результатом изобретения является снижение температуры электрода при неизменных значениях отводимой мощности и расхода охлаждающей жидкости.

Технический результат достигается за счет установки завихрителей потока в каналах системы жидкостного охлаждения электродов. Применение завихрителей повышает интенсивность перемешивания теплоносителя вблизи охлаждаемой поверхности, уменьшает толщину и тепловое сопротивление пограничного слоя, температуру охлаждаемой стенки и газа в разрядном промежутке и, как следствие, термическое разложение озона в разряде.

На фиг. 2 и фиг. 3 изображены примеры конкретного исполнения данного изобретения применительно к электродам генератора озона с плоской и гофрированной поверхностью. Завихрители потока жидкости, охлаждающей пластину электрода 1, реализованы в виде перегородок 2, установленных под углом к оси канала. Стрелками показан характер движения потока теплоносителя в различных областях канала (также и между перегородками). Учитывая тот факт, что в устройствах [1, 2] характерная длина затухания вихрей после смены направления потока на противоположное соответствовала 2÷3-кратному наименьшему поперечному размеру канала, расстояние между завихрителями потока не должно превышать этой величины.

Завихрители потока (перегородки) обеспечивают попеременное направление потока теплоносителя то к верхней, то к нижней пластине электрода, при этом наклон перегородок к оси канала составляет 30÷50 градусов.

Размещение завихрителей потока теплоносителя в каналах движения теплоносителя позволило увеличить коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой поверхности электрода к потоку жидкости на 15÷20% (в зависимости от расхода охлаждающей жидкости).

Источники информации

1. Патент РФ №2446093, МПК C01B 13/11, приоритет от 01.09.2010 г.

2. Патент РФ №2499765, МПК C01B 13/11, приоритет от 16.03 2012 г.

Устройство для генерирования озона, содержащее расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные электроды, выполненные из герметично соединенных между собой по кромкам кольцевых плоских или гофрированных пластин, образующих внутреннюю полость, в которой расположены дистанцирующие проставки кольцевой формы, установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин, жестко связывающие пластины между собой и образующие систему каналов для протока теплоносителя, отличающееся тем, что в каналах для протока теплоносителя установлены завихрители потока, выполненные в виде наклонных к оси канала перегородок для обеспечения попеременного направления потока то к верхней, то к нижней пластине электрода; при этом наклон перегородок к оси канала составляет 30÷50 градусов, а расстояние между завихрителями по потоку не превышает 3-кратного наименьшего размера поперечного сечения канала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аэроионификационной технике и предназначено для обогащения воздуха лёгкими отрицательными атомарными униполярными ионами кислорода. Воздушный ионизатор содержит источник питания, несущий элемент, например, воздуховод вентиляционной системы, коронирующий и некоронирующий электроды, причём коронирующий «электрод» выполнен из двух параллельных проволок, диаметр одной из которых не превышает 0,20 мм, подвешенной с помощью подвесок к другой укреплённой через изоляторы.

Группа изобретений относится к способу обработки поверхности подложки (28) при помощи коронного электрического разряда, к устройству для его осуществления и подложке, обработанной способом по изобретению.

Изобретение относится к способам формирования разрядов в атмосфере. Технический результат - повышение времени поддержания состояния разряда. Для этого предложен способ инициирования высоковольтных разрядов в атмосфере, в котором обеспечивают формирование канала электрического разряда между объектами, имеющими разные электрические потенциалы, напряженность поля между которыми близка к пороговой напряженности, при которой возникает электрический пробой, путем создания в области его предполагаемого размещения отрицательных ионов О2 - и накопления их до достижения стационарной концентрации, и поддерживают указанную концентрацию указанных ионов в течение времени, необходимого для развития разряда, и при этом создание и накопление ионов O2 - осуществляют с помощью воздействия на атмосферу в области предполагаемого размещения указанного канала импульсным лазерным излучением, обеспечивающим ионизацию молекул кислорода, с подачей излучения цугом импульсов с периодом следования импульсов в цуге, меньшим времени жизни отрицательных ионов O2 - в атмосферном воздухе, с длительностью каждого импульса в цуге от 1 пс до 10 нс, и подачу цугов импульсов осуществляют в течение времени, превышающего время жизни иона O2 - в атмосферном воздухе.

Изобретение относится к медицинской и санитарной технике для насыщения воздуха легкими отрицательными ионами. .

Изобретение относится к электронно-ионным технологиям и предназначено для использования при обработке поверхности, преимущественно, крупногабаритных и объемных изделий из полимерных материалов, с целью повышения поверхностной адгезии к красящим, клеящим и подобным веществам без существенного изменения физико-механических свойств материала.

Изобретение относится к устройствам создания систем микроклимата в жилых и производственных помещениях промышленного, медицинского, и сельскохозяйственного назначения, а также в любых других, где есть необходимость в ионизации воздуха, с использованием систем вентиляции и создания микроклимата.

Изобретение относится к устройствам для электрической ионизации воздуха в помещениях. .

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано на различных технологических переходах, начиная от прядения и заканчивая заключительной отделкой.

Изобретение относится к области получения волокнистых композиционных материалов из препрегов на основе эпоксидных связующих и может быть использовано для изготовления изделий из композиционных материалов в приборостроении, автомобильной, авиационной, аэрокосмической, электротехнической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для изготовления композитных материалов. Углеродные нанотрубки и дисперсионную среду, представляющую собой вещество, имеющее угол смачивания по отношению к высокоупорядоченному пиролитическому графиту не более 120°, смешивают путём механической обработки до максимального размера агломератов углеродных нанотрубок не более 50 мкм.

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой и химической промышленности. Способ повышения эффективности абсорбции абсорбционным маслом включает подачу жидкости (11) холодного испарительного барабана (12А) ко входу холодной отпарной колонны (12) для получения потока результирующего пара головного погона холодной отпарной колонны (12), обогащенного сжиженным нефтяным газом, и отдельную подачу жидкости (21) горячего испарительного барабана ко входу (22А) горячей отпарной колонны (22) для получения потока результирующего пара головного погона горячей отпарной колонны (22), обогащенного водородом.

Изобретение относится к катализатору для реакции орто-пара-превращения водорода, способу его приготовления и может найти применение в производстве жидкого криогенного пара-водорода.

Изобретение относится к материалу, включающему в себя восстановленный оксид графена, в котором степень восстановления оксида графена имеет пространственную вариацию, так что материал имеет градиент удельной электропроводности и/или диэлектрической проницаемости.

Изобретение относится к установкам для получения водорода, которые используют, в частности, в автономных энергоисточниках на топливных элементах. Автономная водородная установка включает линию подачи углеводородного сырья и реактор паровоздушного риформинга с линией вывода водородсодержащего газа, также линии ввода нагретых смесей воздуха и углеводородного сырья с водой.

Изобретение относится к способу и системе получения синтез-газа в системе риформинга на основе мембраны переноса кислорода. Способ включает этапы: (I) риформинга в присутствии тепла в реакторе риформинга объединенного сырьевого потока, содержащего углеводородсодержащий сырьевой поток и водяной пар; (II) подачи потока реформированного синтез-газа на реагентную сторону реактивно управляемого, содержащего катализатор, реактор на основе мембраны переноса кислорода; (III) взаимодействия части потока реформированного синтез-газа с кислородом, проникшим по меньшей мере через один мембранный элемент переноса кислорода; (IV) передачи некоторого количества теплоты, выделенной в результате реакции, (I) газу в содержащем катализатор реакторе на основе мембраны переноса кислорода, (II) реактору риформинга при помощи излучения, (III) обедненному кислородом потоку путем конвекции; и (V) риформинг нереформированного газообразного углеводорода.
Изобретение относится к композитному материалу на основе углерода и способу его получения, который может быть использован в ракетно-космической и авиационной отраслях.

Изобретение может быть использовано для получения электродного материала литиевых источников тока. Способ получения композита триоксид ванадия/углерод V2O3/C включает растворение в воде карбоновой кислоты, добавление оксидного соединения ванадия, сушку и последующий отжиг.

Изобретение относится к способу утилизации содержащего углеводороды и/или содержащего диоксид углерода горючего отходящего газа, попутного газа и/или биогаза. Содержащий углеводороды и/или содержащий диоксид углерода горючий отходящий газ, попутный газ и/или биогаз вводится в реакционное пространство, а содержащаяся в горючем отходящем газе, попутном газе и/или биогазе многокомпонентная смесь в высокотемпературной зоне при температурах более чем 1000°С и в присутствии носителя преобразуется в газообразную смесь продуктов, которая более чем на 95 об.% состоит из СО, СО2, Н2, Н2О, СH4 и N2, и при необходимости в углеродсодержащее твердое вещество, которое по меньшей мере на 75 мас.% в пересчете на общую массу углеродсодержащего твердого вещества осаждается на носителе.

Разрядная камера для проведения плазмохимических реакций относится к плазмохимии, к синтезу озона и окислов азота из атмосферного воздуха, смеси кислорода с азотом с помощью барьерного разряда и может найти применение в научных исследованиях и медицине.

Изобретение относится к озонаторному оборудованию и может быть использовано при производстве озонаторов для очистки питьевой и сточных вод, дезинфекции помещений, обработки семян и злаков и т.д. Устройство содержит расположенные в герметичном корпусе высоковольтные и заземленные электроды, выполненные из герметично соединенных между собой по кромкам кольцевых плоских или гофрированных пластин, образующих внутреннюю полость. В полости расположены дистанцирующие проставки кольцевой формы, установленные перпендикулярно внутренним поверхностям пластин, жестко связывающие пластины между собой и образующие систему каналов для протока теплоносителя. В каналах для протока теплоносителя установлены завихрители потока. Завихрители выполнены в виде наклонных к оси канала перегородок для обеспечения попеременного направления потока то к верхней, то к нижней пластине электрода. Наклон перегородок к оси канала составляет 30÷50 градусов, а расстояние между завихрителями по потоку не превышает 3-кратного наименьшего размера поперечного сечения канала. Технический результат: снижение температуры электрода при неизменных значениях отводимой мощности и расхода охлаждающей жидкости. 3 ил.

Наверх