Озонатор

Изобретение относится к аппаратам синтеза озона из кислорода. Озонатор содержит два высокоомных электрода в виде полос, закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и разнесенных так, что полосы одного электрода расположены относительно полос другого электрода в последовательно чередующемся порядке. Каждая полоса электродов подключена к высоковольтному источнику напряжения через резистор. Полосы одного электрода расположены так, что проекции осевых продольных линий этих полос на поверхность расположения полос другого электрода совпадают с продольной линией, разделяющей расстояние между каждыми двумя полосами этого другого электрода. Технический результат: повышение производительности устройства, упрощение его конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам синтеза озона из кислорода.

Известно устройство для озонирования, содержащее подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения два высокоомных электрода, образующих газоразрядный промежуток с расположенными в нем на электродах диэлектрическими барьерами [1]. В этом устройстве происходит перераспределение тепловыделения. Часть общего тепловыделения выделяется в высокоомных электродах, а в газоразрядном промежутке тепловыделение становится меньше на величину тепловыделения в высокоомных электродах. В итоге нагрев озоногазовой смеси уменьшается, разложение озона падает и производительность озонатора увеличивается. Однако часть тепловыделения с высокоомных электродов через барьер снова проникает за счет теплопроводности в газоразрядный промежуток, снижая эффективность синтеза озона. Кроме этого, создание высокоомных электродов связано со значительными техническими трудностями.

Можно повысить производительность по выходу озона, если микроразряды сделать высокоомными с помощью резисторов. Однако в озонаторах с плоскими сплошными электродами это не представляется возможным.

Наиболее близким является устройство [2], содержащее два электрода, выполненные в виде полос (секций), закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и объединенных шинами. Электроды подключены к высоковольтному источнику переменного напряжения и разнесены один относительно другого расположением полос в последовательно чередующемся порядке.

Недостатком указанного устройства, как и всех озонаторов с высокопроводящими электродами, является высокий нагрев озоносодержащего газа, приводящий к снижению производительности по выходу озона.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности устройства, упрощение его конструкции.

Этот технический результат достигается тем, что в озонаторе, содержащем два высокоомных электрода в виде полос (секций), закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и разнесенных так, что полосы одного электрода расположены относительно полос другого электрода в последовательно чередующемся порядке, а каждая полоса (секция) электродов подключена к высоковольтному источнику напряжения, причем в соответствии с изобретением каждая полоса электродов подключена к источнику напряжения через резистор.

При этом полосы одного электрода могут быть расположены так, что проекции осевых продольных линий этих полос на поверхность расположения полос другого электрода совпадают с продольной линией, разделяющей расстояние между каждыми двумя полосами этого другого электрода.

На фиг. 1 изображена схема озонатора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - временная форма тока микроразряда.

Схема озонатора представлена без кожуха, обеспечивающего подачу и выход озонируемого газа. Озонатор содержит диэлектрический барьер 1, на поверхности барьера закреплены полосковые электроды 2 и 3. Полосы электрода 2 разнесены относительно полос электрода 3 в последовательно чередующемся порядке. Каждая полоса электрода 2 подключена к высоковольтному источнику напряжения 6 через резисторы 4; соответственно каждая полоса электрода 3 подключена к другой полярности высоковольтного источника 6 через резисторы 5. Резисторы выбраны из условия сопротивления микроразряда 3 - 5 кОм.

Озонатор работает следующим образом. От высоковольтного источника 6 переменное напряжение подается через резисторы 4 и 5 на полосковые электроды 2 и 3. На поверхностях диэлектрического барьера образуется поверхностный лавинный разряд, в котором молекулы кислорода подвергаются интенсивной электронной бомбардировке. В результате синтезируется озон. В заявляемом устройстве, как и в прототипе [2], тепловыделение перераспределяется. В газоразрядном промежутке тепла выделяется меньше на количество тепловыделения в резисторах 4 и 5. Теплопередача от резисторов 4 и 5 обратно в газоразрядный промежуток не происходит. За счет этого производительность по озону повышается.

Это следует из дискретной структуры барьерного разряда. Барьерный разряд состоит из отдельных частичных разрядов (микроразрядов). Эффекты, связанные с производительностью и нагревом, определяются каждым микроразрядом. Согласно [3, с. 33-34], где приведены осциллограммы микроразрядного тока, видно, что микроразрядный ток состоит из двух стадий. Первая стадия - формирование тока: рост микроразрядного тока от нуля до амплитуды разрядного тока , величина переносимого заряда во время стадии формирования . И вторая стадия - завершение разряда: стадия завершения носит затухающий экспоненциальный характер. Согласно [3, с. 33-34] основная составляющая переносимого заряда приходится на стадию завершения разряда и равна Амплитуда тока в первом приближении определяется сопротивлением столба микроразряда: . Здесь Uист. - напряжение источника питания в момент действия микроразряда, rp - сопротивление столба микроразряда, - постоянная времени завершения микроразряда, где Ср - емкость микроразряда.

Основная часть тепла, выделяющегося в микроразряде (джоулевая составляющая), определяется завершающей стадией разряда:

.

При использовании в заявляемом озонаторе подключение резисторов, амплитуда тока микроразряда уменьшится, а постоянная времени τ увеличится в k раз:

, здесь rэ - сопротивление подключенного резистора.

В связи с этим переносимый заряд остается неизменным, а джоулево выделение тепла уменьшится в k раз, поэтому начальный синтез озона остается прежним из-за неизменности заряда q, а нагрев разряда, барьеров и озоногазовой смеси уменьшается, вследствие чего разложение озона падает. В итоге выход озона от отдельного микроразряда и соответственно в заявляемом озонаторе увеличится.

При этом эффективность перераспределения тепловыделения определяется соотношением емкостей:

Сэб,

где Сэ - емкость одной полосы относительно ближайших полос противоположного электрода;

Сб - емкость прибарьерной части микроразряда.

В первом приближении соотношение между емкостями можно заменить площадями:

,

здесь Δ и - ширина и длина полосы;

dб - диаметр прибарьерной части микроразряда. Отсюда ограничение по длине полос электродов 4 и 5:

.

Согласно [3, с. 24] типичные диаметры микроразрядов 5-6 мм. При dб=6 мм и Δ=0,5 мм получим см.

В случае повышенной емкости Сэ изменения микроразрядного тока незначительны. Микроразрядный ток формируется в основном за счет энергии, равной . Подключение в этом случае высокоомных резисторов практически не оказывает влияния на микроразрядный ток, так как до момента возникновения микроразряда значительная емкость Сэ уже заряжена. Выделение тепла в микроразряде по-прежнему будет высоким.

Для повышения влияния высоомных резисторов на микроразрядные процессы необходимо снижать межэлектродную емкость. Для обеспечения минимальной емкости Сэ полосы электрода 2 расположены так, что проекции осевых продольных линий этих полос на поверхность расположения полос другого электрода совпадают с продольной линией, разделяющей расстояние между каждыми двумя полосами электрода 3 пополам. В этом случае расстояние между проволочными электродами будет максимальным, а межэлектродная емкость соответственно минимальной.

При проведении эксперимента осуществлялось сравнение по выходу озона озонатора с резисторами и без. Производительность заявляемого озонатора на 40% оказалась выше. Эксперимент проходил с одинаковыми электрическими нагрузками (действующее напряжение высоковольтного источника питания U=10 кВ при частоте источника питания Гц).

Источники информации

1. Патент РФ №2427528, кл. С01В 13/11. Опубл. 27.08.2011. Бюл. №24.

2. Авторское свидетельство СССР №1564113, кл. С01В 13/11. Опубл. 15.05.90. Бюл. №18.

3. Самойлович В.Г. Физическая химия барьерного разряда / В.Г. Самойлович, В.И. Гибалов, К.В. Козлов. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 176 с. (с. 33).

1. Озонатор, содержащий два высокоомных электрода в виде полос, закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и разнесенных так, что полосы одного электрода расположены относительно полос другого электрода в последовательно чередующемся порядке, а каждая полоса электродов подключена к высоковольтному источнику напряжения, отличающийся тем, что каждая полоса электродов подключена к источнику напряжения через резистор.

2. Озонатор по п. 1, отличающийся тем, что полосы одного электрода расположены так, что проекции осевых продольных линий этих полос на поверхность расположения полос другого электрода совпадают с продольной линией, разделяющей расстояние между каждыми двумя полосами этого другого электрода.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при изготовлении эпоксидных композиций. Поверхность углеродных нанотрубок (УНТ) фторируют путем обработки порошка не функционализированных нанотрубок газообразным фтором.

Изобретение относится к технологии газификации угля и может быть использовано для получения синтез-газа. Способ получения синтез-газа заключается в следующем.

Изобретение может быть использовано при изготовлении контрастирующих агентов для магнитно-резонансной томографии при диагностике заболеваний. Сначала получают эндометаллофуллерены лантаноидов электродуговым испарением лантаноидсодержащего графитового электрода.

Изобретение относится к области углеродных материалов и может быть использовано в электронной промышленности. Трехмерные углеродные структуры фотонного типа получают пиролизом этанола при температуре 500-800 °C и давлении 1000-4000 атм в течение 72 ч в присутствии платинового катализатора с добавлением 2% об.

Изобретение относится к области углеродных материалов и может быть использовано в электронной промышленности. Углеродные одномерные углеродные структуры фотонного типа получают пиролизом этанола при температуре 500-800°C с термоградиентом 50-100°С под давлением 1000-4000 атм в присутствии платинового катализатора в течение 72 ч и микрокристаллов алмаза в количесвте 9·10-6 об.%.

КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБЫ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДОВ, ГИДРИРОВАНИЯ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА И УГЛЕВОДОРОДОВ. .

Изобретение относится к способу повышения качества сырой нефти, тяжелой нефти или битума для получения полностью очищенных углеводородных продуктов, включающему (a) обеспечение сырьевого источника сырой нефти или тяжелой нефти или битума, (b) обработку указанного исходного сырья с получением по меньшей мере одной перегнанной фракции и неперегнанной остаточной фракции, (c) необязательно, обработку указанной неперегнанной остаточной фракции в процессе обработки углеводородов с получением обработанной фракции и обработанной остаточной фракции, (d) переработку указанной по меньшей мере одной перегнанной фракции и/или указанной обработанной фракции в процессе крекинга углеводородов с получением обработанного потока, (e) подачу указанной неперегнанной остаточной фракции или указанной обработанной остаточной фракции в генерирующий синтез-газ контур для получения потока обедненного водородом синтез-газа посредством реакции частичного окисления и взаимодействие указанного синтез-газа в реакторе Фишера-Тропша с получением синтезированных углеводородов, (f) добавление внешнего источника водорода к указанному обедненному водородом синтез-газу для оптимизации состава указанных синтезированных углеводородов и (g) смешивание части указанных синтезированных углеводородов с частью указанного обработанного потока с получением указанных полностью очищенных углеводородных продуктов.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов и носителей для катализаторов, сенсоров, газовых накопителей, конструкционных, футеровочных, оптических материалов и электродов для высокоёмких источников тока и энергетических преобразователей.

Изобретение относится к способу обработки тяжелого нефтяного сырья для производства жидкого топлива и базисов жидкого топлива с низким содержанием серы, предпочтительно бункерного топлива и базисов бункерного топлива.

Изобретение относится к технологии получения графитированных конструкционных материалов с повышенными физико-механическими характеристиками для создания углеродных изделий.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения наноструктурированных порошков ферритов включает получение смеси соли азотной кислоты и по крайней мере одного оксидного соединения металла, ультразвуковую обработку, термообработку и фильтрацию.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения полых сферических порошков металлов, состоящих из нанокристаллических частиц.

Изобретение может быть использовано в электронике, в производстве телекоммуникационного оборудования и электродвигателей. Способ получения субмикронных порошков феррита кобальта(II) включает приготовление исходных реакционных водных растворов, содержащих соли кобальта и железа.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для лечения осложнений послеоперационной раны в условиях системной воспалительной реакции после операции кесарева сечения.

Изобретение предназначено для энергетики и может быть использовано при получении дешевых и экономичных источников энергии. Устройство разложения воды на кислород и водород содержит емкость, выполненную из изоляционного материала и имеющую входное и выходное водяные отверстия.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения концентрированного раствора гипохлорита щелочного металла в нижнюю часть вертикального резервуара вводят хлор и раствор гидроксида щелочного металла.

Изобретение относится к технологии хранения зерна. Способ обработки зерна, хранящегося в насыпи, включает контроль по меньшей мере одного из температуры и запаха в нескольких местах выпускных отверстий для аэрации, расположенных вокруг зерновой насыпи.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения газообразного кислорода из сжатого воздуха путем адсорбции. Газообразный кислород, обладающий чистотой, равной или большей, чем заданное значение чистоты, получают путем разделения воздуха за счет адсорбции азота, по меньшей мере, на одном адсорбенте, сорбирующем азот лучше, чем кислород.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для насыщения вязких жидкостей озоном. .

Изобретение относится к устройствам для получения озона из кислорода воздуха или их смесей и может быть широко использовано в различных областях техники и народного хозяйства для дезодорации или стерилизации воздуха в помещениях, замкнутых объемах-холодильниках, овощехранилищах при хранении или консервировании овощей и фруктов, для стерилизации, обработки ран в медицине и т.д.

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.

Изобретение относится к аппаратам синтеза озона из кислорода. Озонатор содержит два высокоомных электрода в виде полос, закрепленных на обеих поверхностях диэлектрического барьера и разнесенных так, что полосы одного электрода расположены относительно полос другого электрода в последовательно чередующемся порядке. Каждая полоса электродов подключена к высоковольтному источнику напряжения через резистор. Полосы одного электрода расположены так, что проекции осевых продольных линий этих полос на поверхность расположения полос другого электрода совпадают с продольной линией, разделяющей расстояние между каждыми двумя полосами этого другого электрода. Технический результат: повышение производительности устройства, упрощение его конструкции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх