Способ увеличения электрической прочности воды

 

ОП И С А и И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ 987504

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1707.81 (21) 3322495/18-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опубликовано 0701.83. Бюллетень ¹ 1

Р )М g+ з

G 01 N 27/50

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 542.8 (088.8) Дата опубликования описания 070183 (72) Автор изобретения

Е.A. Морозов

Ленинградский ордена Ленина политехнический... институт им. М.И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОЧНОСТИ ВОДИ

Изобретение относится к технике высоких напряжений, а именно к высоковольтной импульсной технике,и может быть использовано дпя исследования физики плазмы, в.импульсных источниках света, в ускорителях пучков релятивистских электронов.

Известен способ увеличения импульсной электрической прочности воды путем создания гидростатического давления до 150-200 атм в рабочем объеме диэлектрика 1 .

Высокое гидростатическое давление влияет на электрофизические процессы в сильном электрическом поле, затрудняя образование и развитие паро-газовых пузырьков в воде, что приводит к увеличению электрической прочности . Так, например,в равномер- ном электрическом поле при давлении

150 атм электрическая прочность воды увеличивается в 2 раза.

Наиболее близким по технической сущности является способ увеличения электрической прочности воды, в котором повышение электрической прочнос.ти достигается путем введения в очищенную до удельного сопротивления

10 Ом см воду добавки раствора электролита. Добавка электролита созда- ЗО ет у поверхностей электродов проводящие слои с активно спадающей вглубь жидкости проводимостью и эффективной толщиной, существенно превышающей размер микронеоднородностей, но малой по сравнению с расстоянием между электродами.

Проводящие слои в приэлектродной области создаются путем введения раствора электролита в воду через поверхности электродов. Толщина создаваемых путем введения электролита слоев составляет примерно 10% от величины зазора между электродами. Спосо5 дает возможность увеличить импульсную электрическую прочность воды в 3-4 раза (2 1.

Однако известный способ увеличения электрической прочности воды. не дает увеличения электрической прочности воды, необходимого для достижения требуемой плотности энергии, запасаемой в единице объема водяного диэлектрика.

Кроме того, при реализации в реальнйх установках с площадями электродов 1 м и более изготовление поверхностей с микропорами размером . 5 мкм, обеспечивающими равномерное создание токопроводящих слоев, явля987504

Наличие пробоя

Наличие гидродинамических возмущений макс ° кВ/см

U кВ

Концентрация глицина, Ъ

100

Нет

Есть

500

Нет

Интенсивные

Есть б70

Очень интенсивные

100

100

Нет

Нет

Нет

335

Нет

0,01

500

Слабые

Нет ется весьма сложной или невозможной в ряде случаев технической задачей.

Целью изобретения является увеличение энергоемкости воды, используемой в качестве электроизоляционной жидкости ° 5

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу увеличения электрической прочности воды, заключающемуся в введении в очищенную воду добавки электролита, в воду $Q дополнительно вводят аминокислоту в количестве 0,01 — 0,1 моль/л.

Причем в качестве аминокислоты используется глицин.

При введении в воду аминокислоты, 15 например глицина, последний существует в исходном состоянии в изоэлектрическом равновесии, что является особенностью аминокислот, являющихся амфолитами со структурой двуполярных ионов (иностранное название — цвитеррионы). Далее в зависимости от реакции среды аминокислота функционирует как кислота или как основание. Именно это происходит в воде при воздействии сильного электрического поля, где у анода аминокислота выступает как основание, а у катода — как кислота.

В результате протекает реакция нейтрализации с ионами Н О+ у анода и,ОН у катода, приводящая в рекомбинации вновь образованных ионов и созданию малоподвижных молекулярных. агрегатов на основе глицина, поэтому высокоподвижных униполярных слоев не образуется, следовательно, не происходит 35 кавитационных явлений и, как следствие, угленьшения электрической проч-. ности. При этом всегда концентрация аминокислоты в воде может быть подобрана такой, что избыток зарядов 4О одного знака вследствие воздействия электрического поля заданной напряженности будет полностью нейтрализован.

Пример. Проводилось сравнительное исследование электрической прочности чистой воды и воды с добавками глицина. В объем воды высыпался порошок глицина и размешивался, при этом обеспечивалась концентрация раствора 0,01 . 0,05; 0,1 моль/л.

В эксперименте использовалась вода, очищенная в соответствии с требованиями ОСТ 11.029 003-73. Измерение проводили при воздействии импульсных напряжений микро-и наносекундного диапазона. Исследования были проведены при введении добавок глицина концентрации 0,01; 0,05;

0,1 моль/л с помощью наблюдения изменения интерференционной картины ве, времени на интерферометре Маха-Цендера в сравнении с водой, не содержащей добавок.

Испытания проводились в системе с плоскопараллельными электродами при междуэлектродном расстоянии 2 мм. Электродная система обеспечивала неравномерное электрическое поле с коэффициентом неравномерности К=

Е

Емин

В эксперименте использовалась вода, очищенная в соответствии с требованиями ОСТ 11.029.003-73 "Изделия электронной техники. Вода, применяемая в производстве. Марки, технические требования, методы очистки и контроля".

Результаты наблюдений приведены в таблице.

987504

Продолжение таблииы

1

500

Нет

Нет

120

0 05

Очень слабые

800

Нет

Слабые

1ЗО

870

Нет

Нет

500

Нет

0,01

Нет

1ОО

670

Нет

Слабые

1ЗО

870

Нет

Составитель и. Рогаль

Редактор О. Половка Техред С.Иигунова Корректор А. Дзятко

Заказ 10285/31 Тирах< 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раунская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из приведенных данных видно, что при отсутствии глицина гидродинамические возмущения возникают уже при

V-=15 кВ, а при напряжении 100 кВ возникает пробой. При введении глицина, по мере увеличения его концентрации, гидродинамические возмущения возникают при все больших значениях напряжения, а пробой не наступает °

Изобретение позволяет увеличить импульсную электрическую прочность воды более, чем в 5 раз, тогда как известные способы позволяли увеличить электрическую прочность в 1,54 раза. Способ может применяться в емкостных накопителях энергии с любыми площадями электродов.

Формула изобретения

Способ увеличения электрической прочности воды, заключающийся в введенни в очищенную воду добавки элеь тролита, о т л и ч a n шийся тем, что, с целью увеличения энерго. емкости воды, в воду дополнительно

25 вв дят а,. ноки ту, в к пичестве

0,01 - 0,1 моль/л.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве аминокислоты.используется глицин.

3D Источники информации, принятые во внииание при экспертизе

1. Ушаков В.Я. Импульсный электрический пробой жидкости. Изд-во

Томского университета, 1975, с. 16335 176.

2. Воробьев В.В. и др, Исследование пробоя воды в системе с диффузионными электродами. — Журнал теоретической физики. T. 50, вып. 5, 1980, 40 с. 993 (прототип).