RU2121115C1

RU2121115C1 - Fan-ozonizer

Info

Publication number: RU2121115C1
Application number: RU96108283A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Николаев; Г.Н. Новиков
Original assignee: Николаев Геннадий Васильевич
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: blowing, cooling and air cleaning systems for cleaning air in production areas from dust-like contaminants, ultra-dispersed dust from gaseous admixtures, bacterial contaminants, as well as for ozonization of air. SUBSTANCE: device has several rows of plate electrodes secured in housing and radiators attached to these electrodes. Plate electrodes are made in aerodynamically profiled form. Rod-type radiators are secured to pointed fin of each plate; main geometric parameters are taken in the following relationship:

where H is distance between rows of plates, mm; L₂ - is distance between adjacent plates in row, mm; h is distance between radiators on plate, mm; h is radiator height, mm. EFFECT: increased output by air flow; reduced power requirements at minimum geometric sizes of device. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам продувки, охлаждения и очистки воздуха в производственных помещениях от пылевидных загрязнений, ультрадисперсной пыли, от газообразных примесей, от бактериальных загрязнений, а также озонирования воздуха. The invention relates to systems for purging, cooling and purifying air in industrial premises from dusty contaminants, ultrafine dust, from gaseous impurities, from bacterial contaminants, as well as air ozonation.

Известно устройство для обработки воздуха (А.С. СССР N 1691663, кл. 5 F 24 F 3/16, опублик. 15.10.91), включающее корпус с входными и выходными патрубками и расположенными внутри него многоступенчатым фильтром и вентилятором, а также дополнительно содержит влагоотделитель, калорифер, озонатор. A device for air processing (AS USSR N 1691663, class 5 F 24 F 3/16, published. 15.10.91), including a housing with inlet and outlet pipes and located inside it with a multi-stage filter and fan, as well as additionally contains a water separator, air heater, ozonizer.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, ненадежность в работе, так как много движущихся частей. Это устройство вызывает шум, инфразвуковые колебания, поэтому для таких устройств требуются отдельные помещения, а в связи с этим и систем вытяжных труб. The disadvantage of this device is the complexity of the design, unreliability in operation, as there are many moving parts. This device causes noise, infrasonic vibrations, therefore, such devices require separate rooms, and in this regard, exhaust pipe systems.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является воздухоочиститель электрический "Суперплюс" (руководство по эксплуатации воздухоочистителя "Суперплюс"), состоящий из корпуса с крышкой с одной кассеты с коронирующими проводами и осадительными пластинами. Для движения воздуха используется эффект, возникающий при коронном электрическом разряде. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is an electric air purifier "Superplus" (operating instructions for the air purifier "Superplus"), consisting of a housing with a lid from one cassette with corona wires and precipitation plates. For the movement of air, the effect arising from a corona electric discharge is used.

Недостатком прототипа является сравнительно большой расход электроэнергии при небольших скоростях потока воздуха, причем увеличение потока воздуха также приводит к увеличению габаритов воздухоочистителя. The disadvantage of the prototype is the relatively high power consumption at low air flow rates, and an increase in air flow also leads to an increase in the size of the air cleaner.

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение расхода электроэнергии при условии получения максимальной скорости потока через заданное рабочее сечение. The main technical task of the invention is to reduce energy consumption, provided that the maximum flow rate through a given working section.

Как показали результаты проведенных испытаний макетного образца предлагаемой конструкции вентилятора-озонатора, при потребляемой мощности устройства 10-11 Вт обеспечивается производительность по воздушному потоку 120 м³/ч, между тем как прототип при потребляемой мощности 22 Вт обеспечивает производительность только 20 м³/ч. Поставленная задача достигается тем, что в вентиляторе, выполненном в виде закрепленных в корпусе нескольких рядов пластинчатых электродов и прикрепленных к ним излучателей, согласно предложенному решению пластинчатые электроды выполнены в аэродинамически профилированном виде, а к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели. При этом основные геометрические параметры взяты в соотношении

где
H - расстояние между рядами пластин, мм;
L₁ - расстояние между соседними пластинами в ряду, мм;
L₂ - расстояние между излучателями на пластине, мм;
h - высота излучателя, мм.As shown by the results of tests of a prototype of the proposed design of the fan-ozonizer, with a power consumption of 10-11 W, the air flow rate is 120 m ³ / h, while the prototype with a power consumption of 22 W provides a capacity of only 20 m ³ / h. The task is achieved by the fact that in the fan, made in the form of several rows of plate electrodes fixed in the housing and emitters attached to them, according to the proposed solution, the plate electrodes are made in aerodynamically profiled form, and rod-shaped emitters are attached to the pointed edge of each plate. In this case, the main geometric parameters are taken in the ratio

Where
H is the distance between the rows of plates, mm;
L ₁ is the distance between adjacent plates in a row, mm;
L ₂ - the distance between the emitters on the plate, mm;
h is the height of the emitter, mm.

Пример. На приведенном чертеже (фиг. 1 и 2) показана конструкция вентилятора-озонатора. Вентилятор-озонатор состоит из корпуса 1 с оградительной решеткой 2, в нижней части которого размещен блок источника питания 3 с ручкой управления 4 и индикаторными лампочками 5. Корпус 1 вентилятора-озонатора выполнен из изоляционного материала в виде отрезка полой трубы прямоугольной формы во внутренней части которой закреплено несколько рядов пластинчатых электродов 6 с прикрепленными к ним стержневыми острийными излучателями 7. В каждом ряду пластинчатые электроды 6 скреплены металлическими коллекторными пластинами 8, причем все пластинчатые электроды 6 выполнены в аэродинамически профилированном виде и четные и нечетные ряды электродов имеют между собой отдельное электрическое соединение. Расстояние H между рядами пластинчатых электродов 6 составляет 25 мм. при прикладываемом к ним постоянном напряжении 15 кВ. Для обеспечения условия создания максимального воздушного потока через заданное рабочее сечение S корпуса 1 вентилятора-озонатора, при условии минимальных затратах электроэнергии, расстояние между пластинчатыми электродами L₁ и расстояние между острийными излучателями L₂ сделаны одинаковыми и равными - 8 мм.Example. The drawing (Fig. 1 and 2) shows the design of the fan-ozonizer. The ozonation fan consists of a housing 1 with a guard grill 2, in the lower part of which there is a power supply unit 3 with a control handle 4 and indicator lights 5. The housing 1 of the ozonation fan 1 is made of insulating material in the form of a piece of a rectangular hollow tube in the inside of which several rows of plate electrodes 6 are fixed with rod-shaped pointed emitters 7 attached to them. In each row, plate electrodes 6 are fastened by metal collector plates 8, and all inchatye electrodes 6 are arranged in an aerodynamically profiled manner and even and odd rows of electrodes are interconnected separate electrical connection. The distance H between the rows of plate electrodes 6 is 25 mm. with a constant voltage of 15 kV applied to them. To ensure the conditions for creating the maximum air flow through a given working section S of the casing 1 of the fan-ozonator, under the condition of minimum energy consumption, the distance between the plate electrodes L ₁ and the distance between the tip emitters L ₂ are made the same and equal - 8 mm.

Работа вентилятора-озонатора осуществляется следующим образом. На четные и нечетные ряды пластинчатых электродов от источника питания подавалось постоянное напряжение 15 кВ. Образующийся коронный разряд на стержневых острийных излучателях создает направленный поток ускоряемых ионов в сторону пластинчатых электродов соседнего ряда, которые вовлекают в поступательное движение молекулы воздушной среды, создавая лавинообразный расширяющийся от острийного излучателя поток воздушной среды, причем количество молекул воздушной среды, увлекаемое в процессе соударения с ускоряемыми ионами в пространстве между рядами пластинчатых электродов на 4 - 5 порядков больше числа самих ускоряемых ионов. При выбранных оптимальных расстояниях L₁ между пластинчатыми электродами 6 и расстояниях L₂ между острийными излучателями 7 по отношению к расстоянию H между рядами пластинчатых электродов (H/L₁ = 2,0 - 4,0), образующиеся около острийных излучателей одного ряда локальные лавинообразные расширяющиеся воздушные потоки пространственно частично перекрывают друг друга вблизи следующего ряда пластинчатых электродов таким образом, что обеспечивают максимальный общий воздушный поток вентилятора-озонатора при минимальных затратах электрической энергии. При уменьшении этого отношения образующийся вблизи острийных излучателей вихревой обратный воздушный поток начинает создавать обратный напор воздуха и через заданное рабочее сечение S уже при отношениях H/L₁ = 0,5 обратный вихревой воздушный поток практически сравнивается с локальным лавинообразным потоком воздуха около каждого острийного излучателя вентилятора-озонатора.The operation of the fan-ozonizer is as follows. A constant voltage of 15 kV was applied to the even and odd rows of plate electrodes from a power source. The corona discharge formed on the rod-shaped tip emitters creates a directed flow of accelerated ions towards the plate electrodes of the adjacent row, which draw air molecules into the translational motion, creating an avalanche-like flow of the air medium expanding from the tip emitter, and the number of air molecules involved in the process of collision with the accelerated ions in the space between the rows of plate electrodes are 4 to 5 orders of magnitude greater than the number of accelerated ions themselves. At the selected optimal distances L ₁ between the plate electrodes 6 and the distances L ₂ between the tip emitters 7 with respect to the distance H between the rows of plate electrodes (H / L ₁ = 2.0 - 4.0), local avalanche-shaped near the tip emitters of the same row expanding air flows spatially partially overlap each other near the next row of plate electrodes in such a way that they provide the maximum total air flow of the ozonator fan at the minimum cost of electric ergii. With a decrease in this ratio, the vortex return air flow generated near the tip emitters starts to create an air back pressure and, through the given working section S, already at H / L ₁ = 0.5, the reverse vortex air flow is practically compared with the local avalanche-like air flow near each fan tip emitter -zonator.

В табл. 1 приведены результаты исследования, показывающие зависимость величины скорости V_п потока воздуха через рабочее сечение S корпуса вентилятора-озонатора от отдельной двухрядной секции в % от максимальной скорости V_м потока (или пропорционально зависящей от скорости V_м потока воздуха производительности P = V_мS, где S = const), от величины отношения H/L₁ и H/L₂ при условии минимальной затраты электрической энергии.In the table. 1 shows the results of studies showing the dependence of the velocity V _n of air flow through the working section S-ozonizer fan case by a separate two-row section in% of the maximal velocity V _m of flow (or proportion depends on V _m air flow rate performance P = V _m S, where S = const), from the magnitude of the ratio H / L ₁ and H / L ₂ provided that the minimum cost of electric energy.

В табл. 2 представлена зависимость величины скорости V_об обратного воздушного вихревого потока через рабочее сечение S корпуса вентилятора-озонатора от отдельной двухрядной секции (в % от скорости V_м прямого основного потока воздуха) от величины отношения H/L₁, H/L₂, из которой следует, что уже при отношении H/L = 2,0 скорость V_об обратного потока воздуха оказывается равной практически нулю и при отношениях H/L в диапазоне 2 - 4 находятся оптимальные условия для полного подавления отрицательных эффектов от обратных вихревых потоков воздуха вблизи острийных излучателей.In the table. Figure 2 shows the dependence of the magnitude of the velocity V _{about the} reverse air vortex flow through the working section S of the fan-ozonator case on a separate two-row section (in% of the speed V _{m of the} direct main air flow) on the ratio H / L ₁ , H / L ₂ , of which it follows that even with the ratio H / L = 2.0, the velocity V _{about the} reverse air flow turns out to be practically zero and at the H / L ratios in the range of 2–4, optimal conditions are found for the complete suppression of the negative effects from the reverse vortex air flows near the tips emitters.

В табл. 3 представлена зависимость величины скорости V_м потока воздуха от вентилятора-озонатора через заданное рабочее сечение S от относительной длины L₂/h острийных излучателей по отношению к расстоянию L₂ между ними.In the table. 3 shows the dependence of the velocity V _m of air flow on the ozonator fan through a given working section S on the relative length L ₂ / h of the tip emitters with respect to the distance L ₂ between them.

Из таблицы видно, что длина острийных электродов, при неизменном их количестве в заданном рабочем сечении S, в общем, увеличивает эффективность работы вентилятора-озонатора, однако при отношениях L₂/h больших 4 несоразмерно начинает увеличиваться линейный по потоку размер рабочего объема, что уменьшает эффективную производительность W_эф вентилятора-озонатора, отнесенную к единице рабочего объема этого вентилятора-озонатора (табл. 4).The table shows that the length of the tip electrodes, with a constant number of them in a given working section S, in general, increases the efficiency of the ozonator fan, however, for ratios L ₂ / h greater than 4, the displacement linear in size begins to increase disproportionately, which reduces effective efficiency W _eff fan-ozonizer, referred to the unit of working volume of this fan-ozonizer (table. 4).

Как видно из табл. 4, оптимальная величина эффективности работы каждой отдельной двухрядной секции вентилятора-озонатора находится в диапазоне отношений H/L = 2,0 - 4,0. При отношениях H/L больших 4,0 (при неизменном рабочем сечении S потока), значительно увеличивается расход электрической энергии. Проведенные экспериментальные работы показали, что если прототип при потребляемой мощности 22 Вт обеспечивает производительность 20 м³/ч, то предложенное устройство при потребляемой мощности 10-11 Вт обеспечивает производительность 120 м³/ч.As can be seen from the table. 4, the optimal value of the operational efficiency of each individual two-row section of the fan-ozonator is in the range of H / L ratios = 2.0 - 4.0. With H / L ratios greater than 4.0 (with a constant working cross-section S of the flow), the consumption of electric energy increases significantly. The experimental work showed that if the prototype with a power consumption of 22 W provides a capacity of 20 m ³ / h, then the proposed device with a power consumption of 10-11 W provides a capacity of 120 m ³ / h.

Claims

1. The fan, made in the form of several rows of plate electrodes fixed in the housing and emitters attached to them, characterized in that the plate electrodes are made in aerodynamically profiled form, and rod-shaped emitters are attached to the pointed edge of each plate.

2. The fan according to claim 1, characterized in that the main geometric parameters are taken in the ratio