RU2621386C1 - Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621386C1 RU2621386C1 RU2016117467A RU2016117467A RU2621386C1 RU 2621386 C1 RU2621386 C1 RU 2621386C1 RU 2016117467 A RU2016117467 A RU 2016117467A RU 2016117467 A RU2016117467 A RU 2016117467A RU 2621386 C1 RU2621386 C1 RU 2621386C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- pulse
- electrodes
- increase
- speed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д. Способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче постоянного напряжения на электроды, расположенные рядами параллельно потоку газа, при этом последовательно с постоянным напряжением подается импульсное напряжение, при этом частота импульсов выбирается из диапазона от 0 до 30 кГц, а длительность импульса выбирается значительно меньше периода следования импульсов. Устройство для увеличения скорости ионного ветра, характеризующееся тем, что источник постоянного напряжения подключен через токоограничивающий элемент к электродам, а параллельно электродам, после токоограничивающего элемента, через конденсатор подключен генератор высоковольтных импульсов. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение скорости электрического ветра и увеличение КПД. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д.
Известно устройство для вентиляции воздуха, содержащее коронирующие и осадительные электроды, расположенные параллельно потоку газа, подключенные к источнику высокого напряжения, одна сторона коронирующего электрода является коронирующей в направлении воздушного потока, при этом осадительные электроды выполнены в виде сплошных пластин [1].
Недостатками этого устройства являются: большая потребляемая мощность, необходимость увеличение габаритов электродной системы для увеличения максимальной скорости электрического ветра, малая скорость электрического ветра.
Известен вентилятор-озонатор, включающий корпус, внутри которого расположены несколько рядов пластинчатых электродов, выполненных в аэродинамически профилированном виде с прикрепленными острийными излучателями [2].
Недостатками этого устройства являются сложная конструкция электродов, выполненных в аэродинамически профилированном виде, где к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели, и низкая скорость воздушного потока (не более 1,08 м/с).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче высокого напряжения на электроды с излучателями, расположенными рядами параллельно потоку газа [3].
Недостатками данного способа являются большие габариты электродной системы, т.к. для увеличения скорости электрического ветра увеличивается число ступеней ускоряющих электродов и мощность, невысокий КПД.
Основным техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение скорости электрического ветра и увеличение КПД.
Технический результат достигается тем, что последовательно с постоянным напряжением подается импульсное напряжение, при этом частота импульсов выбирается из диапазона от 0 до 30 кГц, а длительность импульса выбирается значительно меньше периода следования импульсов, при этом источник постоянного напряжения подключен через токоограничивающий элемент к электродам, а параллельно электродам, после токоограничивающего элемента, через конденсатор подключен генератор высоковольтных импульсов.
На фиг. 1 приведена схема устройства для комбинированного питания постоянным и импульсным напряжением, где ГВИ - генератор высоковольтных импульсов, ЭС - электродная система, ИПН - источник постоянного напряжения. Комбинированное напряжение питания - это такой вид напряжения, когда на постоянное напряжение накладывается импульсное. На фиг. 2 показана форма и параметры комбинированного напряжения. На фиг. 3 и фиг. 4 приведены экспериментальные зависимости скорости воздушного потока от параметров комбинированного напряжения для одноступенчатой электродной системы с межэлектродным расстоянием d=15 мм. На фиг. 5 представлены графики зависимости КПД от скорости воздушного потока для различных видов питающего напряжения.
Примером конкретной реализации заявляемого способа увеличения скорости электрического ветра является устройство, представленное на фиг. 1. Устройство содержит электродную систему (ЭС) и источник питания. Источник питания состоит из ИПН и генератора высоковольтных импульсов ГВИ, на выходе которого стоит повышающий трансформатор Т1 с коэффициентом трансформации n.
Токоограничивающий элемент R1, в качестве которого может использоваться резистор или индуктивность, ограничивает ток при возникновении искрового пробоя в электродной системе (ЭС) и защищает ИПН от короткого замыкания. Разделительный конденсатор С1 должен иметь достаточную емкость, чтобы передавать импульс в нагрузку без искажения. Для устранения взаимного влияния ГВИ и ИПН может устанавливаться последовательно с R1 высоковольтный диод.
Конструкция электродной системы (ЭС) состоит из нескольких рядов пластинчатых электродов, расположенных на расстоянии d друг от друга. Коронирующие стороны всех электродов расположены в одном направлении, что обеспечивает генерацию однонаправленного потока воздуха.
Устройство работает следующим образом. На соседние ряды электродов подается напряжение от ИПН через R1, и параллельно им, через конденсатор С1, прикладывается импульсное напряжение от ГВИ, определенной полярности, чтобы происходило сложение постоянного напряжения от ИПН и импульсного - от ГВИ (фиг. 1).
Постоянное напряжение, поступающее с ИПН, заряжает конденсатор С1 до напряжения U2, которое прикладывается к электродной системе ЭС. При подаче импульса с ГВИ через первичную обмотку трансформатора Т1 начинает протекать ток. Возникшее напряжение на вторичной обмотке имеет такую полярность, что складывается с напряжением на конденсаторе (фиг. 2). В схеме фиг. 1 показан случай, когда постоянное и импульсное напряжение имеют положительную полярность.
Наличие постоянного напряжения обеспечивает стационарное распределение электрического поля в газоразрядном промежутке d, за счет чего происходит перемещение образовавшихся ионов. Импульсное напряжение приводит к увеличению количества ионов и вследствие малой длительности не оказывает существенное влияние на скорость ионов.
За счет коротких импульсов напряжения (tu<<Т) большой амплитуды происходит увеличение количества ионов, что приводит к увеличению работы, производимой полем по перемещению заряда W=q⋅U, где q - суммарный заряд ионов в промежутке между соседними рядами электродов; U - разность потенциалов газоразрядного промежутка (d). Заряд однозарядных ионов зависит от количества и находится по формуле: q=e⋅N, где е - величина элементарного заряда; N - количество ионов. Ионы, ускоренные в электрическом поле, сталкиваясь с нейтральными молекулами и атомами воздуха, передают им свою кинетическую энергию. Таким образом, чем больше заряд, тем большую работу совершает поле и тем больше энергии передается нейтральным молекулам и атомам воздуха и тем больше скорости электрического ветра.
Экспериментально было установлено (фиг. 3), что увеличение скорости воздушного потока происходит при увеличении частоты следование импульсов в диапазоне от 0 до 30 кГц.
В отличие от прототипа, где электродная система питается только постоянным напряжением в предлагаемом устройстве, за счет использования комбинированного напряжения, можно повысить максимальную скорость электрического ветра, не изменяя конфигурацию электродной системы (без добавления дополнительных ускоряющих ступеней).
Вследствие нелинейной вольт-амперной характеристики коронного разряда, при напряжениях питания, близких к предпробойным, происходит резкое снижение КПД, т.к. с увеличением напряжения потребляемая мощность возрастает быстрее, чем увеличивается скорость электрического ветра. Поэтому наиболее выгодно питать электродную систему комбинированным напряжением при значении постоянного напряжения ниже предпробойного, а амплитудой импульсного напряжения и частотой - регулировать скорость воздушного потока.
Проведенные эксперименты показали, что скорость электрического ветра не изменяется при увеличении длительности импульсного напряжения в диапазоне от 250 нс до 2 мкс, возрастает только потребляемая мощность импульсного генератора. Минимальная длительность была ограничена возможностями генератора.
Увеличение частоты импульсов приводит к увеличению скорости электрического ветра (фиг. 3). Однако при частоте импульсов напряжения более 30 кГц происходит дальнейший рост потребляемой мощности, а скорость воздушного потока остается неизменной, что приводит к снижению КПД устройства.
На фиг. 4 представлены экспериментальные зависимости скорости электрического ветра от амплитуды импульсного напряжения (частота импульсов во всех случаях 15 кГц), для различных значений постоянного напряжения. С увеличением амплитуды импульсов происходит увеличение скорости воздушного потока, при любом значении постоянного напряжения.
На фиг. 5 показаны зависимости КПД от скорости воздушного потока для различных видов питающего напряжения: только постоянное напряжение, комбинированное для двух случаев. Скорость воздушного потока в первом случае увеличивается за счет увеличения постоянного напряжения. В случаях с комбинированным питанием - устанавливалось значение постоянного напряжения 10 кВ и 15кВ и скорость увеличивалась за счет увеличения амплитуды импульсного напряжения при фиксированной частоте 15 кГц.
КПД определялось как отношение энергии воздушного потока к энергии, вводимой в коронный разряд. Из фиг. 5 видно, что КПД больше у устройства, питающегося комбинированным напряжением, и увеличивается с увеличением амплитуды импульсного напряжения.
Кроме того, комбинированное питание позволяет увеличить надежность устройства за счет того, что отсутствуют искровые пробои газоразрядного промежутка электродной системы при изменении параметров внешней среды: влажность, давление, запыленность, наличие аэрозольных частиц. Для этого необходимо установить минимальный уровень постоянного напряжения, при котором начинает устойчиво гореть коронный разряд, а амплитудой импульсного напряжения задавать скорость воздушного потока. Вследствие малой длительности импульсов напряжения - пробой промежутка не наступает.
Список литературы
1. Патент №2492394 С2, кл. F24F 3/00.
2. Патент №2121115 С1, кл. F24F 3/16.
3. Патент №2313732 С2, кл. F24F 3/16.
Claims (2)
1. Способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче постоянного напряжения на электроды, расположенные рядами параллельно потоку газа, отличающийся тем, что последовательно с постоянным напряжением подается импульсное напряжение, при этом частота импульсов выбирается из диапазона от 0 до 30 кГц, а длительность импульса выбирается значительно меньше периода следования импульсов.
2. Устройство для увеличения скорости ионного ветра, отличающееся тем что, источник постоянного напряжения подключен через токоограничивающий элемент к электродам, а параллельно электродам, после токоограничивающего элемента, через конденсатор подключен генератор высоковольтных импульсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117467A RU2621386C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016117467A RU2621386C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2621386C1 true RU2621386C1 (ru) | 2017-06-05 |
Family
ID=59032486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016117467A RU2621386C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621386C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU204900U1 (ru) * | 2020-12-09 | 2021-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Источник питания вентилятора-озонатора |
RU2763869C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2022-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Способ формирования напряжения сложной формы |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU17716U1 (ru) * | 2001-02-05 | 2001-04-20 | Васильев Александр Сергеевич | Устройство для запуска и питания двигателя внутреннего сгорания |
RU2181466C1 (ru) * | 2000-11-23 | 2002-04-20 | Челябинский государственный агроинженерный университет | Ионный вентилятор-фильтр |
RU2313732C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2007-12-27 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления |
US7497893B2 (en) * | 2002-06-21 | 2009-03-03 | Kronos Advanced Technologies, Inc. | Method of electrostatic acceleration of a fluid |
RU2388972C1 (ru) * | 2009-02-04 | 2010-05-10 | Виктор Павлович Реута | Биполярный генератор ионов |
RU2431785C2 (ru) * | 2009-07-20 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Ионный вентилятор-фильтр |
EP2540398A1 (en) * | 2002-06-21 | 2013-01-02 | Tessera, Inc. | Spark management device and method |
RU2492394C2 (ru) * | 2011-11-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Устройство для вентиляции воздуха |
RU2525539C1 (ru) * | 2013-02-07 | 2014-08-20 | Алексей Алексеевич Палей | Электрофильтр |
RU2555659C2 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" | Устройство для озонирования воздуха |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117467A patent/RU2621386C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2181466C1 (ru) * | 2000-11-23 | 2002-04-20 | Челябинский государственный агроинженерный университет | Ионный вентилятор-фильтр |
RU17716U1 (ru) * | 2001-02-05 | 2001-04-20 | Васильев Александр Сергеевич | Устройство для запуска и питания двигателя внутреннего сгорания |
US7497893B2 (en) * | 2002-06-21 | 2009-03-03 | Kronos Advanced Technologies, Inc. | Method of electrostatic acceleration of a fluid |
EP2540398A1 (en) * | 2002-06-21 | 2013-01-02 | Tessera, Inc. | Spark management device and method |
RU2313732C2 (ru) * | 2006-02-13 | 2007-12-27 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления |
RU2388972C1 (ru) * | 2009-02-04 | 2010-05-10 | Виктор Павлович Реута | Биполярный генератор ионов |
RU2431785C2 (ru) * | 2009-07-20 | 2011-10-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Ионный вентилятор-фильтр |
RU2492394C2 (ru) * | 2011-11-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Устройство для вентиляции воздуха |
RU2525539C1 (ru) * | 2013-02-07 | 2014-08-20 | Алексей Алексеевич Палей | Электрофильтр |
RU2555659C2 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" | Устройство для озонирования воздуха |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2763869C1 (ru) * | 2020-11-30 | 2022-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Способ формирования напряжения сложной формы |
RU204900U1 (ru) * | 2020-12-09 | 2021-06-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" | Источник питания вентилятора-озонатора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6888314B2 (en) | Electrostatic fluid accelerator | |
US6063168A (en) | Electrostatic precipitator | |
CA2859754C (en) | Impulse voltage generation device | |
Winands et al. | Temporal development and chemical efficiency of positive streamers in a large scale wire-plate reactor as a function of voltage waveform parameters | |
RU2621386C1 (ru) | Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления | |
Podlinski et al. | Electrohydrodynamic secondary flow and particle collection efficiency in spike-plate multi-electrode electrostatic precipitator | |
RU2492394C2 (ru) | Устройство для вентиляции воздуха | |
Babayev et al. | Method for increasing the efficiency of ozone electrosynthesis process with periodic voltage pulses | |
RU163949U1 (ru) | Устройство для генерации электрического ветра | |
CN104841555A (zh) | 复合荷电型静电集尘装置及其控制方法 | |
RU2008099C1 (ru) | Электрофильтр для очистки газов | |
Kim et al. | Micro dust removing by using Li+ batteries and Super cap parallel connection | |
UA101136C2 (ru) | Электрический воздушный стерилизатор | |
JP2015015234A (ja) | 除電装置 | |
RU172524U1 (ru) | Устройство для увеличения скорости электрического ветра | |
KR20230125987A (ko) | 미세먼지 제거를 위한 저온플라즈마 하전장치 | |
KR101156603B1 (ko) | 방전관을 위한 펄스 전원용 공급장치 | |
RU2656970C2 (ru) | Способ увеличения скорости электрического ветра | |
Toudeshki et al. | Derivation of Load Peak Voltage, Power Consumption and Potential Energy Management in a Thyristor Controlled Marx Impulse Generator for Capacitor Discharge Application | |
JP2023155757A (ja) | 集塵装置 | |
KR200253453Y1 (ko) | 캐스캐이딩 방식을 적용한 고전압 펄스발생장치 | |
Lipham Jr | Electrical breakdown studies of partial pressure argon under khz range pulse voltages | |
RU2343361C1 (ru) | Биполярный генератор ионов | |
CN117895924A (zh) | 一种用于静电消除器的高压脉冲发生装置 | |
JP2014203608A (ja) | 電源回路と、それを用いたイオン発生装置および電気機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180505 |