RU2656043C1 - Device for generation of ozone - Google Patents
Device for generation of ozone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656043C1 RU2656043C1 RU2017103494A RU2017103494A RU2656043C1 RU 2656043 C1 RU2656043 C1 RU 2656043C1 RU 2017103494 A RU2017103494 A RU 2017103494A RU 2017103494 A RU2017103494 A RU 2017103494A RU 2656043 C1 RU2656043 C1 RU 2656043C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- channel
- coolant
- plates
- swirlers
- Prior art date
Links
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 25
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 as a rule Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/10—Preparation of ozone
- C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T19/00—Devices providing for corona discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
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.The invention relates to ozonation equipment and can be used in the production of ozonizers for the treatment of drinking water and wastewater, disinfection of premises, seed treatment, etc.
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.Obtaining ozone in an electric discharge is associated with the release of heat and heating of the gas in the discharge gap, as a result of which part of the formed ozone undergoes thermal destruction. In this regard, the design of the electrodes of the ozone generator should provide heat removal from the discharge gap under conditions that provide the minimum possible heating of the gas being treated by the discharge and, accordingly, the minimum loss of ozone due to its thermal decomposition.
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.Modern ozone generators are equipped with a liquid cooling system for electrodes having a cavity for the coolant flow in which a channel system is formed (or not formed) that sets the direction and velocity of the liquid. As a coolant, as a rule, water is used. Under conditions characteristic of water-cooled electrodes, water flows at Reynolds numbers Re <2500, which leads to the establishment of a laminar flow regime. The magnitude and direction of the flow velocity at various points of the longitudinal section of the channel for this mode are conventionally shown by arrows in FIG. 1. There is practically no mixing of the liquid in the stream under such conditions, and heat is transferred from the cooled wall to the core of the stream by the heat conduction mechanism. As a result, the temperature of the fluid in the parietal layer, as well as the temperature of the electrode wall t article, significantly exceeds the temperature of the fluid in the core of the flow t w , and their difference increases with increasing density of the energy flux transmitted through the electrode surface. Together with it, the temperature of the gas in the discharge gap and the loss of ozone due to its thermal decomposition in the discharge increase.
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.A decrease in the temperature difference Δt = (t st -t g ) and the thermal loss of ozone in the discharge at constant values of the output power and flow rate of the cooling liquid is possible due to the organization of mixing of the liquid flow with the help of plates of various shapes and sizes inserted into the stream, set at an angle to it axis and located at such a distance from each other in the flow at which the vortices created by them do not have time to die out. Mixing the fluid flow allows you to increase the heat transfer coefficient from the cooled wall to the fluid flow, the flux density of the power output at a given value Δt, and ultimately increase the removal of ozone from a unit surface area of the electrode.
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.A device for generating ozone [1] is known, which comprises high-voltage and grounded electrodes located in a sealed enclosure, made of annular flat or corrugated plates that are tightly interconnected at the edges, forming an internal cavity, in which spacers of annular shape are arranged perpendicular to the inner surfaces of the plates , a fitting for supplying coolant to the electrodes, the outlet of which is located at the inner distance spacer, and a fitting for discharging coolant from the electrodes, an inlet which is located at the outer edges of electrodes in the odd spacers and the spacers are made slots located diametrically opposite from the fitting for coolant supply and the even spacers the spacers are made slots located diametrically opposite from the nozzle for discharging the coolant.
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.In the described device, the flow of liquid heat transferring heat from the electrodes is directed circumferentially to the flow of oxygen-containing gas, moving from the periphery of the electrode to the center, and periodically changes direction opposite to the transition to the adjacent channel, which, like all other channels, has an annular shape . The formation of channels for the flow of liquid coolant in the inner cavity of the electrode eliminates the occurrence of stagnant zones, increases the speed of the coolant and the heat transfer coefficient from the cooled wall to the coolant flow, helps to reduce and more uniform distribution of gas temperature in the discharge gap, as well as to reduce the thermal decomposition of ozone.
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.The disadvantage of this device, as shown by the analysis of video recording of the water flow in the model of the device with the addition of dye to the water, is the weak mixing of the flow at typical for industrial ozone generators water flow rates normalized to the performance of the ozone generator, and as a result, the low heat transfer coefficient from the cooled electrode wall to the flow of cooling water. The consequence of this is insufficiently effective cooling of the gas discharge gap and increased ozone losses due to its thermal decomposition.
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.A device for generating ozone [2] is known, comprising high voltage and grounded plate electrodes located in a sealed enclosure, having central holes and configured to cool with a coolant, coated externally by a dielectric and alternating through one, a power source whose leads are connected to the electrodes, fittings for supply working oxygen-containing gas and coolant and fittings for removal of coolant and gas-gas mixture, the electrodes being made of hermetically connected between parallel plates forming an internal cavity in which jumpers are mounted perpendicularly to the internal surfaces of the plates of the electrodes, rigidly connecting the plates to each other, fittings for supplying the coolant to the electrodes and removing the coolant from them, and the electrode plates are made with parts protruding beyond the active zone of the electrodes .
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].In this device, distance jumpers installed perpendicular to the inner surfaces of the electrode plates are used not only to organize a channel system for the flow of coolant, but also to create a rigid connection between the plates. Due to the similar arrangement of the liquid cooling system of the devices [1] and [2], the device [2] has the same disadvantage as the device [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.The objective of the invention is to increase the yield of ozone per unit area of the working surface of the electrode by reducing the thermal loss of ozone in the discharge, due to the improvement of the cooling conditions of the electrodes by organizing the vortex motion of the cooling fluid flowing in the electrodes by installing flow swirls in the channels of the fluid flow.
Техническим результатом изобретения является снижение температуры электрода при неизменных значениях отводимой мощности и расхода охлаждающей жидкости.The technical result of the invention is to reduce the temperature of the electrode at constant values of the output power and flow rate of the coolant.
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.The technical result is achieved by installing flow swirls in the channels of the liquid cooling system of the electrodes. The use of swirlers increases the intensity of mixing the coolant near the cooled surface, reduces the thickness and thermal resistance of the boundary layer, the temperature of the cooled wall and gas in the discharge gap and, as a consequence, the thermal decomposition of ozone in the discharge.
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.In FIG. 2 and FIG. 3 illustrates examples of a specific embodiment of the present invention with respect to electrodes of an ozone generator with a flat and corrugated surface. Swirling fluid flow cooling the plate of the
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.Flow swirls (partitions) provide an alternate direction of the coolant flow either to the upper or to the lower plate of the electrode, while the inclination of the partitions to the channel axis is 30 ÷ 50 degrees.
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).The placement of coolant flow swirls in the coolant motion channels allowed to increase the heat transfer coefficient from the cooled surface of the electrode to the fluid flow by 15 ÷ 20% (depending on the flow rate of the coolant).
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2446093, МПК C01B 13/11, приоритет от 01.09.2010 г.1. RF patent No. 2446093, IPC C01B 13/11, priority of September 1, 2010.
2. Патент РФ №2499765, МПК C01B 13/11, приоритет от 16.03 2012 г.2. RF patent No. 2499765, IPC C01B 13/11, priority dated March 16, 2012.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017103494A RU2656043C1 (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Device for generation of ozone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017103494A RU2656043C1 (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Device for generation of ozone |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656043C1 true RU2656043C1 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=62560224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017103494A RU2656043C1 (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Device for generation of ozone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656043C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4013567A (en) * | 1975-07-25 | 1977-03-22 | Jury Mikhailovich Emelyanov | High-frequency tubular ozonizer |
| JPS5575907A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-07 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Plate type ozonizer |
| SU1116004A1 (en) * | 1983-04-18 | 1984-09-30 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Ozonizer |
| SU1609050A1 (en) * | 1989-05-19 | 1995-03-10 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Tubular ozonizer |
| SU1603683A1 (en) * | 1988-09-19 | 1995-03-10 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Tubular ozonizer |
| RU5178U1 (en) * | 1994-03-14 | 1997-10-16 | Индивидуальная производственно-коммерческая фирма И.М.Кирко | BARRIER OZONATOR |
| RU2499765C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Истра-Озон" | Ozone generator |
-
2017
- 2017-02-02 RU RU2017103494A patent/RU2656043C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4013567A (en) * | 1975-07-25 | 1977-03-22 | Jury Mikhailovich Emelyanov | High-frequency tubular ozonizer |
| JPS5575907A (en) * | 1978-11-30 | 1980-06-07 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Plate type ozonizer |
| SU1116004A1 (en) * | 1983-04-18 | 1984-09-30 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Ozonizer |
| SU1603683A1 (en) * | 1988-09-19 | 1995-03-10 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Tubular ozonizer |
| SU1609050A1 (en) * | 1989-05-19 | 1995-03-10 | Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения | Tubular ozonizer |
| RU5178U1 (en) * | 1994-03-14 | 1997-10-16 | Индивидуальная производственно-коммерческая фирма И.М.Кирко | BARRIER OZONATOR |
| RU2499765C1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Истра-Озон" | Ozone generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201999734U (en) | Integrated ozone generator | |
| US10342159B2 (en) | Liquid heat-dissipating assembly | |
| US5871701A (en) | Ozone generator with small-diameter dielectric tubes | |
| US10336612B2 (en) | Ozone generator unit and system | |
| RU2656043C1 (en) | Device for generation of ozone | |
| WO2019161614A1 (en) | Ozone generating apparatus | |
| RU2676827C1 (en) | Fan cooling tower | |
| US20220009777A1 (en) | Systems and methods for generating ozone | |
| WO2015190017A1 (en) | Ozone generation device | |
| JP4658298B2 (en) | Ozone generator | |
| RU2006454C1 (en) | Gaseous-discharge slit reactor | |
| RU2722624C1 (en) | Fan cooling tower | |
| KR102481030B1 (en) | Continuous water treatment reactor using Low-temperature plasma generator for chromaticity reduction | |
| RU2446093C1 (en) | Ozone generator | |
| RU2499765C1 (en) | Ozone generator | |
| CN213738613U (en) | Ozone generator with cooling function | |
| RU2239597C1 (en) | Device for generation of ozone | |
| RU2352520C1 (en) | Ozone generator | |
| JPH042989Y2 (en) | ||
| CN216704179U (en) | Slurry continuous processing device | |
| JP5662649B2 (en) | Ozone generating electrode | |
| US20200120764A1 (en) | Method of electro-hydrodynamic processing of hydrocarbon substances and the facilities for its implementation | |
| RU2255897C1 (en) | Device for generating of ozone | |
| JP2010248018A (en) | Ozone producing electrode and apparatus | |
| Jodzis et al. | Plasma reactors with variable gas linear velocity. Studies on ozone synthesis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200203 |