RU2773284C1 - Ozone generator - Google Patents

Ozone generator Download PDF

Info

Publication number
RU2773284C1
RU2773284C1 RU2021124264A RU2021124264A RU2773284C1 RU 2773284 C1 RU2773284 C1 RU 2773284C1 RU 2021124264 A RU2021124264 A RU 2021124264A RU 2021124264 A RU2021124264 A RU 2021124264A RU 2773284 C1 RU2773284 C1 RU 2773284C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
hexagon
ozone generator
sides
electrode
Prior art date
Application number
RU2021124264A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Семенович Соломонов
Константин Сергеевич Егоров
Сергей Юрьевич Ухолкин
Елена Викторовна Корса-Вавилова
Алексей Ярославович Шмелев
Валентин Иванович Гибалов
Дмитрий Владимирович Проскуряков
Антон Александрович Горбачев
Original Assignee
Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") filed Critical Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2773284C1 publication Critical patent/RU2773284C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physical chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a device for producing ozone by means of an electric discharge. The ozone generator consists of a housing and electrodes installed in it, made in the form of cylindrical tubes forming a beam in the form of a regular hexagon. The circumference centers of cylindrical tubes are located both on the sides of the hexagon and on lines parallel to the sides of the hexagon connecting the centers of cylindrical tubes located on adjacent sides of the hexagon. The number of electrodes n located on the side of the hexagon is in the range of values m+1 >n≥m-m1, where the number m is selected by rounding a real number
Figure 00000017
to the nearest integer;
Figure 00000018
; D is the diameter of the circumscribed circle of the regular hexagon; 15 mm≥C≥12 mm is the distance between the contours of the electrodes located on parallel lines; m1 is the integer part of the number α=13∙D/1400.
EFFECT: invention makes it possible to increase productivity, increase the efficiency of the ozone generator with its specified dimensions.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам получения озона с помощью электрического разряда и может быть использовано при разработке генератора озона.The invention relates to devices for producing ozone using an electric discharge and can be used in the development of an ozone generator.

Известен генератор озона, содержащий размещенную в полости корпуса систему охлаждаемых электродов, внутри которых размещены высоковольтные электроды из диэлектрической трубки с проводящим стержнем, подключенные к источнику переменного напряжения, трубки эквидистантно отделены одна от другой зазорами, в разрядные промежутки между электродами подается кислородсодержащий газ. [1]An ozone generator is known, containing a system of cooled electrodes placed in the housing cavity, inside which high-voltage electrodes are placed from a dielectric tube with a conductive rod connected to an alternating voltage source, the tubes are equidistantly separated from one another by gaps, oxygen-containing gas is supplied to the discharge gaps between the electrodes. [one]

Известно так же, что производительность генератора озона зависит от суммарной площади диэлектрической поверхности электродов, на которой горит разряд, и определяется длиной электрода умноженной на длину окружности наружного диаметра электрода.It is also known that the performance of the ozone generator depends on the total area of the dielectric surface of the electrodes on which the discharge burns, and is determined by the length of the electrode multiplied by the circumference of the outer diameter of the electrode.

Недостатком указанного устройства является то, что нет указаний на соотношение между числом диэлектрических трубок и их диаметром при заданных технологических ограничениях на габариты установки, что не позволяет создать конструкцию, обеспечивающую максимальную производительность озона.The disadvantage of this device is that there is no indication of the relationship between the number of dielectric tubes and their diameter for given technological restrictions on the dimensions of the installation, which does not allow you to create a design that provides maximum ozone performance.

Технической задачей изобретения является увеличение производительности и повышение эффективности генератора озона при заданных габаритах и технологических ограничениях.The technical objective of the invention is to increase productivity and increase the efficiency of the ozone generator for given dimensions and technological limitations.

Указанная техническая задача решается тем, что генератор озона, состоит из корпуса и установленных в нем электродов, выполненных в виде цилиндрических трубок, образующих пучок, отличается тем, что пучок имеет вид правильного шестигранника, центры окружности трубок располагаются как на сторонах шестигранника, так и на линиях, параллельных сторонам шестигранника, соединяющих центры цилиндрических трубок, расположенных на смежных сторонах шестигранника, а число электродов n, расположенных на стороне шестигранника, находится в интервале значений m+1>n≥m-m1, а число m выбирается путем округления действительного числа

Figure 00000001
до ближайшего целого числа, а
Figure 00000002
где D - диаметр описанной окружности правильного шестигранника; 15 мм≥С≥12 мм - расстояние между контурами разрядников, расположенных на параллельных линиях; m1 - целая часть числа α=13⋅D/1400. Кроме того, наружный диаметр электрода определяется из выражения
Figure 00000003
This technical problem is solved by the fact that the ozone generator consists of a housing and electrodes installed in it, made in the form of cylindrical tubes forming a beam, characterized in that the beam has the form of a regular hexagon, the centers of the circle of the tubes are located both on the sides of the hexagon and on lines parallel to the sides of the hexagon, connecting the centers of cylindrical tubes located on adjacent sides of the hexagon, and the number of electrodes n, located on the side of the hexagon, is in the range m+1>n≥mm 1 , and the number m is selected by rounding the real number
Figure 00000001
to the nearest whole number, and
Figure 00000002
where D is the diameter of the circumscribed circle of a regular hexagon; 15 mm≥С≥12 mm - distance between circuits of arresters located on parallel lines; m 1 is the integer part of the number α=13⋅D/1400. In addition, the outer diameter of the electrode is determined from the expression
Figure 00000003

На фиг. 1 изображено поперечное сечение пучка электродов генератора зона.In FIG. 1 shows a cross section of the electrode bundle of the zone generator.

На фиг. 2 - таблица результатов расчета числа электродов n, их наружного диметра d и общая длина S периметров наружных диаметров окружности электродов.In FIG. 2 - table of the results of calculating the number of electrodes n, their outer diameter d and the total length S of the perimeters of the outer diameters of the circumference of the electrodes.

На фиг. 3 - общий вид генератора озона.In FIG. 3 is a general view of the ozone generator.

Генератор озона содержит электроды 1 с наружным диаметром d, фиг. 1. На фиг. 1 показан габаритный диаметр D описанной окружности правильного шестигранника, внутри которого размещается пучок электродов (корпус генератора озона не показан).The ozone generator contains electrodes 1 with outer diameter d, fig. 1. In FIG. 1 shows the overall diameter D of the circumscribed circle of a regular hexagon, inside which the electrode bundle is placed (the body of the ozone generator is not shown).

Процесс синтеза озона происходит при значительном выделении тепла, а озон начинает разлагаться при температурах от +40°С, и эффективное охлаждение играет значительную роль, оказывая влияние на производительность генератора озона. Так для протекания воды необходимо принять расстояние между контурами электродов, которое обеспечивает теплоперенос от нагреваемого электрода к воде и тем самым позволяет охлаждать электроды и соответственно озон в газовой смеси.The process of ozone synthesis occurs with a significant release of heat, and ozone begins to decompose at temperatures from +40 ° C, and effective cooling plays a significant role influencing the performance of the ozone generator. So for the flow of water, it is necessary to take the distance between the contours of the electrodes, which ensures heat transfer from the heated electrode to the water and thereby allows the electrodes and, accordingly, the ozone in the gas mixture to be cooled.

Размер С - расстояние между контурами электродов, расположенных на параллельных линиях, указан на фиг. 1. Увеличение расстояния между контурами электродов С приводит к снижению производительности генератора озона за счет уменьшения суммарной площади электродов в результате уменьшения их числа. Уменьшение расстояния между контурами электродов С приводит к снижению эффективности охлаждения электродов и соответственно озона в газовой смеси, а так как при температуре выше +40°С озон разлагается, то снижается производительность генератора озона.Size C - the distance between the contours of the electrodes located on parallel lines, is indicated in Fig. 1. An increase in the distance between the contours of the electrodes C leads to a decrease in the performance of the ozone generator due to a decrease in the total area of the electrodes as a result of a decrease in their number. Reducing the distance between the contours of the electrodes C leads to a decrease in the cooling efficiency of the electrodes and, accordingly, ozone in the gas mixture, and since ozone decomposes at temperatures above +40 ° C, the performance of the ozone generator decreases.

На основе результатов, полученных в экспериментальных работах, установлено, что увеличение расстояния С>15 мм между контурами электродов эффективность охлаждения электродов практически не повышается. Уменьшение же расстояния между контурами электродов до С<12 мм, эффективность охлаждения электродов снижается и приводит к повышению температуры озона в газовой смеси выше +40°С.On the basis of the results obtained in experimental studies, it was found that an increase in the distance C>15 mm between the electrode circuits does not increase the cooling efficiency of the electrodes. Reducing the distance between the contours of the electrodes to C<12 mm, the cooling efficiency of the electrodes decreases and leads to an increase in the temperature of ozone in the gas mixture above +40°C.

Таким образом, в генераторе озона требуется выдерживать расстояние 15 мм≥С≥12 мм между контурами электродов для его эффективной работы.Thus, in the ozone generator, it is required to maintain a distance of 15 mm≥С≥12 mm between the electrode circuits for its efficient operation.

Очевидно, что площадь, ограниченная окружностью, всегда больше площади ограниченной фигурой многоугольника, вписанной в эту окружность.Obviously, the area bounded by a circle is always greater than the area of the bounded figure of a polygon inscribed in this circle.

В свою очередь, проведено численное моделирование по определению числа электродов для различных компоновок, в которых электроды размещались на концентрических окружностях, на линиях параллельных сторонам квадрата и линиях параллельных сторонам шестигранника. Диаметры электродов и минимальное расстояние между контурами электродов при моделировании для различных вариантов компоновки принимались одинаковыми.In turn, numerical simulation was carried out to determine the number of electrodes for various arrangements, in which the electrodes were placed on concentric circles, on lines parallel to the sides of a square and lines parallel to the sides of a hexagon. The diameters of the electrodes and the minimum distance between the contours of the electrodes in the simulation for different layout options were assumed to be the same.

Установлено, что число электродов в области шестигранника размещается на ≈8% больше, чем в области квадрат. Объясняется это тем, что свободные пространства между электродами, как в области шестигранника, так и в области квадрата носят регулярный характер. При этом в области шестигранника сводные пространства имеют форму близкую к равностороннему криволинейному треугольнику, а в области квадрата свободные пространства имеют форму близкую к криволинейному квадрату. Это обстоятельство и определяет более плотную компоновку электродов в области шестигранника, чем в области квадрата.It has been established that the number of electrodes in the hexagon area is ≈8% more than in the square area. This is explained by the fact that the free spaces between the electrodes, both in the area of the hexagon and in the area of the square, are regular. At the same time, in the area of the hexagon, the summary spaces have a shape close to an equilateral curvilinear triangle, and in the area of the square, free spaces have a shape close to a curvilinear square. This circumstance determines the denser arrangement of electrodes in the hexagon region than in the square region.

Так же определено, что число электродов в области шестигранника размещается на ≈18% больше, чем в области на концентрических окружностях.It was also determined that the number of electrodes in the area of the hexagon is placed by ≈18% more than in the area on concentric circles.

Объясняется это тем, что в области размещения электродов на концентрических окружностях свободные пространства между электродами носят не регулярный характер и имеют формы как криволинейного треугольника, криволинейного квадрата, так и криволинейного прямоугольника.This is explained by the fact that in the area where the electrodes are placed on concentric circles, the free spaces between the electrodes are irregular and have the shape of a curvilinear triangle, a curvilinear square, and a curvilinear rectangle.

Анализ других компоновок не позволил выявить более плотную компоновку электродов, чем в области ограниченной шестигранником, в которой электроды устанавливаются на линиях параллельных сторонам шестигранника.The analysis of other layouts did not reveal a denser arrangement of electrodes than in the area limited by the hexagon, in which the electrodes are installed on lines parallel to the sides of the hexagon.

Предварительно число электродов m, центра которых расположены на стороне шестигранника, фиг.1, при котором достигается максимальная общая длина S периметров наружной окружности электродов, определяется по формулеPreliminarily, the number of electrodes m, the centers of which are located on the side of the hexagon, figure 1, at which the maximum total length S of the perimeters of the outer circumference of the electrodes is achieved, is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где m число, которое получается путем округления действительного числа

Figure 00000005
до ближайшего целого числа;
Figure 00000006
where m is a number that is obtained by rounding a real number
Figure 00000005
to the nearest whole number;
Figure 00000006

После того как получено число электродов m, наружный диаметр электрода d генератора озона определяется по формулеAfter the number of electrodes m is obtained, the outer diameter of the electrode d of the ozone generator is determined by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

Общая длина S периметров наружной окружности всех электродов генератора озона определяется по формулеThe total length S of the perimeters of the outer circumference of all electrodes of the ozone generator is determined by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

Рассмотрим конкретный пример назначение проектировочных размеров генератора озона.Consider a specific example of the design dimensions of the ozone generator.

Исходные данные для проектирования, генератора озона: D=1400 мм - диаметр описанной окружности правильного шестигранника, внутри которого размещается пучок электродов; С=15 мм, - расстояние между контурами разрядников, расположенных на параллельных линиях, фиг. 1, которое принято максимальным из условия эффективного охлаждения газовой смеси, содержащей озон.Initial data for designing an ozone generator: D=1400 mm - the diameter of the circumscribed circle of a regular hexagon, inside which the electrode bundle is placed; C=15 mm, - the distance between the circuits of the arresters located on parallel lines, Fig. 1, which is taken as the maximum from the condition of effective cooling of the gas mixture containing ozone.

По этим исходным данным определим по формуле 1 число электродов m, расположенных на стороне шестигранника, фиг. 1, и по формуле 2 наружный диаметр электрода d. Результаты расчета приведены в таблице фиг. 2, отмеченные «жирным» шрифтом. Также в таблице приведены результаты расчеты диаметра электрода, определенных по формуле 2, с меньшим и большим количеством электродов по отношению к числу электродов, определенных по формуле 1, и приводится общая длина S периметров наружной окружности электродов для каждого варианта.Based on these initial data, we determine the number of electrodes m, located on the side of the hexagon, according to formula 1, Fig. 1, and according to formula 2, the outer diameter of the electrode d. The calculation results are shown in the table of Fig. 2 marked in bold. The table also shows the results of calculations of the diameter of the electrode, determined by formula 2, with a smaller and larger number of electrodes in relation to the number of electrodes, determined by formula 1, and the total length S of the perimeters of the outer circumference of the electrodes for each option is given.

Как видно, из рассмотрения результатов расчетов, приведенных в таблице, общая длина S=60362 мм периметров наружной окружности всех электродов достигается при n=m=19 - числе электродов, расположенных на стороне шестигранника, фиг. 1, при этом наружный диаметр электрода равен d=15,31 мм.As can be seen from the consideration of the calculation results given in the table, the total length S=60362 mm of the perimeters of the outer circumference of all electrodes is achieved with n=m=19 - the number of electrodes located on the side of the hexagon, Fig. 1, while the outer diameter of the electrode is d=15.31 mm.

Сравнение результатов расчетов, приведенных в таблице, показывает, что уменьшение числа электродов, расположенных на стороне шестигранника, на 4 электрода уменьшает общую длину S периметров наружной окружности электродов на 3,4%, т.е. производительность генератора озона снижается на 3,4% по сравнению с максимальной производительностью при одной и той же длине электродов. При уменьшении числа электродов, расположенных на стороне шестигранника, на 13 электродов уменьшает общую длину S периметров наружной окружности электродов на 46%.Comparison of the calculation results given in the table shows that reducing the number of electrodes located on the side of the hexagon by 4 electrodes reduces the total length S of the perimeters of the outer circumference of the electrodes by 3.4%, i.e. the performance of the ozone generator is reduced by 3.4% compared to the maximum performance with the same electrode length. With a decrease in the number of electrodes located on the side of the hexagon, by 13 electrodes, the total length S of the perimeters of the outer circumference of the electrodes is reduced by 46%.

Таким образом, из данных таблицы видно, что уменьшение и увеличение числа электродов m и соответственное изменение наружного диаметра электрода d приводит к уменьшению общей длины S периметров наружной окружности электродов. Это подтверждает, что при числе электродов и их наружном диаметре, определенных по формулам 1 и 2, обеспечивается максимальная общая длина S периметров наружной окружности всех электродов.Thus, it can be seen from the data in the table that a decrease and an increase in the number of electrodes m and a corresponding change in the outer diameter of the electrode d leads to a decrease in the total length S of the perimeters of the outer circumference of the electrodes. This confirms that with the number of electrodes and their outer diameter determined by formulas 1 and 2, the maximum total length S of the perimeters of the outer circumference of all electrodes is provided.

Однако существует ограничение в виде номенклатуры наружных диаметров, которые выпускаются промышленностью. Размер наружного диаметра электрода выбирается из перечня производимых промышленностью электродов. Для этого диаметр электрода, определенный по формуле 2 при числе электродов m, определенных по 1, сравнивается с перечнем производимых промышленностью электродов. Последовательно уменьшая число электродов m на 1, на 2 и т.д. определяем по формуле 2 диаметр электрода, наиболее близко соответствующий диаметру из перечня.However, there is a limitation in the form of a nomenclature of outer diameters that are produced by the industry. The size of the outer diameter of the electrode is selected from the list of electrodes produced by the industry. To do this, the diameter of the electrode, determined by formula 2, with the number of electrodes m, determined by 1, is compared with the list of electrodes produced by the industry. By successively reducing the number of electrodes m by 1, by 2, etc. we determine by formula 2 the diameter of the electrode that most closely matches the diameter from the list.

Таким образом, наружный диаметр электрода d и их число n, расположенных на стороне шестигранника, подобран с учетом обеспечения эквидистантности при размещении электродов внутри труб трубного пучка генератора озона, а также унификации производства изделия с учетом выпускаемых по ГОСТ труб с требуемым качеством внутренней поверхности. С учетом этого число электродов n, расположенных на стороне шестигранника, может находиться в интервале m+1<n<m-m1, где m1 - целая часть числа α=13-D/1400.Thus, the outer diameter of the electrode d and their number n, located on the side of the hexagon, are selected taking into account the provision of equidistance when placing the electrodes inside the pipes of the tube bundle of the ozone generator, as well as the unification of the production of the product, taking into account pipes manufactured according to GOST with the required quality of the inner surface. With this in mind, the number of electrodes n, located on the side of the hexagon, may be in the range m+1<n<mm 1 where m 1 is the integer part of the number α=13-D/1400.

В соответствии с формулой предлагаемого изобретения разработан генератор озона, приведенный на фиг. 2, (1 - корпус генератора озона; 2 - электрод). Количество электродов и их диаметр приведен в таблице в первом столбце.In accordance with the formula of the proposed invention, an ozone generator is developed, shown in Fig. 2, (1 - ozone generator housing; 2 - electrode). The number of electrodes and their diameter are given in the table in the first column.

1. RU 2152351, кл. С01В 13/11, 2000.1. RU 2152351, class. C01B 13/11, 2000.

Claims (5)

1. Генератор озона, состоящий из корпуса и установленных в нем электродов, выполненных в виде цилиндрических трубок, образующих пучок, отличающийся тем, что пучок имеет вид правильного шестигранника, центры окружности трубок располагаются как на сторонах шестигранника, так и на линиях, параллельных сторонам шестигранника, соединяющих центры цилиндрических трубок, расположенных на смежных сторонах шестигранника, а число электродов n, расположенных на стороне шестигранника, находится в интервале значений m+1>n≥m-m1, а число m выбирается путем округления действительного числа
Figure 00000009
до ближайшего целого числа, а
Figure 00000010
где1. An ozone generator, consisting of a housing and electrodes installed in it, made in the form of cylindrical tubes forming a bundle, characterized in that the bundle has the form of a regular hexagon, the centers of the circle of the tubes are located both on the sides of the hexagon and on lines parallel to the sides of the hexagon , connecting the centers of cylindrical tubes located on adjacent sides of the hexagon, and the number of electrodes n, located on the side of the hexagon, is in the range m+1>n≥mm 1 , and the number m is selected by rounding the real number
Figure 00000009
to the nearest whole number, and
Figure 00000010
where D - диаметр описанной окружности правильного шестигранника;D is the diameter of the circumscribed circle of a regular hexagon; 15 мм≥С≥12 мм - расстояние между контурами разрядников, расположенных на параллельных линиях;15 mm≥С≥12 mm - distance between circuits of arresters located on parallel lines; m1 - целая часть числа α=13⋅D/1400.m 1 is the integer part of the number α=13⋅D/1400. 2. Генератор озона по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр электрода определяется из выражения
Figure 00000011
2. The ozone generator according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the electrode is determined from the expression
Figure 00000011
RU2021124264A 2021-08-12 Ozone generator RU2773284C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2773284C1 true RU2773284C1 (en) 2022-06-01

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993000161A1 (en) * 1991-06-26 1993-01-07 Osmonics, Inc. Multitube ozone generator and method of making same
RU2075433C1 (en) * 1992-04-15 1997-03-20 Шапиро Семен Вольфович High-frequency ozonator
RU2152351C1 (en) * 1998-10-20 2000-07-10 Басиев Александр Гаврилович Ozone generator
RU2446093C1 (en) * 2010-09-01 2012-03-27 Закрытое акционерное общество "Московские озонаторы" Ozone generator
CN103204475A (en) * 2013-04-28 2013-07-17 福建汇威环保科技有限公司 Ozone generator of bionic cellular type discharge unit nesting structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993000161A1 (en) * 1991-06-26 1993-01-07 Osmonics, Inc. Multitube ozone generator and method of making same
RU2075433C1 (en) * 1992-04-15 1997-03-20 Шапиро Семен Вольфович High-frequency ozonator
RU2152351C1 (en) * 1998-10-20 2000-07-10 Басиев Александр Гаврилович Ozone generator
RU2446093C1 (en) * 2010-09-01 2012-03-27 Закрытое акционерное общество "Московские озонаторы" Ozone generator
CN103204475A (en) * 2013-04-28 2013-07-17 福建汇威环保科技有限公司 Ozone generator of bionic cellular type discharge unit nesting structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5503809A (en) Compact ozone generator
CN105817124A (en) High-yield low-temperature plasma generator for waste gas treatment
KR101349488B1 (en) Ozone generator
US3214364A (en) Ozone generator
RU2773284C1 (en) Ozone generator
BRPI0615086A2 (en) high power flashing light pulsed lamp model
WO2013136663A1 (en) Ozone generation device
HU203305B (en) Apparatus for producing ozone
CN205412623U (en) A large -tonnage low temperature plasma generator for exhaust -gas treatment
Monge et al. Optimization of a corona wire‐to‐cylinder ozone generator. Comparison with economical criteria. part i: Oxygen
AU2016223855B2 (en) Ozone generator with position-dependent discharge distribution
RU2326812C1 (en) Ozoniser pipe
CN205677799U (en) The cylinder head of quick heat radiating
JP2009096693A (en) Ozone generating device
JP2002087804A (en) Ozone generating device
CN206823550U (en) A kind of plasma body cooperative catalytic treatment VOCs reactor
Bruggeman et al. Plasma characteristics in air and vapor bubbles in water
RU208008U1 (en) Device for generating ozone in an electric discharge
RU2088519C1 (en) Ozonator
RU2427528C1 (en) Ozoniser
RU168281U1 (en) High frequency ozonizer
JP4138684B2 (en) Ozone generation method and ozone generator
TWM524586U (en) Structure of point discharger
RU2152351C1 (en) Ozone generator
SU970073A1 (en) Adjusted heat pipe