RU5178U1 - Барьерный озонатор - Google Patents

Abstract

1. Барьерный озонатор, состоящий из плоских параллельных охлаждаемых заземленных электродов и находящихся между ними высоковольтных электродов, отделенных от заземленных электродов разрядным промежутком и барьером - плоским диэлектрическим слоем, отличающийся тем, что заземленные электроды выполнены в виде плоскопараллельных пластин из металла с хорошей теплопроводностью, наример алюминия, причем края их заделаны в плоские металлические стенки сосудов с проточной водой, а высоковольтные электроды своими краями заделаны в диэлектрические бруски, размещающиеся между заземленными электродами и прижимающие к заземленным электродам барьеры - листы из стекла, ширина которых равна ширине низковольтных электродов, а длина превышает последние.2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что толщина заземленного электрода выбирается из условияd ≥ Pl(8λΔt),где Δt = 5 - 10С,Р - удельная мощность коронного разряда, Вт/м;λ - теплопроводность металла, из которого изготовлен заземленный электрод, аl - расстояние между охлаждаемыми стенками или ширина заземленных электродов.3. Озонатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при общей производительности озонатора выше 200 г О/ч. электроды располагаются горизонтально, а в пространство, заполненное проточной водой, устанавливаются пропеллерные мешалки.

Description

Кл. МПК COIBI3/II

Барьерный озонатор

Полезная модель отнооитоя к технике производства озона для бытовых нужд, сельско-хозяйотвенного производства, для очистки воды и стоков производительностью 100-1000 м /сутки при помощи озонаторов, дающих от 10 до 500 граммов озона в час.

Аналогом заявляемой полезной модели является барьерный озонатор Отто 1,2 , в котором в качестве барьера использованы плоские стеклянные пластины с центральным отверстием, через которые проходит воздух или кислород, причем заземленный электрод изготовлен в виде полой коробки и охлаждается проточной водой. Высоковольтные электроды окружены стекляннрми пластинами, играющиьга роль барьеров. Электроды непосредственно не охлаждаются, но содержат в центре отверстие для отсоса озонируемого газа в направлении, нормальном к плоскости электродов.

Недостатком аналога является затрудненность обеспечения равномерного потока воздуха через озонатор, особенно при увеличении его расхода, необходимость полного разбора озонатора при про т илактической очистке барьерных пластин и электродов и сложность изготовления заземленных охлаждаемых электродов.

Прототипом предлагаемой полезной модели является патент Великобритании 3 Gfe 2048029 А 1д/тЛо1В13/11 . Озонатор, описанный в прототипе, состоит из плоских полых металлических заземленных/электродов, находящихся внутри заземленных электродов и отделенных от последних разрядным промежутком. Высоковольтные электроды заключены в плоские полые диэлектрические элементы конструкции, а зажимные скобы обеспечивают заданную величину разрядного промежутка.

Недостатком прототипа является технологическая сложность изготовления системы охла.хдения проточно водой заземленных электродов и эксплуатационная ненадежность диэлектрических элементов на высоковольтных электродах: на краях пластин и покрывающих их стеклянных элементах напряженность электрического поля и градиенты температуры достигают значительных величин, что должно приводить к появлению микротрещин в стекле и электрическому пробою именно в этих местах. О другой стороны, замена электродов и их очистка в

процессе эксплуатации так же неудобна, как и в аналоге - озонаторе Отто,

Задачей разработки предлагаемой полезной модели является получение технического результата, заключающегося в увеличении эксплуатационной надежности плоского барьерного озонатора и упрощение технологии его изготовления и эксплуатационного обслуживания.

Указанный технический результат достигается тем, что в заземленных электродах отвод выделяемого при разряде джоулева тепла происходит в основном в направлениях, параллельных плоскости электродов за счет теплопроводности металла, а камера с проточной водой примыкает к стенке озонатора, к которой, в свою очередь, вплотную примыкают пластины - электроды нулевого потенциала. Малый температурный градиент в диэлектрических барьерах - стеклянных пластинах достигается Teif, что последние вплотную прижаты к металлическим пластинам - заземленным электродам, а высоковольтные электроды отделены от диэлектрических барьеров воздушным промежутком, благодаря чему в стекле достигаются однородные электрическое поле и токи смещения.

На Фиг.1 изображен поперечный разрез барьерного озонатора с вертикальными электродами.

На Фиг. 2 изображен продольный разрез С-С по оужг.Г

На Фиг. 3 изобра- ен вариант предлагаемой модели с горизонтальным расположением электродов и боковым расположением резервуаров с охлаждающей водой и интенсификацией отвода тепла в них при помощи перемешивателей.

На выщеупомянутых Фигурах введены следующие обозначения:I - канал для ввода воздуха, 2 - заземленные плоские электроды из сплошного теплопроводящего металла / в прототипе - полые внутри и омываемые проточной водой/, 3 - плоские высоковольтные электроды, 4 - разрядные промежутки, 5 - диэлектрические барьеры, 6 - канал для вывода воздуха, 7 - краевые бруски из диэлектрического материала / например, текстолита/ с прорезью для высоковольтного электрода 3, служащие для ограничения разряда с краев и обеспечения заданных разрядных промежутков 4 и прохождения воздуха по обе стороны от высоковольтного электрода 3, 8 - пропеллерные.мешалки, создающие циркуляцию воды в пространстве В для увеличения коэффициента теплоотдачи от пластин 2 в горизонтальном варианте полезной модели, 9 - электродвигатели пропеллерных мешалок 8, 10 - ввод проточной воды, II - вывод проточной воды, А - пространство, заполненное озонируемым воздухом, В - пространство, заполненное проточной водой.

Барьерный озонатор работает следующим образом: корпус озонатора и тем самым металлические пластины 2, заземлены, а высоковольтные пластины 3 подключены к высоковольтному источнику переменного тока. Через разрядные промежутки 4 и диэлектрические барьеры /стеклянные пластины/ 5 происходит коронный разряд, сжатый воздух или кислород поступает через канал для вв-ода воздуха I в пространство А и проходит через коронный разряд в промежутках 4, при этом кислород частично превращается в озон. Одновременно с включением озонатора через пространство В подается проточная вода для выноса из озонатора джоулева тепла коронного разряда. Данная конструкция озонатора предназначена для получения озонированного воздуха с достаточно большой концентрацией озона, поэтому выделение энергии на единицу массы воздуха принято - 142 10 Дж/ кг воздуха при удельной энергии на килограмм озона - 12-18 киловатт-часов.

Этим параметрам соответствует сравнительно д/галые расходы воздуха на озонирование, т.е. Фактически ламинарное течение озонированного воздуха через разрядные промежутки 4. Таким образом, основной отбор тепла от разрядных промежутков 4 и стеклянных пластин 5 в предлагаемой полезной модели происходит не через воздух,-а через концы пластин 2 в простанство В, омываемое водой. При этом температура в разрядном промежутке становится неоднородной, средняя часть пластин 2 имеет температуру более высокую, чем их края, примыкающие к стенкам, омываемым водой. Если эта разность температур не превысит Azi (5 , то при температуре воды ниже 20°С существенного влияния на производительность озонатора эта неоднородность не оказывает. Однако, для выполнения этого условия в конструкции предлагаемого озонатора должно быть соблюдено определенное соотношение между расстоянием между охлаждаемыми водой стенками, толщиной с/ пластин 2, теплопроводностью Л. металла, из которого изготовлены эти пластины, и удельной мощностью коронного разряда Р рассчитываемой из электрических параметров коронного разряда, а именно с/ Pl(.

В предлагаемой полезной модели упрощение конструкции озонатора достигнуто за счет сокращения поверхности, омываемой водой в пространствах В. Это не сказывается на. теплообмене и допустимо для конструкций озонаторов производительностью до 100-150 гО„/час. Для

ляцию воды и более разветвлегшую поверхность в пространствах В при помощ механических перемешивателей 8, приводимых в движение электро двигателями 9,

Пример конструкции барьерного озонатора по полезной моде,ли: производительность по озону 0,5 . удельная мощность Р

оо

1900 Вт/м /для металлических пластин- /, расстояние между охлаждаемьши водой стенками 1 0,3 м, перепад температур ,3°С, теплопроводность пластин /алюминий/7L 207 Вт/м град, толщина алшиниевмх пластина 10 м. Стоимость изготовления - в 5 4 6 раз ниже стоимости озонаторов известных типов. .

Источники информации.

ll В.Ф. Кожинов Установки для озонирования М.,

изд-во литературы по строительству, 1968, стр. 65. 2 Ozon iy WQ 4y&a:irr)e.nL .iL&n W nee-Tiyi. l,€.wf . Jmericctf WoJ Worns, J/ с: :л//й /7 ( c/e

/(iu)f. y/y . 3Sy.

Sj li PcL . G& 2O4, r УсР . /fff Ce С У бУ4/УУ //,c/eo/77/ Ta a asJii / /tif/ne io //frcys/ti ТЪ/т, - GO

Claims (3)

1. Барьерный озонатор, состоящий из плоских параллельных охлаждаемых заземленных электродов и находящихся между ними высоковольтных электродов, отделенных от заземленных электродов разрядным промежутком и барьером - плоским диэлектрическим слоем, отличающийся тем, что заземленные электроды выполнены в виде плоскопараллельных пластин из металла с хорошей теплопроводностью, наример алюминия, причем края их заделаны в плоские металлические стенки сосудов с проточной водой, а высоковольтные электроды своими краями заделаны в диэлектрические бруски, размещающиеся между заземленными электродами и прижимающие к заземленным электродам барьеры - листы из стекла, ширина которых равна ширине низковольтных электродов, а длина превышает последние.

2. Озонатор по п.1, отличающийся тем, что толщина заземленного электрода выбирается из условия
d ≥ Pl²(8λΔt)^-1,
где Δt = 5 - 10^oС,
Р - удельная мощность коронного разряда, Вт/м²;
λ - теплопроводность металла, из которого изготовлен заземленный электрод, а
l - расстояние между охлаждаемыми стенками или ширина заземленных электродов.

3. Озонатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при общей производительности озонатора выше 200 г О₃/ч. электроды располагаются горизонтально, а в пространство, заполненное проточной водой, устанавливаются пропеллерные мешалки.