SU1763357A1 - Каскадный озонатор - Google Patents

Abstract

Использование: получение озона из кислорода или воздуха в электрическом разр де , дл  установок очистки и обезжиривани  воды или воздуха. Сущность изобретени : каскадный озонатор содержит герметичный непровод щий корпус, на торцах которого имеютс  штуцер дл  подачи рабочего газа и штуцер дл  выхода озонной смеси, зазоры между секци ми катода и анодом, а также площади секций увеличивают ступенчато. Дл  ограничени  тока через разр дные зазоры в цепь напр жени  питани  вместо омических нагрузок включены конденсаторы посто нной емкости. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике получени  озона из кислорода или воздуха в электрическом разр де и может быть использовано в установках дл  очистки и обеззараживани  воды или воздуха.

Известен озонатор, работающий на тихом (барьерном) электрическом разр де, содержащий плоскопараллельные электроды, между которыми предусмотрены диэлектрический (барьерный) слой и воздушный зазор . Озон получаетс  при прокачке рабочего газа (кислорода или воздуха) через электрический разр д в зазоре.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что из-за малой плотности разр дного тока в зазоре с барьером удельна  производительность по озону мала. Барьерный разр д устойчив только при наличии чистого и сухого рабочего газа. Наконец, требовани  к электрическим свойствам барьерного сло  довольно высокие.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству  вл етс  выбранное в качестве прототипа устройство , содержащее секционированный катод и сплошной анод. Кажда  секци  катода озонатора подключаетс  к высоковольтному источнику питани  через омическую нагрузку , а анод - непосредственно к источнику питани . Между анодом и катодом имеетс  плоскопараллельный зазор, через который с большой скоростью пропускаетс  рабочий газ. Его больша  скорость способствует быстрой диффузии электронов из стримеров и образованию диффузионного разр да. Во избежание контрактации стримеров ток разр да ограничиваетс  омическими нагрузками . Отсутствие диэлектрического сло  на электродах позвол ет снизить требование к чистоте и влажности рабочего газа и повысить надежность работы озонатора.

Известное устройство имеет следующие недостатки: несмотр  на значительную плотность разр дного тока, больша  скорость потока газа не дает возможности создать высокую концентрацию озона при малых габаритах озонатора, т.е. удельна 

fe

VI

О

со со ел VI

производительности озонатора мала; кроме того, значительные тепловые потери на омических нагрузках и большие затраты на прокачку рабочего газа резко снижают КПД устройства.

Цель изобретени  - увеличение удельной производительности озонатора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что площади секций катода и зазоры между ними выполн ютс  со ступенчатым увеличением . Кроме того, омические нагрузки замен ютс  емкостными.

В такой конструкции при переменном напр жении на электродах пробои между отдельными секци ми и анодом следуют во времени друг за другом по мере увеличени  зазора (фиг. 1, 2). Излучение от разр да в меньшем зазоре создает дополнительную концентрацию электронов в больших зазорах и разр д в них осуществл етс  через большее число одновременных стримеров, приход щихс  на единицу площади электрода . Увеличение площади секций с ростом зазора позвол ет более эффективно использовать излучение с предшествующих секций.

Таким образом, имеет место каскадное увеличение плотности тока, а значит и плотности энергии в единицу времени по мере увеличени  зазора. При этом диффузионный разр д с большой плотностью тока может образовыватьс  и при малых скорост х потока рабочего газа при соответствующем подборе нагрузочных емкостей. Обычно емкости рассчитывают таким образом, чтобы излучение с секций с меньшей площадью и зазором было бы максимальным без образовани  дуги или искры, а на последней секции образовывалось бы максимальное количество озона.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емый озонатор отличаетс  тем, что площади секций катода и зазоры между ними выполн ютс  со ступенчатым увеличением, а вместо омических балластных нагрузок используютс  емкостные . Питание осуществл етс  переменным напр жением.

Таким образом, за вл емый озонатор соответствует критерию изобретени  новизна .

Сравнение за вл емого решени  не только с прототипом, но и с другими техническими решени ми показывает, что каскадна  предионизаци  разр дного зазора излучением предшествующих секций при работе от одного источника напр жени  ранее в. озонаторах не использовалась.

Следовательно, за вл емое решение соответствует критерию существенные отличи .

На фиг. 1 приведена схема каскадного

озонатора; на фиг. 2 - график приложенного к электродам напр жени  с указанием интервалов разр да на секци х; на фиг. 3 - схема озонаторного блока.

Озонаторный блок (см. фиг. 3) содержит

0 герметичный непровод щий корпус 1, на торцах которого вмонтированы входной и выходной штуцеры 2 и 3, электроды 4 и 5, ресивер, образованный частью корпуса 1 и стенкой 6, в котором предусмотрена щель 7.

5 Электроды 4 и 5, изготовленные из нержавеющей стали или титана, креп тс  сквозными витками к диэлектрическим основани м 8 и 9.

Электрод 4, служащий катодом, выпол0 нен в форме пластинчатых секций со ступенчатым увеличением их площади и зазора между ними и анодом, а электрод 5, служащий анодом, выполнен в форме сплошной пластины.

5Длина пластин и щели 7 одинаковы и

ограничены боковыми стенками корпуса 1. Относительна  ширина пластин секций электрода 4 примерно соответствует натуральной величине, показанной на схеме.

0 Ширина наименьшей секции не превышает 5 мм. Плоскость электрода 5 должна перекрывать плоскости всех секций электрода 4. Рассто ние между секци ми выбираетс  таким , чтобы обеспечить надежную электри5 ческую изол цию между ними.

Озонатор работает следующим образом . Заданный поток рабочего газа поступает в полость корпуса 1 через входной штуцер 2 в ресивер, образованный из части

0 корпуса 1 и стенки 6. Далее через демпфирующую сетку (не показана) и щель 7 газ проходит в разр дный зазор между электродами 4 и 5. Озонна  смесь выходит через штуцер 3. При заданном потоке рабочего

5 газа емкости нагрузки рассчитывают так, чтобы свечение первых трех секций было максимальным, но при этом отсутствовали бы искровой или дуговой разр д, а на четвертой секции выбирают оптимальную ем0 кость -из услови  максимального выходе озона.

Необходимо учитывать, что при увеличении скорости потока рабочего газа диффу- зионный разр д более устойчив, a npi

5 уменьшении скорости может возникнуть ис кровой или дуговой разр д, поэтому озона тор следует настраивать при минимально скорости потока. Дл  получени  же озона с максимальной удельной производительно стью, но без гарантии устойчивости, озона

тор настраивают при большой скорости потока газа.

Теоретические расчеты и экспериментальные оценки на макете показывают рост удельной производительности в сотни раз по сравнению с барьерными озонаторами, работающими на промышленной частоте.

Достигаема  концентраци  озона за один полупериод напр жени , составл ет величину пор дка 10 -1016{о 1/см3/рабо- чий газ - кислород/, тогда как в барьерных озонаторах эта величина имеет пор док

10

13

1ЭТО

РэТ

/см3.

Расчеты показывают, что КПД озонатора ожидаетс  выше, чем у барьерного в 1,5- 2 раза.

0

5

Озонатор сохран ет такие положительные свойства прототипа, как простота, надежность и долговечность.

Claims (2)

1.Каскадный озонатор, содержащий секционированный катод и анод, расположенные с зазором относительно друг друга, ограничитель тока в цепи высоковольтного напр жени  питани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  его удельной производительности, площади секций катода и зазоры между ними выполнены со ступенчатым увеличением.

2.Озонатор поп. 1,отличающийс  тем, что в цепь напр жени  питани  включены конденсаторы посто нной емкости.

РАБОЧИЙ Х/& ГАЗ

№

.HLpSAAbi PAiPSAOB НА СЕКЦИЯ X

у

А/ сегль

Фиг. i

НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ

Фиг. 2

РАБОЧИЙ ГА

050ННАЯ СМЕСЬ

фиг.З