СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ГИДРАТИРОВАННЫХ ИОНОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК B05B17/00 

Предлагаемые изобретения относятся к технике получения гидратированных ионов и могут быть использованы для улучшения микроклимата, сохранения комфортной концентрации ионов в помещении, а также для больничных палат, лечебных комплексов, рабочих помещений и кабинетов, жилых комнат. Кроме того, изобретения могут использоваться для борьбы с вредными проявлениями статического электричества.

Известен способ генерации заряженного аэрозоля (Ситников А.Г. Образование и эволюция неравновесного аэрозоля в газе атмосферного давления под воздействием коронно-стримерного электрического разряда. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Томск, 2006, с.10), заключающийся в том, что в системе электродов возбуждают коронно-стримерный разряд и подают в зону разряда газ, содержащий ненасыщенный пар углеводородной примеси. В зоне разряда инициируется процесс образования аэрозоля, который поступает в буферную аэрозольную камеру и через выходной штуцер - в основную аэрозольную камеру. Устройство, осуществляющее известный способ, содержит высоковольтный импульсный генератор, соединенный с системой электродов коаксиальной линией. Система электродов состоит из заземленного цилиндрического корпуса и высоковольтного электрода, состоящего из параллельных проволочек. Источник пара содержит насос, регулировочные вентили и барботер с жидким углеводородом.

Недостатком способа и устройства является сложность и высокая стоимость установки, обусловленные использованием дорогостоящего рабочего носителя (CO₂) и криогенных установок для обеспечения низких температур. Это затрудняет широкое использование известного способа и устройства.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ генерирования заряженных аэрозольных образований, заключающийся в том, что производят водяной пар, подают его в камеру с выходным соплом, в котором создают коронный разряд, и выпускают заряженное аэрозольное облако через сопло (В.Н. Болотов, Ю.В. Ткач. Спектральные характеристики искровых разрядов в искусственных заряженных аэрозольных образованиях/Электромагнитные явления, т.3, №2 (10), 2003 г., с.237-238).

Наиболее близким к предлагаемому устройству является генератор заряженного аэрозоля, осуществляющий известный способ и содержащий парогенератор, камеру с выходным профилированным соплом, установленную в заземленном электростатическом экране. По оси сопла установлен игольчатый электрод острием в критическом сечении сопла, который соединен с источником высокого напряжения отрицательной полярности. Парогенератор, представляющий собой прямоточный котел, соединен с камерой устройства через подогреваемый паропровод, являющимся корректором влажности пара. (В.Н. Болотов, Ю.В. Ткач. Спектральные характеристики искровых разрядов в искусственных заряженных аэрозольных образованиях/Электромагнитные явления, т.3, №2 (10), 2003 г., с.237-238).

Недостатком известного способа и устройства является низкая эффективность генерирования гидратированных ионов и низкая надежность работы устройства. В том случае, когда поступающий пар перегрет (обладает степенью сухости пара х≥1), образующиеся ионы пара имеют высокую подвижность, осаждаются на стенках сопла или в ближней к соплу зоне экрана и во внешнюю зону поступают в ограниченном количестве (ток переноса генератора гидратированных ионов чрезвычайно мал).

В случае, когда пар в камере оказывается влажным (степень сухости пара х≤1), проходной изолятор 5 внутри камеры покрывается пленкой жидкости, теряются его изоляционные свойства, возникает проводимость по поверхности изолятора, напряжение падает, коронный разряд прекращается и вынос ионов отсутствует. Даже если предпринять меры к увеличению прочности изоляционной конструкции, наличие жидкой дисперсной фазы в сопле с коронным разрядом приводит к экранированию зоны короны и генератор не выносит гидратированные ионы во внешнюю зону, т.е. генератор перестает эффективно работать.

Задача изобретений - повышение надежности и эффективности генерирования гидратированных ионов. Технический результат состоит в обеспечении степени сухости пара равной единице.

Поставленная задача решается тем, что в способе генерирования гидратированных ионов, заключающемся в том, что производят водяной пар, подают его в камеру с выходным соплом, в котором создают коронный разряд и выпускают гидратированные ионы через сопло, контролируют давление пара и температуру в камере, причем температуру устанавливают в зависимости от давления пара в соответствии с формулой Т=72-4р²+32р, где Т - температура в градусах Цельсия, р - давление в камере в барах.

Устройство для генерирования гидратированных ионов, включающее источник водяного пара, соединенный через корректор влажности с камерой, соосно сочлененной с экранирующим электростатическим экраном, профилированным соплом с игольчатым электродом, установленным по оси сопла острием в критическом сечении сопла и подключенным через проходной изолятор к источнику высокого напряжения, содержит процессор и датчики температуры и давления, установленные в камере, причем выходы датчиков соединены с входами процессора, выход которого подключен к корректору влажности пара.

Степень сухости пара х=1 обеспечивается тем, что температуру в камере устанавливают в зависимости от давления пара в соответствии с формулой

Т=72-4р²+32р, найденной эмпирическим путем, где Т -температура в градусах Цельсия, р - давление в камере в барах.

Введение датчиков давления и температуры пара в камере обеспечивает контроль этих параметров, а введение процессора позволяет управлять степенью сухости пара и устанавливать ее равной единице в соответствии с вышеуказанной формулой.

На рисунке представлена схема устройства для генерирования гидратированных ионов.

Устройство содержит источник водяного пара 1, соединенный через корректор пара 2 с камерой 3. Высоковольтный вывод от источника высокого напряжения 4 через проходной изолятор 5 подключен к игольчатому электроду 6, установленному по оси профилированного сопла 7 камеры 3 острием в критическом сечении сопла. Электростатический экран 8 соосно сочленен с соплом 7. В камеру вмонтированы датчик давления пара 9 и датчик температуры 10, выходы которых подключены к процессору 11, выход которого подключен к корректору влажности пара. На выходе генератора образуется пар с потоком ионов 12. Источник пара 1 может быть выполнен электродным или в виде котла перегретого пара, а корректор влажности 2 - в виде электрического пароперегревателя или в виде дросселя.

Способ генерирования гидратированных ионов осуществляется следующим образом. Источник пара 1 вырабатывает пар, который через корректор влажности пара 2 подается в камеру устройства 3. На игольчатом электроде 6, возникает коронный разряд при подаче к нему высокого напряжения от источника питания 4 проводником через проходной изолятор 5. Пар, истекающий из сопла 7, заряжается в коронном разряде и во внешней зоне генератора возникает поток 12 гидратированных ионов (молекул воды). С помощью датчика давления 9 и датчика температуры 10 осуществляется контроль давления и температуры пара в камере 3. Показания датчиков 9 и 10 поступают в процессор 11, который управляет работой корректора влажности 2, в результате чего температура в камере устанавливается в соответствии с формулой Т=72-4р²+32р, где Т - температура в градусах Цельсия, р - давление в камере в барах.

При этом в камере 3 устанавливается степень сухости пара х=1, что обеспечивает необходимую подвижность гидратированных ионов. Ионы не осаждаются на стенках сопла 7 и в ближней к соплу зоне на электростатическом экране 8, в то же время в сопле не образуется дисперсная жидкая фаза, и заряженные в коронном разряде ионы выносятся во внешнюю зону генератора. Генератор эффективно работает и его ток переноса практически соответствует току коронного разряда в сопле.

Таким образом повышается эффективность генерирования гидратированных ионов и надежность работы генератора.

Изобретения могут быть использованы для улучшения микроклимата, сохранения комфортной концентрации ионов в помещении, а также для больничных палат, лечебных комплексов, рабочих помещений и кабинетов, жилых комнат. В способе генерирования гидратированных ионов в камере 3 контролируют давление пара и температуру. Температуру устанавливают в зависимости от давления пара в соответствии с формулой

T=72-4p²+32p,

где Т - температура в градусах Цельсия, р - давление в камере в барах. Устройство для генерирования гидратированных ионов содержит процессор 11 и датчики 10 и 9 температуры и давления соответственно, установленные в камере 3. Выходы датчиков 9, 10 соединены с входами процессора 11, выход которого подключен к корректору влажности пара 2. Техническим результатом изобретения является обеспечение степени сухости пара, равной единице, что обеспечивает повышение надежности и эффективности генерирования гидратированных ионов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ генерирования гидратированных ионов, заключающийся в том, что производят водяной пар, подают его в камеру с выходным соплом, в котором создают коронный разряд и выпускают гидратированные ионы через сопло, отличающийся тем, что в камере контролируют давление пара и температуру, причем температуру устанавливают в зависимости от давления пара в соответствии с формулой T=72-4p²+32p, где Т - температура в градусах Цельсия, р - давление в камере в барах.

2. Устройство для генерирования гидратированных ионов, включающее источник водяного пара, соединенный через корректор влажности с камерой, соосно сочлененной с экранирующим электростатическим экраном, профилированным соплом с игольчатым электродом, установленным по оси сопла острием в критическом сечении сопла и подключенным через проходной изолятор к источнику высокого напряжения, отличающееся тем, что содержит процессор и датчики температуры и давления, установленные в камере, причем выходы датчиков соединены с входами процессора, выход которого подключен к корректору влажности пара.