Топливный электрофильтр Советский патент 1984 года по МПК B01D35/06 B03C5/00 

Изобретение относится к очистке теплив от механических примесей с помощью сильных электрических ..полей.

Известны устройства для очистки углеводородных топлив в высоковольт:1ых электростатических полях, например электрический очиститель топлива, включакиций корпус с патрубками ввода и вьшода топлива, внутри которого расположены осадиТельные электроды и диэлектрические перегородки, образукщие совместно с электродами ячейки-накопителя. В этом устройстве топливо пропускается через электрическое поле в направлении, перпендикулярирм поверхностям осадительных электродов с прорезями, что обеспечивает несмываемость примесей Lll.

Недостатком этого устройства является малая рабочая эона очистки, что связано со сравнительно слабой неоднородностью электрического поля вдоль движения потока топлива. Это ухудшает качество очистки и ограничивает производительность электрофильтра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является топливный электрофильтр, включающий высоковольтный источник питания, корпу с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадителные электроды со сквозньми прорезями разделенные изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители. Пр этом осадительные электроды расположены под углом друг к другу и вьтолнены различной длины, изменяющейся от максимальной (со стороны ввода очищаемой жидкости) до минимальной (со стороны выхода) t23.

Устройство обладает недостаточной эффективностью в силу того,что осади- тельные электроды по мере выхода очищаемого топлива имеют все более уменьшенные ячейки-накопители, что уменьшает грязеемкость устройства в целом. Кроме того, часть потока топлива, проходящая вблизи геометрических осей прорезей, практически не взаимодействует с электрическим поле в силу симметрии электродной системы и малого значения вертикальной составляющей напряженности электрического поля, что ухудшает качество очистки топлива и уменьшает время непрерывной работы между регенерациями, т.е.

приводит к уменьшению скорости оЧистки топлива.

Цель изобретения - увеличение скорости очистки топлива путем повьшения неоднородности воздействуняцего электрического поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем высоковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенные изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители, прорези смежных осадительных электродов выполнены с чередующимся переменным сечением, при этом отношение ширины сГ большей прорези к ширине а меньшей 2,5 ширина

меньшей прорези не превьшгает расстояния между осадительными электродами, а прорези смежных ячеек-накопителей смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном движению топлива на величину, не превьш1ающую ширину меньшей прорези.

На фиг. 1 представлено устройство на фиг. 2 - зависимость соотношений размеров меньшей прорези и расстояния между электродами; на фиг. 3 скорость изменения напряженности, определяющая область неоднородности электрического поля; на фиг. 4 зависимость соотношений размеров большей и меньшей прорезей смежных электродов.

Топливный электрофильтр состоит из корпуса 1, входного и выходного патрубков 2 и 3, осадительных электродов 4, изоляционных прокладок 5, образуюищх продольный канал 6 с ячейками-накопителями 7. Электроды 4 со-, единяются поочередно с положительным и отрицательным полюсами высоковольтного источника постоянного тока при этом набор фильтрующих элементов установлен таким образом, что обрабатываемое топливо может пройти через прорези в электродах.

Поток топлива с загрязнениями поступает через входной патрубок 2 и далее несколькими параллельными каналами (для увеличения производительности) попадает в ячейки-накопители 7, сконструированные таким образом, чтобы получить максимальную неоднородность поля по вертикальной оси. 31 с этой целью каждая ячейка-накопител состоит из двух электродов, имеющих прорези разной ширины Q и сС, что и обеспечивает большую неоднородност поля. Кроме того, каждая последующая ячейка-накопитель сдвинута относительно оси симметрии и, следовательно, каждая частица потока топлива при своем движении обязательно попадает в зону сильного взаимодействия с электрическим полем. Таким образом, увеличение эффективности работы фильтра достигается увеличением неоднородности воздействующего поля и исключением зоны, где поток топлива с загрязнениями был бы только в однородном поле. Определение конкретных пределов соотношения размеров прорезей и их смещения произведено исходя из расчета пространственной структуры воздействующего электрического поля на ячейку-накопитель. С помощью метода комплексного потенциала для отдельных (опорных) точек определяют соотношение рёзмеров в предлагаемом устройстве . Для определения соотношений разм ров меньшей ширины прорези а и расстояния между электродами fi производят расчет горизонтальной составлякнцей Б вдоль движения потока топлива при равенстве размеров прорезей в точке X О и У 0. E . i° 1 h сЬзга-Д Это позволяет при минимально допустимом снижении горизонтальной составляющей воздействующего электрического поля Еу (до 0,4 ЕО) опреде;шть рабочую зону и пропорциональнос соотн ивения aVh. На фиг. 2 изображена расчетная модель ячейки-накопителя и представлены результаты вычислений по формуле (1). Заштрихованная часть на графике обозначает рабочую зону воздействующего электростатического поля, из которой видно, что пределы соотношений размеров малой прорези и расстояния между электродами лежат в област а i 0,5h. Поскольку в фор муле (t) ai только половина размера меньшей прорези, то для полноразмерных еоотношений а h, т.е. меньшая шцшна прорези не должна превышать 44 расстояния между осадительными электродами. Для определения величины смещения смежных ячеек-накопителей рассчитана скорость изменения напряженности электростатического подя вдоль координатных осей расчетной модели. Из анализа пространственной структуры электростатического поля ячейкинакопителя установлено, что полные производные вдоль оси х и t равны, но имеют противоположный знак Указанная закономерность позволяет вычислить как величину смещения ди, так и глубину рабочей зоны ячейкинакопителя. Для простоты расчета производная взята по оси х при а « h в точке у О,. - 31. } .- Waf.clio.s;;). Как видно из графика на фиг. 3 основная область изменения напряженности электростатического поля, т.е. неоднородность ячейки-накопителя, находится в пределах от нуля до h (величины расстояния между электродами) . На графике эта область заштрихована. Фактически изменение на-г пряженности происходит до величины 1,5h. Поскольку при расчете было принято, что « h, то прорези смежных ячеек-накопителей могут быть смещены относительно друг друга в направлении движения потока топлива на величину, не превьш ающую размера ширины меньшей прорези Q . Для определения соотнесений ширины размеров большей и меньшей прорезей определена вертикальная составляющая напряженности электростатического поля, являющаяся основной силой, увлекающей загрязн ения в ячейки-накопители . Ug S4i Vcob.cHjaych -ch (3) Расчет производят для различных соотношений прорезей S/ct при % -j и1 сГ.На фиг, 4 изображе 1 на расчетная модель ячейки-накопител и представлены результаты вычислений по формуле (3). Учитывая, что основная неоднородность электростатического поля находится в области вертикальной составляющей на глубину h, ограничение рабочей зоны определяют по линии ф ih, вертикальная составляющая напряженности ограничивается номинальным значением, т.е. при Е, ЕО. На фиг. 4 рабочая зона вертикальной составляющей напряженности заштрихована и показывает, что ширина большей и меньшей прорезей должна удовлетворять соотношению. Г/ 2,5. 46 Таким образом, три основные соотношения размеров ячейки-накопители определяют оптимальную структуру электрического поля, воздействующего на загрязнения в топливеi Эффективность конструкции электрофильтра с отличительной структурой воздействующего электрического поля подтверждена экспериментальными исследованиями на макетах электрофильтра, которые показали, что получение максимальной неоднородности электрического поля в каждой ячейке-накопителе увеличивает скорость очистки топлива в фильтре примерно в 2 раза.

ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР, включающий высоковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенные изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости очистки топлива путем повышения неоднородности воздействующего электрического поля, прорези в осадительных электродах выполнены с двумя чередующимися размерами, при этом отношение ширины d большей прорези к ширине а меньшей - 4 2,5 ширина меньшей прорези не превышает расстояния между осадительными электродами, а прорези смежных ячеек-накопителей смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном движению топлива на вели(Л чину, не превьпиающую ширину меньшей прорези.

пяп I

:iJ

га

п

l-i

7

2oh

la

фигЛ