Изобретение относится к технике получения озона путем пропускания кислородсодержащего газа через тлеющий разряд возникающий между электродами, разделенными диэлектрическим барьером с разрядным промежутком, при подаче импульсного высоковольтного напряжения, и предназначено для промышленного производства озона в высокочастотных трубчатых озонаторах.
Цель изобретения - улучшение условий синтеза озона за счет увеличения интенсивности теплообмена.
На фиг. 1 представлен общий вид озонирующего элемента; на фиг. 2 - узел I.
Озонирующий элемент 1 содержит низковольтный 2 и высоковольтный 3 трубчатые электроды внутренними радиусами соответственно R1тр и Rтробразующие газоразрядный промежуток 4 размером d1. В нижней части высоковольтного электрода 3 коаксиально установлен патрубок 5 с условным проходом Dy, соединенный с компрессором 6 и автоматическим клапаном 7, обеспечивающим периодическую подачу с частотой η газовых пузырей 8 необходимого объема V и образующим с высоковольтным электродом зазор толщиной d.
Способ реализуется следующим образом.
Воздух, из которого синтезируется озон, поступает в разрядную зону 4. Из разрядной зоны газ, содержащий зон, поступает к потребителю. Высоковольтный электрод 3 с радиусом Rтр охлаждают водой. Одновременно с подачей воды периодически с частотой η через патрубок 5 с помощью автоматического клапана 7 подают воздушные пузыри 8 необходимого объема V при объемном расходе воздуха в единицу времени Vτ
Объем пузыря V и частоту η подачи воздушных пузырей определяют по следующим формулам:
V= 8Π/3R1-3, м3,
η= 3V/8ΠR1- , c-1 где Vτ - объемный расход воздуха в единицу времени, м3/с;
= v - геометрическая характеристика газожидкостной системы;
d - толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем, м;
Rтр - внутренний радиус электрод, м;
v - скорость всплытия пузыря, м/с;
ν - кинематическая вязкость хладагента, м2/с;
g - ускорение свободного падения, м/с2.
При движении больших пузырей газа в жидкости происходит их деформация таким образом, что верхняя часть пузыря принимает форму сферического сегмента и в дальнейшем сохраняет ее и не зависит от размера пузыря. В этих условиях кольцевая область трубы, содержащая воду, сужается в направлении нижней части пузыря, имеющей неправильную форму с приближенно плоским основанием.
Увеличение объема пузыря приводит к увеличению его длины.
При движении пузыря за его основанием происходит активная турбулизация потока, образующаяся вследствие отрыва пограничного пристенного слоя трубы с кромок основания и перераспределяющаяся по объему движущейся жидкости.
При этом поднимающийся пузырь можно рассматривать как часть сердечника, образующего с высоковольтным электродом кольцевой зазор и турбулизирующий по ходу движения пристенный слой.
Расчет газожидкостной системы воздух-вода для Rтр = 18,2 мм.
Согласно условию сохранения массы
=···
V= 0,48 = 0,2 м/c - скорость всплытия пузыря.
Тогда толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем d = 0,13 ˙18,2 = 2,4 мм.
Объем пузыря
V= 8Π/3R1-3, м3
V= (18,2·10-3)3(1-3·0,13)= 31·10-6 м3 или V = 31 см3
Оценка режима движения пузыря (по критерию Рейнольдса)
Rе= = = 6280
Значение критерия Рейнольдса и утверждение, что за основанием пузыря образуется активная турбулизация потока указывают на наличие развитого турбулентного режима движения пузыря относительно пристенного кольцевого зазора.
В дальнейшем, выбрав необходимую частоту подачи объема воздуха, можно обеспечить требуемую интенсивность охлаждения.
Увеличение интенсивности теплообмена приводит к уменьшению температуры в газоразрядном промежутке на 20o и, следовательно, к увеличению концентрации озона, повышению его энергетического выхода.
Использование пузыря в качестве турбулизатора позволяет упростить конструкцию озонатора, реализующего способ отказаться от механических турбулизаторов, повысить технологичность конструкции уменьшить ее металлоемкость. (56) Патент США N 4013567, кл. 250-540, 1977.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ генерирования озона и портативное устройство для генерирования озона | 2017 |
|
RU2661232C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ | 1993 |
|
RU2080284C1 |
СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ОЗОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2211800C2 |
ОЗОНАТОР | 1993 |
|
RU2061651C1 |
СПОСОБ СИНТЕЗА ОЗОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2001 |
|
RU2220093C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2000 |
|
RU2197422C2 |
Устройство для получения озона | 1963 |
|
SU1520002A1 |
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР | 1978 |
|
SU839201A1 |
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ТРУБЧАТЫЙ ОЗОНАТОР | 1989 |
|
SU1723760A1 |
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ОЗОНАТОР | 1996 |
|
RU2098347C1 |
Использование: получение озона путем пропускания кислородсодержащего газа через тлеющий разряд, возникающий между электродами, разделенными диэлектрическим барьером с разрядным промежутком, при подаче импульсного высоковольтного напряжения. Сущность изобретения: способ состоит в пропускании кислородсодержащего газа через разрядную зону, образованную концентрично установленными низковольтными и высоковольтными трубчатыми электродами, с одновременным охлаждением высоковольтного электрода жидким хладагентом, причем во внутреннюю полость высоковольтного электрода периодически подают газообразные пузыри, причем объем и частоту их подачи определяют по следующим формулам: , где d - толщина кольцевого зазора, м; Rтр - внутренний радиус электрода, м; V - скорость всплытия пузыря, м/с. 2 ил.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА, состоящий в пропускании кислородсодержащего газа через разрядную зону, образованную концентрично установленными низковольтным и высоковольтным трубчатыми электродами, с одновременным охлаждением высоковольтного электрода жидким хладагентом, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий синтеза озона за счет увеличения интенсивности процесса теплообмена, во внутреннюю полость высоковольтного электрода периодически подают газообразные пузыри, причем объем V и частоту η их подачи определяют по следующим формулам:
V= R1-3,
η= ,
где vτ - объемный расход воздуха в единицу времени, м3/с;
=· - геометрическая характеристика газожидкостной системы;
d - толщина кольцевого зазора между электродом и пузырем, м;
v - скорость всплытия пузыря, м/с;
Rтр - внутренний радиус электрода, м;
ν - кинематическая вязкость хладагента, м2/с;
g - ускорение свободного падения, м/с.
Авторы
Даты
1994-05-15—Публикация
1990-02-19—Подача