Способ исследования и проведения процессов переноса в высокоомных жидкостях Советский патент 1993 года по МПК G01R29/14 B03C5/00 

Изобретение относится к способам исследования и. проведения переноса заряда и массы/Например, при измерении электропроводности высокоомных жидкостей, распределения потенциала в них, электроочистке и др, путем воздействия внешним электрическим полем.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет подавления электрокон- вективных течений.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для реализации предложенного способа.

Установка состоит из ячейки 1. расположенной горизонтально и жестко связанной через плечо 2 радиуса г с вертикальной осью вращения 3 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости с частотой а). В ячейке заполненной высокоомной жидкостью погружена система вертикальных плоскопараллельных электродов 4, плоскости которых перпендикулярны к плечу 2. Боковая пбверхность оси вращения 3 содержит электроизолированные (на рисунке белого цвета) и проводящие (черного цвета) участки. Через внешние кольца подшипников вращения 5 и 6, проводящий участок оси 3, плечо 2 и вращающийся проводник 7 электроды 4 подключены к клеммам 8 и 9 высоковольтного источника питания. На клемму 8 при этом подается высоковольтный потенциал (р, тогда как клемма 9 заземляется. В зазоре между электродами 4 установлен зонд 10 с возможностью перемещения вдоль зазора по направлению стрелок А. Потенциал рз на зонде 10 через проводник 11 поступает на клемму 12 измерительного прибора.

00

о со

JSw СП

Способ осуществляют следующим образом.

Процессы измерения электропроводности и распределения потенциала р3, очистки среды и других процессов переноса в электрическом поле проводят при одновременном вращении системы (ячейки 1 с высокоомной жидкостью) включающей электроды 4, подключенные к клеммам 8 и 9 источника высокого напряжения; вокруг оси 3, ориентированной перпендикулярно вектору электрической индукции D Ј0 Ј Е, при- чем частоту вращения «определяют соотношением (1). Векторы D и Е при этом перпендикулярны плоскостям электродов 4.

Примеры осуществления способа.

П р и м е р 1. Измерение распределения потенциала.

Измерения проводились в ячейке прямоугольной формы с размерами в основании 11,5x150 мм и высотой 20 мм. Ячейка располагалась основанием на горизонтальной плоскости, перпендикулярно длинному ребру. На боковых длинных стенках ячейки располагались плоские электроды. Межэлектродный зазор заполнялся исследуемой жидкостью - трансформаторным маслом. В зазоре между электродами устанавливался зонд для измерения потенциала в средней точке между электродами. Электроды подключались к высоковольтному источнику тока, а зонд - к электроста- тическому киловольтметру. В цепи заземления одного из электродов включался измеритель тока.

В покоящейся ячейке ((О 0) при разности потенциалов между электродами р- 10 кВ ток утечки равнялся I 3 мкА, потенциал зонда р з 6 кВ.

При вращении ячейки с частотой оборотов (о 240 об/мин при (р 10 кВ, I 2 мкА и рэ 5 кВ.

Так как зонд располагался посередине между электродами, величина рз 6 кВ указывает на искажение потенциала от линейного и наличие избыточного заряда. Сравнение токов утечки при а 0 3 мкА и при о 240 об/мин ш о 2 мкА указывает на то, что в первом случае имеет место электроконвекция, а, следовательно, и ток электроконвекции больше, во втором случае ток уменьшается до 2 мкА из-за отсутствия электроконвекции,а.следователь но, и электроконвективного тока.

П р и м е р 2. Электроочистка высокоомной жидкости. Электроочистку высокоомной жидкости (трансформаторное масло с примесью порошка мела с разными размерами частиц 1-10 мкМ и 0,1 об.%) проводили в ячейке, использованной в двух предыдущих примерах.

При ш 240 об/мин и р 10 кВ в течение 5 мин происходило полное оседание

примеси на внутреннем положительном электроде.

При (У Ои 10кВв течение 5 мин заметного оседания примеси не произошло, что объясняется наличием электроконвективного перемешивания жидкости, препятствующего разделению фаз.

Для исключения эффекта центрифуги- рования проводили опыт при w 240 об/мин и (р 0. При обработке в

течение 5 мин осаждение практически отсутствовало, что дает основание пренебрегать эффектом центрифугирования в сравнении с электрическим осаждением при подавлении электроконвективного перемешивания (наличия вращения).

Таким образом, вращение системы электродов (с содержанием жидкости между ними) вокруг оси, перпендикулярной вектору электрической индукции и с

определенной частотой, подавляет электроконвекцию, причем при ft) 240 об/мин значение тока утечки и потенциал зонда ниже чем при о) 0, что подтверждает эффективность предлагаемого способа.

Формула изобретения

Способ исследования и проведения процессов переноса в высокоомных жидкостях путем воздействия электрическим полем потенциалов на электродах, отличающ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет подавления электрокон- вективныхтечений, жидкость с электродами одновременно вращают вокруг оси, перпендикулярной вектору электрической индукции, определяемой по формуле

со

V S0 Ј Е2

d2y

где О) - частота вращения, Гц;

ЕО к - диэлектрическая проницаемость жидкости, Ф/м;

Е - напряженность электрического поля, В/м; у- плотность жидкости, кг/м3;

d - межэлектродное расстояние, м.

Использование: исследование и проведение процессов переноса заряда и массы, например, при измерениях электропроводности высокоомных жидкостей, распределения потенциала в них, электроочистке и др. путем воздействия внешним электрическим полем. Сущность изобретения: способ осуществляют путем воздействия на высо- коомную жидкость электрическим полем разности потенциалов (р на электродах. Жидкость с электродами одновременно вращают вокруг оси, перпендикулярной вектору электрической индукции D, с частотой, определяемой по формуле ш Vg0ЈE2 -d2X где а) - частота вращения, Гц, Јо е - диэлектрическая проницаемость жидкости, Ф/м, Е-напряженность электрического поля, В/м; у- плотность жидкости. кг/м3, d - межэлектродное расстояние, м. 1 ил.