Пристрій для обробки води коронним розрядом

1. Пристрій для обробки води коронним розрядом, що включає камеру з високовольтним C2 2 (19) 1 3 системи типу "голка-поверхня води" обумовлює малі об'єми міжелектродного проміжку, заповненого розрядом, що веде до неефективного використання енергії. Нами була досліджена ефективність роботи пристрою [2]. Для досліджень використовувалася вода з відкритого джерела. Досліди показали, що при досягненні ступеня очистки такої води, який відповідає умовам ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая", питомі енерговитрати становлять 0,12кВт год/м3. Таким чином, недоліком відомого пристрою [2] є значні питомі енерговитрати на обробку води. В основу винаходу поставлена задача розробити пристрій для обробки води коронним розрядом, в якому використання високовольтного електрода заявленої форми та його розміщення в камері забезпечили б досягнення технічного результату - значного зменшення питомих енерговитрат на обробку води при досягненні високого ступеня очистки. Для вирішення поставленої задачі запропоновано пристрій для обробки води, що включає камеру з високовольтним електродом над поверхнею води, що виконує роль другого електрода, в якому згідно з винаходом, високовольтний електрод має пласку поверхню округлої форми та розташований паралельно поверхні шару води і кромка електрода виконана з дротиками, встановленими радіальне. При цьому округла форма являє собою круг, дротики мають діаметр, менший ніж 0,5мм, та довжину 1,5±0,5мм і щільність яких складає 1 дротик на 1,5±0,5мм довжини кромки, відстань між високовольтним електродом та поверхнею шару води вибирають із умови 10 L 10d, де L - відстань між поверхнями електродів, мм; d - діаметр пласкої поверхні високовольтного електрода, мм; а шар води має товщину не більшу, ніж 10мм. Позитивний результат в пристрої, що пропонується, досягається завдяки формі високовольтного електрода та його розміщенню в камері. Наявність на електроді дротиків забезпечує виникнення біля їх кінців розрядних стримерів, а плоскопаралельність міжелектродного проміжку обумовлює в ньому досить великі електричні поля, щоб стримери могли досягати поверхні води, що обробляється. При цьому розряд займає весь міжелектродний простір, досягається високий ступінь очистки води і зменшується неефективне використання енергії. Таким чином, сукупність ознак пристрою, що заявляється, є необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - зменшення питомих енерговитрат на обробку води при досягненні високого ступеня очистки. Винахід пояснюється кресленням, на якому схематично зображений пристрій (Фіг.). Пристрій містить камеру 1 та високовольтне джерело живлення 2. Камера 1 складається з корпусу 3, в якому є штуцери, відповідно, для введення 4, 5 та виведення 6, 7 води та газу (повітря чи кисню). В камері 1 розміщено високовольтний електрод 8 з пласкою поверхнею 69282 4 (діаметром d), яка паралельна поверхні води 9, що виконує роль другого електрода. Відстань між високовольтним електродом 8 та поверхнею води 9 (L, мм) вибирають із умови 10 L 10d. На кромці високовольтного електрода 8 радіальне закріплені дротики 10, які мають діаметр, менший ніж 0,5мм, довжину - 1,5±0,5мм і щільність - 1 дротик на 1,5±0,5мм довжини кромки. Для електричного під'єднання води, що обробляється, до землі на дні корпусу 3 розташована електропровідна пластина 11. Товщина шару води не перевищує 10мм. Пристрій працює таким чином. Після подачі в камеру 1 через штуцери 4, 5, відповідно, води та газу включається високовольтне джерело живлення 2. Після цього в проміжку "високовольтний електрод 8 - поверхня води 9" виникає стримерний коронний розряд, який розповсюджується на всю довжину L, обробляючи при цьому воду. Оброблена вода через вихідний штуцер 6 надходить споживачу. Вихід газу з камери проходить через штуцер 7. При доведенні ступеня очистки води з відкритих джерел до рівня, що відповідає ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая", питомі енерговитрати становлять 0,0250,035кВт год/м3. Приклад реалізації за винаходом Обробці підлягала вода з відкритого джерела. Для цього був використаний пристрій з такими параметрами конструктивних елементів. Діаметр високовольтного електрода d=40мм. Він був виконаний з нержавіючої сталі. По кромці електрода радіальне були приварені дротики діаметром 0,3мм. З-за кромки електрода вони виступали на 1,5мм і були розміщені з щільністю 1 дротик на 1,5мм довжини кромки. Середні швидкості руху газу (повітря) та води становили відповідно 1 та 2см/сек. Товщина шару води в камері дорівнювала 5мм. Відстань між високовольтним електродом і поверхнею води L=15mm. Цей електрод виконував роль аноду і був під потенціалом 15кВ. Розрядний струм становив 0,6мА. Пристрій випробовувався протягом 100 годин. При цьому були отримані такі результати: ступінь очистки води відповідав ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая", рівень питомих енерговитрат 0,03кВт год/м3. Нами встановлено, що геометричні параметри пристрою, що заявляється (високовольтний електрод має пласку поверхню округлої форми та розташований паралельно поверхні шару води і кромка електрода виконана з дротиками, установленими радіальне, які мають діаметр менший, ніж 0,5мм, довжину 1,5±0,5мм та щільність 1 дротик на 1,5±0,5мм довжини кромки, відстань між високовольтним електродом та поверхнею шару води 10 L 10d, товщина шару води не більше, ніж 10мм) забезпечують на відміну від відомого пристрою [2] зменшені питомі енерговитрати на обробку води. Визначено, що оптимальним є високовольтний електрод з пласкою поверхнею, яка має форму круга. У такого електрода всі дротики, з яких починається розряд, знаходяться в однакових умовах і розряд має рівномірне просторове 5 69282 розподілення, що зменшує питомі енерговитрати на обробку води. Крім цього, такий електрод простіший за технологією виготовлення. При позамежних збільшенні діаметру дротиків, збільшенні або зменшенні їх довжини чи густини на кромці значно зростають питомі енерговитрати на обробку води та падає продуктивність пристрою в цілому. При відстані між високовольтним електродом і поверхнею води L>10мм коронний розряд стає нестабільним. При L>10d розрядні стримери не досягають поверхні води, що збільшує питомі енерговитрати на її обробку. Крім цього, треба враховувати, що довгі проміжки L>10d потребують джерел живлення з надзвичайно високими напругами. Такі джерела складні і багато коштують. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 Оптимальною товщиною шару води, що обробляється, є товщина до 10мм. При більшій товщині виникає потреба в примусовому перемішуванні води. Таким чином, перевагою пристрою, що заявляється, в порівнянні з відомим [2] полягає в досягненні високого ступеня очистки води при зменшених питомих енерговитратах: з 0,12 до 0,025-0,035кВт год/м3, тобто в 3,4 рази - 4,8 рази. Крім цього до достоїнств пристрою, що заявляється, слід віднести можливість його використання для очищення відхідних газів (з теплових електростанцій, котелень тощо) від шкідливих окислів сірки та азоту. Таке очищення буде відбуватись при проходженні відхідних газів через об'єм коронного розряду в проміжку "високовольтний електрод - поверхня води". Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601