Електророзрядний пристрій для обробки води

1 Електророзрядний пристрій для обробки води, що містить технологічну камеру і два електроди, один з яких покритий діелектриком, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня технологічної камери виконана циліндричною з порис Винахід відноситься до електротехніки, конкретно до електророзрядних пристроїв, в яких використовуються фізичні явища, що виникають при високовольтному імпульсному електричному розряді в рідинах з малою електропровідністю Пристрій може використовуватися для обробки питної і стічної води промислових, сільськогосподарських та комунальних підприємств, а також в медицині, мікробіологи тощо Відомий пристрій для знезараження рідини (патент РФ №2019518, МПК5 C02F1/46, опубл 15 09 94) [1] Пристрій містить циліндричний корпус, в середині якого співосно розміщений стержень з радіально розташованими на останньому голками Вода обробляється імпульсним електричним розрядом, що утворюється в проміжку між електродами - внутрішньою поверхнею корпусу і голками Недоліком відомого пристрою є те, що об'єм, де проходить розряд, дуже обмежений Інший недолік полягає в тому, що весь розрядний струм прив'язаний до кінчика голки, через що він швидко руйнується внаслідок термічної ерозії Найбільш близьким аналогом до винаходу за технічною суттю і результатом, що досягається, є пристрій для обробки води електричними розрядами (патент СССР №1820897, МПК C02F1/46, тим діелектричним покриттям і служить одним з електродів, всередині камери розміщений другий електрод, виконаний у вигляді кругового диска товщиною 0,02-0,1 мм та розташований СПІВВІСНО циліндричній поверхні, причому зазор між диском і циліндричною поверхнею становить не менше 10мм 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що має не менше двох дисків, встановлених на стрижні з відстанню між останніми не менше 10мм 3 Пристрій за пп 1, 2, який відрізняється тим, що стрижень та бокові поверхні диска виконані електроїзольованими 4 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що діелектричне покриття внутрішньої поверхні діелектричної камери виконано з пористістю 1-10% В03С5/00, опубл 07 06 93) [2] Пристрій містить технологічну камеру з діелектричним корпусом, штуцери для подачі і виведення води Всередині камери розташовані два електроди, виконані у вигляді п л ос ко паралельних металевих площин, покритих діелектриком В електродах виконані отвори діаметром 1-5мм для проходження води та розрядного струму Електророзрядний пристрій працює наступним чином При подачі на електроди імпульсів високої напруги (до 40кВ) в міжелектродному проміжку виникає електричний розряд Цей розряд концентрується на електродах в районі отворів, створюючи біля останніх локальні зони обробки води Як витікає з технічної суті відомого пристрою [2], він не забезпечує високого ступеню очистки води, тому що внаслідок великої шпаруватості імпульсів напруги обробці піддається не весь об'єм води, яка проходить через отвори в електродах під час розряду Крім того, пристрій характеризується значними витратами електроенергії, що зумовлено осіданням та накопиченням електропровідних речовин на стінках камери та діелектричному покритті електродів Останнє також негативно впливає на ресурс роботи пристрою та ступінь очистки води Це підтверджується даними наших ДОСЛІДІВ, проведених на відомому пристрої СО (О 61317 [2] Обробці піддавали питну воду з відкритого мікророзрядам, які утворюються в пористому діеджерела Процес проводили при наступних паралектричному шарі на внутрішній поверхні камери метрах електричного імпульсу амплітуда напруги Ці мікророзряди, які є джерелом сильного елект- 27кВ, амплітуда струму - ЗОА, загальна триваричного поля та випромшення, обробляють воду в лість імпульсу - ЮОмкс При досягненні ступеню зоні, куди лідери, як правило, не доходять очистки води 97% ресурс роботи пристрою склаТаким чином, сукупність істотних ознак придав ЗОгод , при цьому питомі витрати електроенестрою, що заявляється, є необхідною і достатньою ргії становили 0,15кВт год /м 3 Очищена вода хадля досягнення забезпечуваного винаходом технірактеризується фізико-хімічними показниками, які чного результату - ступеня очистки води на рівні відповідають вимогам ГОСТ 2874-82 "Вода питье98-99%, ресурсу роботи - ЮОгод при енерговитвая" ратах 0,08-0,1 кВт год /м 3 В основу винаходу поставлена задача розроВинахід пояснюється кресленням, на якому бити електророзрядний пристрій для обробки восхематично зображений пристрій, фіг1, та фотоди, в якому використання нової форми розрядного графією розряду в міжелектродному проміжку, проміжку та наявність на одному із електродів пофіг 2 ристого діелектричного покриття дозволили б підПристрій, фіг1, містить технологічну камеру та вищити ступінь очистки води, збільшити ресурс джерело живлення Технологічна камера складароботи пристрою та зменшити питомі енерговитється з корпусу, який виконано у вигляді металерати вого циліндра 1, кришок 2, 3, металевого стержня 4, розташованого на ВІСІ корпусу 1, та дискових Для вирішення поставленої задачі запропоноелектродів 5, розміщених на стержні 4 На внутрівано електророзрядний пристрій для обробки вошню поверхню корпусу технологічної камери 1 ди, що включає технологічну камеру і два електнанесено шар діелектрика 6 з пористістю 1-10% роди, один із яких покритий діелектриком, в якому, Стержень 4 вкритий шаром електричної ізоляції 7 згідно з винаходом, внутрішня поверхня технологіДискові електроди 5 виконані з металевої фольги чної камери виконана циліндричною з пористим завтовшки 0,02-0,1 мм Вони розташовані на віддіелектричним покриттям і служить одним з електстані S > 1 0 M M ОДИН ВІД ОДНОГО Пласкі поверхні родів, всередині камери розміщений другий електдисків 5 вкриті електричною ІЗОЛЯЦІЄЮ 8 В корпус род, виконаний у вигляді кругового диску товщитехнологічної камери 1 вмонтовані вхідний 9 і виною 0,02-0,1 мм та розташований СПІВВІСНО хідний 10 штуцери для води Для забезпечення циліндричній поверхні, причому зазор між диском і можливості спостереження за розрядом кришка 2 циліндричною поверхнею становить не менше зроблена з прозорого матеріалу (наприклад, з ор10мм При цьому пристрій містить не менше 2-х ганічного скла) Високовольтне імпульсне джерело дисків, встановлених на стержні з відстанню між живлення 11 позитивним полюсом під'єднано до останніми щонайменше 10мм, стержень і бокові стержня 4, а негативним - до корпусу технологічної поверхні диска виконані електроізольованими, а камери 1 діелектричне покриття циліндра здійснено з пористістю 1-10% Пристрій працює наступним чином При запоПозитивний результат в пристрої, що проповненні технологічної камери через вхідний штуцер нується, досягається завдяки запропонованій но9 необробленою рідиною вмикають джерело живвій формі розрядного проміжку, утвореного кромлення 11, напруга якого складає 7-1 ОкВ При цьоками дисків і внутрішньою циліндричною му в рідині виникають електричні розряди, що розповерхнею технологічної камери, а також завдяки повсюджуються в проміжках між електродом 5 і пористому діелектричному покриттю на цій повервнутрішньою поверхнею корпусу технологічної хні Покриття бокових поверхонь дискових електкамери 1, та мікророзряди на поверхні пористого родів шаром електричної ізоляції зменшує струм діелектричного покриття 6 Завдяки протіканню по витікання, а також обумовлює існування поблизу всій довжині міжелектродного проміжку імпульсних кромок дисків сильного електричного поля, що в струмів з великою густиною, існуванню мікророзкілька разів перевищує середнє поле в проміжку рядів на внутрішній поверхні корпусу камери, виЦе поле ІНІЦІЮЄ виникнення початкових розрядних промшенню та ударним хвилям виникають умови, лідерів, які за час дії імпульсу напруги можуть пещо забезпечують збільшення ступеня очистки воретнути значну частину міжелектродного проміжку, ди та ефективності використання електричної високоефективно обробляючи при цьому воду енергії Фактором, що підвищує ресурс роботи Завдяки тому, що електродна система симетрична пристрою, є те, що горіння розряду здійснюється відносно повздовжньої осі пристрою, умови заропо всіх напрямках в коаксіальній електродній сисдження та розвитку для всіх лідерів однакові Тому темі Для такої електродної системи немає принпри розряді вони виникають майже одночасно і ципових обмежень на верхній діаметр дискових практично рівномірно розподілені по периметру електродів Це дає можливість, збільшуючи їх діакожного дискового електрода Ударні хвилі, що метр, зменшувати питоме струмове навантаження створюються при імпульсному розряді в рідині, на робочі кромки останніх, що запобігає їх термічобумовлюють її перемішування Завдяки цьому ній руйнації вода після обробки в першому вздовж руху потоку Типовий вигляд розряду, що виникає у воді, розрядному проміжку перемішавшись надходить показано на фіг 2 Він горить в проміжку між дисдля обробки в другий проміжок і т д Перемішуковим електродом 5 та внутрішньою поверхнею вання підвищує ступінь очищення рідини Додаткорпусу камери 1 Видно, що поблизу дискового кове збільшення ступеню очистки рідини в приелектрода існує зона об'ємного розряду 12 Про це строї, що зая вляється, дося гається завдя ки свідчить випромшення з цієї зони На поверхні 61317 корпусу камери 1 відображена зона мікророзрядів 13, які виникають в порах діелектричного шару на внутрішній поверхні корпусу технологічної камери 1 Фотографія, що відтворена на фіг 2, була отримана при наступних умовах розряду внутрішній діаметр корпусу камери І D=62MM, діаметр дискового електроду 5 d=28MM, рідина - водний розчин солі NaCI (15г/л), питома електропровідність якого характерна для стічної води, параметри електричного імпульсу амплітуда напруги - 7кВ, амплітуда струму - 100А, загальна тривалість імпульсу 20 м кс Приклад реалізації за винаходом Обробці підлягала вода з відкритого джерела Для її очистки використано пристрій з такими параметрами конструктивних елементів число дискових електродів - 5, їх діаметр - d=28MM, внутрішній діаметр технологічної камери D=62MM, товщина дисків 5=0,05мм, відстань між сусідніми дисками S=20MM, пористість діелектричного покриття внутрішньої поверхні технологічної камери - 7%, енергія розрядного імпульсу - 45Дж, частота імпульсів f=2fL|, швидкість руху рідини V=10CM/C При цьому співвідношення між величинами S, V та f задовольняло умові S/V