УДК 628.162.8
БОКАНОВА А.А., АБИШОВА А.С., АБЫЛОВА А.М., ТЛЕНОВА Б.К.
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева, Астана, Казахстан ВЛИЯНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ
ОБРАЗОВАНИЯ И ВЫХОДА ОЗОНА
При разработке аппаратов озонной технологии большое значение имеют ток коронного разряда, радиус коронирующей проволоки, удельные энергозатраты, экологичность и т.д. [1], от которых зависит выход озона. Большую роль при этом играет точность измерения концентрации электронов и ионов озона, образующихся в процессе коронного разряда.
Авторы исследовали процесс образования и потери озона при пониженном давлении атмосферного воздуха, возможность подключения информационной системы, которая позволит с достаточной степенью достоверности представить картину процесса образования озона.
Ранее авторами предлагался озонатор, содержащий последовательно расположенные озонирующие элементы, выполненные в виде «коронирующая игла-плоская металлическая сетка».
Озонирующие элементы были помещены в полузакрытую камеру, где располагались осесимметрично в направлении электрического ветра, возникающего в сторону открытой части камеры, и снабженный схемой для поочередного включения озонирующих элементов[1].
Следует отметить, что предложенный озонатор, имея несколько последовательно расположенных озонирующих элементов, несомненно, имеет по сравнению с предыдущим устройством более высокую эффективность образования озона при малых энергозатратах. В этом случая процессы образования озона и электрического ветра совмещены и поэтому, озон, образованный в начале разрядной камеры, проходя через несколько озонирующих элементов, в большей части теряется. В связи с этим, ожидаемый эффект от последовательно расположенных озонирующих элементов, значительно ослаблен. В этой конструкции озонатора, применялся принцип работы ионно-конвекционного насоса с учетом известных параметров электрического ветра в коронном разряде, что, в целом, приводит к снижению давления в разрядном промежутке [2]. Установлено, что снижение давления в зоне разряда позволяет поднять эффективность работы озонатора. Кроме того, следует ожидать, что эффект снижения давления в межэлектродном пространстве будет более ощутим, если разрядную систему поместить в полузакрытой камере таким образом, чтобы возникший электрический ветер был направлен в сторону открытой части камеры.
В прежнем озонаторе, при возможности существенного снижения давления в камере и увеличения разрядного тока, фактическое количество озона, вырабатываемое в озонаторе намного снижено, чем ожидаемое. Это связано с совмещением в озонаторе процессов образования озона и создания электрического ветра теми же коронирующими электродами, что и является основным недостатком предложенного озонатора. При этом, образованный озон в начале камеры озонатора, проходя многократно через разрядные промежутки, постепенно рекомбинирует и разлагается, что приводит, в конечном итоге, к уменьшению общего количества озона на выходе озонатора.
В связи с этим, предлагается новая конструкция озонатора, которая позволяет повысить эффективность применения свойств электрического ветра, упростить конструкцию озонатора и поднять производительность выхода озона.
Озонатор, работает в полузакрытом режиме и состоит из отдельных озонирующих элементов, расположенных в полузакрытой камере прямоугольной формы. Озонирующие элементы в виде электродной системы «провод-сетка», содержат коронирующие электроды и внешние электроды в виде сеток, расположенные в закрытой части камеры, выполненные из озоностойкого изоляционного материала (фторопласт, винипласт, керамика и т.п.). Из такого же материала изготовлены внутренняя разрядная камера, где расположен основной озонирующий элемент и боковые стойки, на которых крепятся коронирующие электроды и внешние электроды.
К коронирующим электродам подведено от блока питания (БП) высокое напряжение отрицательной полярности, а сеточные электроды заземлены [3].
Озонатор работает следующим образом. После подачи напряжения (-U), достаточной величины на коронирующие электроды, между последними и внешними возникает и протекает коронный разряд. Причем образованные при этом отрицательные объемные заряды, состоящие в
основном из ионов кислорода и озона, стремятся к сеточным электродам, находящимся под нулевым потенциалом, где частично нейтрализуются, образуя молекулы кислорода и озона, а большая часть ионов под действием электрического ветра увлекается к выходу озонатора.
С течением некоторого времени (не более 5 с) устанавливается устойчивый электрический ветер, направленный в открытую часть разрядной камеры и озонатор начинает работать в режиме ионно-конвекционного насоса. При этом наблюдается постепенное снижение давления воздуха внутри разрядной камеры и, как и следовало ожидать, увеличивается сила разрядного тока.
Следует отметить, что в образовании озона и создании электрического ветра участвуют в одинаковой мере все озонирующие элементы озонатора. Между тем, наибольшие благоприятные условия для снижения давления воздуха в зоне разряда создаются для основного озонирующего элемента, находящегося во внутренней разрядной камере. К этому способствуют озонирующие элементы, расположенные сверху и снизу основного озонирующего элемента.
Озонатор предназначен для проведения исследовательских и опытно-промышленных работ в различных процессах химической технологии, для обработки сточных и питьевых вод и воздуха производственных помещений, складов для хранения пищевых продуктов, для нейтрализации вредных газовых выбросов и т.д. Он состоит из металлического корпуса, выполненного в виде шкафа, в котором размещены озонирующие элементы, устройства для очистки и осушки воздуха, высоковольтный источник питания; на лицевой стенке корпуса озонатора имеются устройства управления и контроля.
Эксплуатационные показатели генератора достаточно высоки и зависят главным образом от степени осушки и величины расхода воздуха, напряжения и частоты тока, а также степени охлаждения озонирующих элементов.
Максимальные концентрации озона, которые позволяет получить озонатор, достигают для воздуха 30 мг/дм3 и для кислорода—до 100 мг/дм3. Обслуживание озонатора просто и заключается в периодическом контроле за показаниями киловольтметра и амперметра, сигнальных ламп и индикаторов приборов для измерения расхода воды и газа, за которыми можно наблюдать на дисплее компьютера. Озонатор снабжен надежной защитой от возможных нарушений электрической системы и может быть подключен к компьютерно-измерительным системам, позволяющим заменить измерительные приборы виртуальными, а это даст возможность составления компьютерных программ для вычисления констант скорости образования К0 и разложения К1 озона, что позволит сделать ряд выводов, объясняющих процессы образования и потери озона в чехле отрицательной короны.
Литература
1. Бахтаев Ш.А., Боканова А.А., Бочкарева Г.В., Сыдыкова Г.К. Физика и техника коронно- разрядных приборов. –Алматы, 2007. – 287с.
2. Бахтаев Ш.А., Боканова А.А., Матаев У.М., Абдурахманов А.А. Озонатор.//Патент РК
№471, бюлл. № 4 от 16.04.2009).
3. Абишова А.С., Абылова А.М., Боканова А.А., Дегембаева У.К.
Озонатор.//Инновационный патент №24374 РК, бюлл.№6 от 27.06.2011 г.
