УДК 541.12.082/.084

Абылова А.А., Байниязов Д.Т., Бахтаев Ш.А., д. т. н.

Актауский государственный университет им. Ш. Есенова,

Кызылординский государственный университет им. Коркыт-Ата,

Алматинский институт энергетики и связи,

Республика Казахстан

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА В НАСОСЕ ПРИ ОЗОННОЙ ОБРАБОТКЕ ЖИДКОСТИ

В ранее предложенной модели для обработки воды не предусматривалось регулирование давления воздуха в насосе.

Перед нами была поставлена задача разработать устройство для озонной обработки жидкости, позволяющее обеспечить стабильность, высокую производительность образования озона и эффективность его взаимодействия с обрабатываемой жидкостью независимо от ее электропроводности и состава, а также автоматизацию процесса. Предлагаемое устройство для озонной обработки жидкости, содержит конический корпус в виде водоструйного насоса, коронирующую иглу и внешний электрод, расположенные в зоне пониженного давления кислородсодержащего газа. Коронирующая игла и внешний электрод, выполненный в виде сетки, объединены в озонирующий элемент и расположены на крышке корпуса, причем озонирующий элемент снабжен фильтром для очистки воздуха.

Здесь также используется эффект «пониженного давления» воздуха в зоне образования озона, что обеспечивается работой водоструйного насоса. Установлено, что со снижением давления воздуха в разрядном промежутке также снижается величина напряжения питания при поддерживании постоянным значения силы тока коронного разряда. Уменьшение значений питающего напряжения при тех же токах разряда, естественно, ведет к снижению удельных энергозатрат при получении озона.

На рис.1 представлена функциональная схема устройства для озонной обработки жидкости [1].

Рис.1

Устройство работает следующим образом. Жидкость 12, которую необходимо подвергнуть озонной обработке, вытекает с повышенной скоростью из узкого горлышка внутреннего конусообразного металлического цилиндра 10 и создает сужающуюся струю воды 12 в свободном пространстве водоструйного насоса 6. Затем, струя жидкости 12, входя в узкое горлышко 15 корпуса насоса, захватывая с собой воздух, оказывает всасывающее действие, что, в конечном итоге, обеспечивает отсасывание воздуха из свободного пространства насоса 6, понижая в нем давление. При подаче достаточно высокого напряжения от источника питания 5 через балластные сопротивления 4 на коронирующие электроды 1 между ними и внешними электродами в виде сеток возникает коронный разряд, и в зоне 13 начинается процесс образования озона. Озон вместе с другими молекулами воздуха в виде озоновоздушной смеси увлекается струей жидкости 12 вниз в зону взаимодействия озона 14 и дальше, в сторону узкого горлышка 15 корпуса насоса 6, где он наиболее активно взаимодействует с обрабатываемой жидкостью 12. При отсасывающем воздух действии насоса 6 одновременно засасывается наружный воздух (показано стрелками) через фильтры 3, расположенные в озонирующих элементах 7. Очищенный фильтрами воздух, проходя через зону образования озона 13 в озонирующих элементах 7, поступает в виде озоновоздушной смеси во внутреннюю область насоса 6, тем самым уравнивая и стабилизируя установленный уровень давления воздуха. Установка необходимого уровня пониженного давления воздуха в зоне образования озона обеспечивается изменением воздухопроницаемости высокопористого фильтрующего материала 3. Процессы образования озона протекают в зоне пониженного давления воздуха 13 и никоим образом не зависят ни от геометрических параметров струи, ни от электропроводности и состава жидкости и, причем, озоновоздушная смесь создается при очищенном воздухе.

Озонирующий элемент имеет следующие параметры: радиус закругления иглы 0,2 мм, радиус цилиндрической трубки из диэлектрического материала 5 мм, расстояние от кончика иглы до сетки равнялось 6 мм, а напряжение питания разрядной камеры менялось в диапазоне от 4 до 14 кВ. Экспериментальные данные позволяют определить и сравнить удельные энергетические выходы озонирующего элемента (г озона на 1 кВт∙ч) при атмосферном давлении воздуха и в условиях пониженного давления в водоструйном насосе.

Для автоматического регулирования давления воздуха в насосе при озонной обработке жидкости используется разработанный авторами цифровой тиристорный регулятор, содержащий единый для всех фазных каналов высокочастотный генератор импульсов ВГИ, выполненный на логических элементах микросхем и управляемый по частоте переменным резистором, который задает угол включения тиристоров. Перемещения движка резистора из правого по схеме крайнего положения в крайнее левое при отсутствии напряжения обратной связи U_упр изменяет частоту ВГИ от 5 КГц до 1 МГц, т.е. в 200 раз. При этом угол включения тиристоров изменяется от 0 практически до 180⁰. Такое же изменение частоты ВГИ и соответственно угла включения тиристоров соответствует изменению напряжения U_упр от 14 кВ до 0 при левом крайнем положении движка резистора.

Литература

1. Предпатент №12180 НПВ РК. Способ получения озона и устройство для его осуществления / Бахтаев Ш.А., Боканова А.А., Кожаспаев Н.К. Бюл. №11, 15.11.2002.

2. Бахтаев Ш.А. Коронный разряд на микропроводах. Алма-Ата: Наука, 1984.

3. Бахтаев Ш.А., Боканова А.А., Бочкарева Г.В., Сыдыкова Г.К. Физика и техника коронноразрядных приборов. – Алматы, 2007. – С.230-234.

4. Кожаспаев Н.К. и др. Регулирование давления воздуха в водоструйном насосе. –Алматы: АИЭС, 2005. –С.127-128.