Электрофильтр

 

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР масел, содержащий корпус, два электрода, один из которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности выделения примесей и снижения энергетических затрат, он снабжен перфорированной диэлектрической мембраной, выполненной со сюдующими соотношениями: Si/Sa /4, де Si -суммарная площадь перфорации; Sj,-площадь всей диафрагмы, ,3; где di-диаметр отверстий диафрагмы; d. - толщина диафрагмы, и установленной между электродами. S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„,1165429

4(51) В 01 D 35/06, В 03 С 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф ф

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) ЭЛЕКТРОФИЛЬТР масел, содержащий корпус, два электрода, один из

-1 (21) 3698636/23-26 (22) 09.02.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) И. И. Берил, M. К. Болога, Т. А. Потемкина и Н.. А. Потапов (71) Институт прикладной физики АН Молдавской ССР (53) 628.337 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 341521, кл. С 25 В 9/00, 05.01.71.

2. Авторское свидетельство СССР № 469491, кл. В 03 С 5/02, 18.05.73. которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности выделения примесей и снижения энергетических затрат, он снабжен перфорированной диэлектричес. . и мембраной, выполненной со слсдующими соотношениями:

>s/ >à = /а где Я, — суммарная площадь перфорации;

Sz — площадь всей диафрагмы, с1,/c1<0,3; где Е,— диаметр отверстий диафрагмы; с — толщина диафрагмы, и установленной между электродами.

1165429

Изобретение относится к электрофильтрации диэлектрических жидкостей, в частности нефтяных, растительных масел, содержащих проводящие примеси и может быть использовано в нефтяной и масло-жировой отраслях промышленности.

Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электрическом поле взвешенных в жидкости твердых частиц, выполненный в виде корпуса, в котором размещены чередующиеся разноименные электроды, неподвижные и вращающиеся на валу, в нижней части аппарата находится приспособление для удаления осадка с поверхности электродов, представляющее собой скребки, смонтированные на экранах, скребки и вращающиеся электроды заряжаются одноименными зарядами (1).

Недостатками этой конструкции являются наличие подвижных деталей, низкая производительность и ограниченность применения в силу положенного в основу метода электроосаждения.

Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электростатическом поле взвешенных в жидкости твердых частиц, состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками и чередующимися вращающимися дисками-анодами и неподвижным катодом (2).

Недостатками известного аппарата являются низкая производительность, наличие подвижных узлов и ограниченная возможность применения.

Цель изобретения — повышение эффективности выделения примесей и снижение энергетических затрат.

Для достижения этой цели электрофильтр масел, содержащий корпус, два электрода, один из которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, снабжен перфорированной диэлектрической мембраной, выполненной со следующими соотношениями: и

Гд 4 где S» — суммарная площадь перфорации;

Яа- площадь всей диафрагмы; O,3 где d — диаметр отверстий диафрагмы;

С4 -толщина диафрагмы, и установленной между электродами.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый электрофильтр; на фиг. 2 — схема диафрагмы.

Электрофильтр состоит из корпуса 1, заземленного электрода 2, высоковольтного пористого электрода 3, подключенного к источнику высокого постоянного напряжения, и перфорированной диэлектрической диафрагмы 4.

5

2

Электрофильтр работает следующим образом.

По подводящему патрубку в пространство между электродом 2 и диафрагмой 4 поступает загрязненное масло, затем проходит через перфорацию диафрагмы и пористый электрод 3. Между электродами 2 и 3 устанавливают постоянное напряжение.

При подходе к пористому электроду провадящие примеси масла заряжаются, касаясь электрода, отражаются от него и осаждаются в нижней зоне между диафрагмой и электродом 3, а чистое масло проходит скВОзь поры и ВыВодится по ОтВОдящему па трубку.

При электрофильтрации жидкостей, содержащих высокую концентрацию проводящих примесей, в межэлектродном просстранстве фильтра выстраиваются токопроводящие цепочки по силовым линиям поля. Ток по цепочкам быстро нарастает и достигает величины, при которой в отверстиях диафрагмы генерируются газовые пузырьки, перекрывающие перфорацию и ограничивающие рост тока. Таким образом, перфорированная диафрагма позволяет предотвратить пробои между электродами при электрофильтрации и увеличить напряженность поля, что повышает эффективность процесса эАейтрофильтрации и снижает энергетические затраты.

Снижение энергетических затрат происходит вследствие ограничения роста юка газовыми пузырями.

Напряженность поля в прилегающей области к высоковольтному электроду определяющая эффективность электрофильт11ации, зависит не только от приложенного напряжения и расстояния между электродами, но и от электрофизических свойств диафрагмы и ее конструктивных особенностей, Например, если диэлектрическая диафрагма выполнена сплошной, то она сильно экранирует поле. Установившиеся стационарные напряженности поля в фильтруемой жидкости

Ż— г» с г + ба» где U — разность потенциалов между электродами;

6» — электропроводность фильтруемой жидкости;

Gz — электропроводность диафрагмы;

d» — толщина слоя жидкости;

dq — толщина диафрагмы.

Если U =30 кВ, 0» — — 10 Ом»см (фильтруемая среда — растительное масло с водой), GO=10 ®Ом см» (материал диафрагмы — фторопласты), d=9 см, d =1 см, то напряженность поля в фильтруемой жидкости

Е 3 10 КВ/см, практически равна нулю.

1165429

Чтобы избежать экранировки поля, т.е. максимально увеличить его напряженность в фильтруемой жидкости с целью повышения эффективности электрофильтрации, диафрагму необходимо выполнить перфорированнои с отверстиями, расположенными мак5 симально плотно одно к другому.

Плотность отверстий на диафрагме характеризуется параметром S

Если S /$ =О, это означает, что диа-фрагма сплошная, и в этом случае поле в фильтруемой жидкости полностью экранируется диэлектриком диафрагмы.

Если Sq/$ =0,5, то в половине объема фильтруемой жидкости поле практически равно нулю (экранировка поля на 0,5).

Если отверстия диафрагмы расположены максимально плотно одно к другому (иг. 2), то диаметр одного отверстия dz ——

h 1 — где n — число отверстий на диафрагме, суммарная плошадь перфорации

S =пИ /4= — «f —, отсюда S>/$а= — ф —.

Таким образом, наименьшая экранировка поля перфорированной диэлектрической диафрагмой, т.е. наибольшая эффектив25 ность процесса электрофильтрации, наблю.дается при значении параметра S /Sp — вЂ”â€”

Я

Отношение диаметра отверстий диафрагмы к ее толщине d /dq(0,3 определяется условием полного перекрытия газовым пу- З0 зырем сечения отверстия и получено экспериментально.

В результате экспериментов установлено, что под действием электрического поля капли воды выстраиваются в сплошные цепочки, замыкающие электроды. Ток по цепоч- З5 кам быстро нарастает и при достижении им некоторой величины в отверстии диафрагмы генерируется парогазовый пузырь.

Если парогазовый пузырь полностью перекрывает сечение отверстия, то ток по цепочкам резко уменьшается, проводящие цепочки разрушаются и тем самым предотвращается пробой между электродами. Установлено, что при диаметрах отверстий 1 и 2 мм и данной толщине диафрагмы 100 мм парогазовый пузырь полностью перекрывает сечение отверстий. При диаметре отверстия 3 мм и более парогазовый пузырь выносится подъемной силой и потоком жидкости, не успев полностью перекрыть отверстия. Поэтому условие полного перекрытия отверстий диафрагмы парогазовыми пузырями выполняется при dz/d< — — — — — — О,ЖО,З;

3мм

А/dа =10й — =0,1(0 3.

Таким образом, для ограничения тока между электродами, т.е. снижения энергетических затрат, необходимо, чтобы параметр dq/dz был меньше 0,3.

Пример !. Эффективность работы проверяется на подсолнечном масле, содержащем 7 /О проводящих примесей в виде мельчайших капель воды. На электроды плошадью 50 см, расстояние между которыми

60 мм, подают 9,10э В постоянного напряжения. Вблизи высоковольтного пористого электрода напряженность поля 1,5 10 BfM.

Перфорированная диафрагма выполнена из оргстекла с диаметром отверстий 2 мм, вплотную расположенных одно к другому, параметр $1/S> — — F . Толщина диафрагмы

10 мм, время обработки 4 мин. Анализ пробы масла, взятого на выходе устройства, показывает, что в нем содержится 0,260/О остаточной воды. Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, 10 А.

Пример 2. Для сравнения проведем опыт по электрофильтрации подсолнечного масла, содержащего 7 /О проводящих примесей, на ячейке, аналогичной изображенной на фиг. 1, отличающийся тем, что в межэлектродном пространстве отсутствует перфорированная диэлектрическая диафрагма. На электроды подают максимально возможное напряжение 3 10 В, время обработки 4 мин.

Анализ отфильтрованного масла показывает, что оно содержит 1,20/О остаточной воды. Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, 2.10 A.

Таким образом, установление перфорированной диэлектрической диафрагмы в межэлектродном пространстве электрофильтра позволяет повысить напряженность поля, ограничить ток, а тем самым повысить эффективность электрофильтрации и сократить энергетические затраты.

1165429

Фиг.2

Составитель Л. Юлдашева

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 4261/! 0 Т ираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4