Способ озонирования воздуха и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Способ характеризуется тем, что охлаждают не только электрод, но и весь объем воздуха, проходящий через коронирующий разряд, а УФ-излучение направляют через охлаждающую воду. Кроме того, обеспечивают турбулизацию потоков воды и воздуха. Для устранения избытка озона в воздухе его возможно пропускать через воду или водяной туман, а для придания воздуху, обработанному озоном, лекарственных свойств воздух смешивают с душистыми и лекарственными веществам. Устройство характеризуется тем, что труба и наружная оболочка воздушного канала выполнены из материала, проницаемого для УФ-излучений, и внутри трубы на всю ее длину протянут контактный провод-электрод, а вокруг наружной оболочки установлен с зазором кожух, образующий стенку канала, по которому протекает охлаждающая вода, а на входе в водяные и воздушные каналы установлены турбулизаторы потока в виде завихрителей потока. На выходе из воздушного канала установлена камера со штуцерами для подвода воды, водяного пара, паров душистых и лекарственных веществ. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к разделу плазмохимии и может быть использовано в биологии, медицине, химической промышленности и сельском хозяйстве для получения озона с помощью электрического разряда и обеззараживания воды ультрафиолетовым (УФ) излучением.

Известен способ и устройство (1), обеспечивающие повышение эффективности озонатора за счет разделения коронирующих и проводящих электродов диэлектрической подложкой и выполнения электродов в виде полос, закрепленных на обеих поверхностях диэлектрической подложки и объединенных шинами, подключенными к высоковольтному источнику переменного тока, причем полосы расположены в чередующемся порядке.

Недостатком известного объекта является то, что охлаждение устройства осуществляется только за счет теплового излучения пластины и электродов и процесс охлаждения невозможно регулировать поэтому уровень температуры подложки устанавливается в зависимости от плотности тока, скорости обдувающего потока и площади поверхности подложки и электродов.

Известен способ и устройство (2) повышения эффективности озонатора по энергозатратам. Озонатор состоит из диэлектрической трубы, на наружной поверхности которой по спирали закреплен электропроводящий материал в виде ленты являющейся коронирующим электродом, а внутри трубы циркулирует вода, выполняющую функцию проводящего электрода и хладагента. Энергоемкость устройства повышается за счет интенсивного охлаждения трубы водой и зоны электродов воздушным потоком подвергающимся озонированию.

Недостатком известного объекта является недостаточно эффективное охлаждение воздушным потоком электродов и водяным потоком трубы. УФ-излучение используется малоэффективно, т. к. практически не поглощается из-за тонкого слоя воздуха протекающего вдоль электродов.

Изобретением решается задача повышения эффективности способа озонирования воздуха за счет применения устройства, в котором улучшению использование подводимой к озонатору электроэнергии.

Сущность полученного технического результата заключается в том, что создаются оптимальные условия работы озонатора путем поддержания требуемой температуры электродов и окружающей их воздушной среды и одновременно используется практически полностью энергия УФ-излучения коронирующего разряда путем пропускания этого излучения через поглощающую среду-воду. Одновременное использование электрического разряда и УФ-излучения для озонирования воздуха и обеззараживания воды позволяет получить высокий коэффициент использования подводимой к озонатору электрической энергии.

Заявленный способ характеризуется тем, что поддерживается низкая температура электрода коронирующего разряд и одновременно охлаждают также наружную оболочку воздушного канала, а через поток УФ-излучения с внутренней и наружной стороны воздушного канала пропускают охлаждающую воду.

В качестве охлаждающей воды используют воду, которую необходимо подвергать обеззараживанию и освобождению от вредных веществ. В итоге вся электрическая энергия, подводимая к электродам озонатора используется по своему прямому назначению обеззараживанию воздуха и воды.

Для более эффективной теплоотдачи от нагреваемых электроэнергией поверхностей и пространства, подаваемые в озонатор воздух и воду турбулизируют на входе в каналы озонатора. Это обеспечивает не только повышение коэффициента теплопередачи, но и повышает процент преобразования кислорода в озон и полноту воздействия УФ-излучений на элементы, подлежащие нейтрализации или трансформации в воде.

Для предотвращения сохранения в воздухе избыточного озона поток воздуха пропускают через воду, в которой избыточный озон вступает в контакт с веществами подлежащими нейтрализации и тем самым коэффициент использования энергии еще повышается.

Озонированный воздух может пропускаться также через камеру с водным туманом, что ускорит реакционный процесс между озоном воздуха и водой.

Воздух может быть смешан на выходе из озонатора с лекарственными и пахучими веществами и может быть использован для медицинских целей.

На фиг. 1 дан продольный разрез устройства, на фиг. 2 схема подвода и отвода текучих сред в камеры устройства.

Труба 1, выполненная из диэлектрического материала, например из кварцевого стекла, несет на наружной поверхности спиральный электрод 2, соединенный проводом 3 с высоковольтным источником энергии 4. Второй провод 5 размещенный на всей длине трубы 1 подключен к потоку воды 6, протекающей внутри трубы. На трубе 1 закреплена оболочка 7 воздушного канала 8 и кожух 9. Пространство между оболочкой 7 и кожухом 9 является каналом 10 для воды охлаждающей оболочку 7, выполненную из диэлектрика типа кварцевого стекла. Турбулизаторы потока не изображены и условно показаны стрелками.

В трубу 1 поток воды подается турбулизатором 11. В канал 8 воздух подается турбулизатором 12. В канал 10 вода подается турбулизатором 13. Каждый из турбулизаторов может быть выполнен внешним или размещенным в канале. Из каналов текучая среда может выходить также по тангенциальным каналам 14, 15, 16, как показано на фиг. 2 или вдоль оси устройства (условно не показано). На выходе из воздушного канала 15 может быть установлен смеситель 17, в котором озонированный воздух может проходить через воду и выходить через трубу 18, а вода через трубу 18. Если воздух смешивают с лекарственными или душистыми веществами, подводимыми в смеситель по трубам 20 или 21, то трубу 22 подвода воды закрывают, а смесь воздуха с веществами выпускают по трубе 18 в прибор предназначенный для использования приготовленной смеси или в помещение лечебное или бытовое.

Устройство предназначено для комплексной обработки воды и воздуха озоном и УФ-излучением. Конструктивное использование отделенных элементов устройства определяется местом и условиями работы. При использовании устройства для промышленного производства озонированного воздуха и обработки воды конструкция создается для длительной эксплуатации и возможности периодической замены в первую очередь электрода 2 и других частей конструкции. Для медицинского или бытового применения конструкция может быть упрощена, т. к. намного сокращается время работы, снижаются параметры, что приведет в конечном итоге к увеличению календарного срока службы.

В том случае, если устройство применяется в быту, оно заменит собой также специальные вододезинфецирующие устройства, т. к. будет обеззараживать питьевую воду одновременно с обработкой комнатного воздуха.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Через трубу 1 подают воду из водопровода, а через канал 8 подают воздух из вентиляторной или компрессорной установки.

Включают источник энергии 4 (специальный источник или электросеть с высоковольтным преобразователем) и регулируют напряжение и частоту до рабочего уровня. На выходе из озонатора контролируют качество воздуха по содержанию в нем свободного озона и качество воды по содержанию веществ уничтожаемых УФ-излучением. Регулированием частоты и напряжения электротока устанавливают заданные показатели качества воды и воздуха и сдают устройство в эксплуатацию. Обработку воздуха в смесителе 17 производят в зависимости от требований к состоянию воздуха в специфических условиях применения (медицина, быт). При промышленном использовании устройства на производстве или в сельском хозяйстве применение смесителя 17 не требуется, т. к. основной целью является получение максимального количества озона.

Формула изобретения

1. Способ озонирования воздуха путем поддержания низкой температуры электрода коронирующего разряда циркуляцией воды внутри электрода, отличающийся тем, что с наружной стороны электрод охлаждают водой через наружную оболочку воздушного канала, а поток ультрафиолетовых лучей пропускают через охлаждающую воду внутри и вне электрода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоки воды и воздуха на входе в полость электрода и воздушный канал подвергают турбулизации.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух на выходе из воздушного канала пропускают через воду.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух на выходе из воздушного канала пропускают через камеру с водяным туманом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух на выходе из воздушного канала пропускают через камеру с парами душистых и лекарственных веществ.

6. Устройство для озонирования воздуха, включающее трубу из диэлектрического материала, внутри которой протекает электропроводящая вода, спиральный электрод, расположенный на наружной поверхности трубы, и высоковольтный источник электрического тока, отличающееся тем, что оно снабжено контактным проводом-электродом, протянутым внутри и вдоль трубы, труба и наружная оболочка воздушного канала выполнены из материала, проницаемого для ультрафиолетовых лучей, а вокруг наружной оболочки установлен кожух с зазором для прохода воды.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на входе в каналы установлены завихрители потока.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на выходе из воздушного канала установлена камера со штуцерами для подвода воды, водяного пара, паров душистых и лекарственных веществ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2