Высокоресурсные импульсные генераторы озона

Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
УДК 628.32
Высокоресурсные импульсные генераторы озона
ФГБОУ ВПО «Чувашский государственный университет
им. И.Н. Ульянова»
Портнов Александр, студент
Научный руководитель: Пичугин Юрий Петрович, кандидат технических
наук, доцент
Озонаторные комплексы на основе барьерного разряда являются
основными промышленными источниками озона. Озонные технологии
апробированы во многих отраслях производства как за рубежом, так и в
Российской Федерации. Однако, вплоть до настоящего времени так мало,
а в отдельных случаях неэффективно используется озонирование.
Главные причины: низкий ресурс, ненадёжность и сложность озонаторных
установок. Это относится как к отечественному, так и к зарубежному
оборудованию.
Основная проблема ресурса – выход из строя озонаторных камер.
Так как озон является сильнейшим окислителем, то в озонаторной камере
происходит интенсивный износ её элементов. Как правило, первым из
строя выходит диэлектрический барьер, наиболее уязвимый элемент
озонаторной камеры. Кроме воздействия озона, барьер испытывает
разрушение, обусловленное как микроразрядами, так и непосредственно
электрическим полем. Совместное воздействие этих факторов приводит к
выходу из строя диэлектрического барьера, в итоге к короткому
замыканию между электродами озонаторной камеры.
До некоторой степени использование барьеров из новых
материалов (стеклоэмаль, керамика и т.д.) позволяет повысить
надёжность и ресурс озонаторных установок, но кардинально вопрос не
решается. Для резкого увеличения срока службы предлагаются различные
варианты. Среди них наиболее радикальным является решение: вообще
обойтись без барьера.
С целью создания высокоресурсных озонаторов был проведён ряд
экспериментов с безбарьерным озонатором по определению его
производительности. Во всех без
исключения случаях была
зафиксирована очень низкая концентрация озона не более 0,5 г/м 3. Такой
результат объясняется искровым характером разряда в представленном
генераторе озона.
Широко известен другой ряд безбарьерных генераторов озона, в
которых
используется
коронный
разряд.
Однако,
достигаемая
концентрация озона здесь также небольшая менее 2 г/м 3 и связана с
низкой напряжённостью электрического поля по сравнению с барьерным
разрядом. Высокие напряжённости лимитируются электрическим пробоем
в газовом промежутке.
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
Главным преимуществом коронных генераторов озона является их
практически неограниченный ресурс работы даже при отсутствии
профилактических мероприятий.
В лабораториях Чувашского госуниверситета были развёрнуты
работы по созданию озонаторных комплексов, работающих на коронном
разряде и, в первую очередь, по основным системам комплекса:
импульсным высоковольтным источником питания и озонаторным камерам
(генераторов озона).
Сложности,
связанные
с
изготовлением
импульсного
трансформатора
и
нестабильность
обострения
многозазорным
разрядником привели к другому более стабильному и надёжному
источнику. На рис.1 представлена принципиальная электрическая схема
предлагаемого устройства.
R
ш
1
2
9
+
5
Г
6
Z
В
з
ИПН
−
n
В
С
Р
R
7
р
8
у
1
3 0
4
9
R
ш
Рис.1 – Принципиальная электрическая схема импульсного
высоковольтного источника питания.
ВИПН – высоковольтный источник постоянного напряжения, Су –
ударная ёмкость, Zз – зарядный импеданс, ВР – вращающийся разрядник,
Rр – регулировочное сопротивление, Rш – шунтирующее сопротивление,
ГО – безбарьерный генератор озона.
В качестве коммутатора был выбран вращающийся разрядник. Он
по сравнению с обычными разрядниками обладает более высокой
скоростью
восстановления
электрической
прочности
разрядных
промежутков и широкой зоной устойчивого срабатывания.
Представленное устройство фактически представляет собой
высоковольтный инвертор, преобразующий постоянное высоковольтное
напряжение в разнополярные импульсы.
О
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
Список литературы
1. А.с. №1763357 (СССР), кл. С 01 В 13/11.
2. Коробцев С.В., Медведев Д.Д., Ширяевский В.Л. Получение озона в коронном
разряде на неосушенном воздухе // Материалы 25-го Всероссийского семинара «Озон и
другие экологически чистые окислители». – МГУ, 2003 г. – с.31-35.
3. Бойко Н.И., Борцов А.В., Иваненко А.И. Установка для получения импульсного
коронного разряда с расширенной зоной ионизации и анализ выхода озона // Материалы
1-ой Всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители». –
МГУ, 2005 г. – с.141.
4. Патент РФ №2179150 кл. С 01 В 13/11.