Способ получения озона

Способ получения озона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА, включающий иепрерьшную подачу воздуха в межэлектродное пространство разрядной камеры, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью згвеличения удельной производительности процесса, воздух подают в разрядную камеру со скоростью 20-300 м/с, турбулизируют и процесс ведут при плотности тока 0,5-20 мА/см . ФW с .y////.y/////. 1 1. / 1 I л А I i 1 I I | V I V У//// / //7//////Л///// ,/ 00 :о СП 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИХ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГЙНТ СССР (21) 3480845/23-26 (22) 06.08.82

{46). 23.12.88. Бюл. N 47

{72) В.И.Блохин; В.Б.Воронин, В.А.Мыслия, С.В.Пашкин и Н.А.Соколов (53) 697.947(088.8)

{56) Патент США 11 4152603, кл. С 01 В 13/11, опублик. 1980.

„„SU„, 1081954 А цц 4 С 01 В 13/11; С 25 В 1/00 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОЗОНА, включающий непрерывную подачу воздуха в межэлектродное пространство разрядной камеры, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения удельной производительности процесса, воздух подают в разрядную камеру со скоростью 20-300 м/с, тур-. булизируют и процесс ведут при плотности тока 0 5-20 мА/см

10819

t

Изобретение относится к областт газовой электрохимии, в частности к способам получения озона в электрическом разряде. 3

Известен способ получения озона, включающий непрерывную подачу воздуха в межэлектродное пространство разрядной камеры.

В результате коронного разряда в 10 устройстве происходит образование озона..

Недостатком указанного способа является низкая удельная производительность озона из-за низкой скорос- 15 ти подачи воздуха. С повышением скорости подачи воздуха в разрядную камеру для сохранения удельного энерговклада следует увеличивать плотность тока разряда, что приводит к контра- 20 гированию разряда (шнурованию), ло.- ." кальному перегреву и уменьшению удельной производительности озона иэ-за роста скорости теплового распада озона.

Целью настоящего изобретения является повышение удельной производи-.; тельности озона. /

Поставленная цель достигается способом получения озона, включающим 30 непрерывную подачу. воздуха в межэлектродное пространство. разрядной камеры, причем воздух подают в разрядную камеру со скоростью 20-300 м/с, турбулируют и процесс ведут при плотнос- 35 ти тока 0,5-20 мА/см

На фиг. схематично изображено устройство для получения озона по указанному способу. Рабочий газ проходит турбулизующую решетку 1, посту-: 411 пает в межэлектродный зазор .между секционираванным катодом 2 и сплош" ным металлическим анодом .3, где зажигается диффузионный разряд (пункти- " ром показан на фиг. положительный столб разряда). Стабилизация диффузионного разряда постоянного тока осуществляется с помощью балластной ., омической нагрузки 4. В разрядной зо не происходит .образование озона, и далее рабочий газ вместе с образовавшимся озоном выходит из. устройства.

Экспериментальные исследования высоковольтного диффузионного разряда в потоке воздуха показали, что кон55 центрации продуктов плазмохимических реакций в разряде (например О, О окислы азота) неравномерно распределены по межэлектродному промежутку и. имеют максимальные значения в прианоднай области, Вследствие того, что эти продукты плаамохимических реакций вызывают контрагирование разряда при меньших удельных энерговкладах, для увеличения плотности тока разряда необходимо турбулизировать поток поступающего в разрядную камеру рабочего газа. Иелкомасштабная пульсация газа осуществляет перемешивание массы газа по межэлектродному промежутку, выравнивая концентрации всех молекул в этом промежутке и увеличивая удельный энерговклад в однородный диффузный разряд. Соответственно растет и удельная производительность озона, которая пропорционально зависит от удельного энерговклада в однородный диффузный разряд. В высоковольтном диффузном разряде с ростом скорости прокачки газа увеличивается значение приведенного электрического поля Е/N, где Nконцентрация молекул газа. Известно, что скорость диссациации молекул кислорода находится в экспоненциальиой зависимости от Е/N а образование озона идет через реакцию 0 + 0 = 0, Поэтому должны существовать порога-.i. вые значения скорости потока, при ко" торых концентрация 0 крайне мала. В нашем случае они соответствуют значениям, меньшим 20 м/с. С другой сторо-. ны, значение, скорости потока выше

300 м/с вызывает большие потери полного давления, ведет к росту погра.-. ничных слоев потока и неравномернос» ти профиля скоростей по межэлектрод" ному зазору. Появляется вероятность перегрева газа у анодной стенки, контрагирования разряда, уменьшения удельного энерговклада и соответст" венно падения удельной производительности озона.

Высоковольтный диффузный разряд постоянного тока в потоке воздуха от" личается от коронного разряда более высоким значением плотности тока j, а от классического тлеющего разряда прежде всего элементарными процессами в положительном столбе и в анод1 кой области разряда. Характерной особенностью положительного столба диффузного разряда в воздухе из-за больших значений .коэффициентов прилипания являются сравнительно низкие значения приведенного электрического поля E/N (4+6 10 .), которые недос- ° таточны для ионизации газа,:и высокие л,...

Редактор Н.Сильнягина Техред М.МЬргентал Корректор В.Гирняк

Заказ 7100 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

; Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

10819 значения анодного падения потенциала (до сотен вольт). Поэтому в таком разряде в присутствии возбужденных молекул газа в положительном столбе. легко идут процессы диссоциации кислорода и образования озока, а генерация заряженных частиц происходит в приэлектродных областях разряда.

Вольтамперная характеристика разряда )p слегка растущая, и поэтому удельная производительность озона зависит линейно от плотности разряда ji Приэначении плотности тока j a 00,5 мА/см из экспериментальных данных концент- 15 рация озона крайне мала (й10 /см ), а при плотности тока j o 20 мА/см происходит перегрев потока газа.и рост теплового ра.пада молекул озона.

Известно, например, что при темпера- 20 турах газового потока больше 200. С. скорость распада озона резко увеличивается (время жизни 0 при температур ре, равной 200 С, составляет примерно 1 сек). Поэтому при j 20 мА/см 25

54 .4 роста концентрации озона нет, удельная производительность 0 уменьшается. . Предложенный способ позволяет .по." лучать озон с удельной производительностью на порядок выше, чем в прототипе.

Предложенный способ иллюстрирует" ся примером.

Пример. Поток воздуха подают в разрядную камеру со скоростью

200 м/с .при плотности тока 7 мА/см .

Удельная производительность озона

6 4 ° 10 ® кг/м с

Таким образом, вследствие осуще".а ствления турбулизации .рабочего. газа,. выбора соответствующих значений cao"" рости потока и плотности тока разря".. да можно значительно увеличить. удель ную производительность озона, что приводит к уменьшению габаритов уст-. ройства и снижению размеров производственных площадей;