Свойства, получениие и применение озона (стр. 45 )

Из закона сохранения заряда следует, что ток в цепи питания складывается из двух составляющих (формула 1): апериодического тока проводимости (первое слагаемое) и тока смещения (второе слагаемое).

. . (1)

Из уравнения непрерывности плотности объемного заряда ρ, законов электростатики и закона Ома для тока проводимости j в разрядном промежутке:

, , (2)

следует, что сумма токов проводимости j и смещения jсм в каждый момент времени для любой точки разрядного промежутка постоянна, т. е.

(3)

Уравнение (3) выражает закон сохранения суммарного тока проводимости и смещения вдоль всей электрической цепи. Следовательно, увеличивая полный ток при неизменном приложенном напряжении, можно увеличить активную мощность озонатора, а, следовательно, и его производительность. Если производительность озонатора достаточна, то при искусственном уменьшении реактивного тока появляется возможность уменьшения минимального напряжения разряда и размеров рабочей камеры.

С ростом приложенного к электродам напряжения возрастает выход озона. Однако, почти пропорциональный рост выхода озона с увеличением напряжения продолжается до определенного предела. С увеличением интенсивности разряда увеличивается температура разрядной зоны, что вызывает ускорение разложения озона. При перегреве разрядной зоны работа озонатора становится неэффективной за счет распада озона, поэтому необходим поиск путей увеличения теплоотдачи из зоны разрядной камеры.

В работе [57] предложен способ увеличения производительности электроозонатора уменьшением электрического входного сопротивления рабочей камеры, упорядочением распределения разряда в объеме рабочей камеры, а также увеличением теплоотдачи с поверхности диэлектрического барьера, достигаемых применением высоковольтного электрода в виде плоской катушки, нанесенной на поверхность диэлектрического барьера по технологии нанесения тонких пленок (рис. 82, где 1 – проводящие электроды, 2 - диэлектрические барьеры, 3 – воздушный зазор).

Такая катушка может иметь один вывод и представляет собой электрод в форме длинного проводника, свернутого в спираль. Электрический разряд происходит между этим электродом и другим электродом, выполненным в виде традиционной пластины.

Выполнение высоковольтного электрода в виде плоской тонкопленочной спирали или катушки позволяет увеличить производительность озонатора за счет снижения входного электрического сопротивления рабочей камеры при ее неизменных размерах и создания упорядоченного неоднородного электрического поля в рабочей камере, способствующего стабилизации стримерных разрядов, а также увеличить теплоотдачу с поверхности барьерного диэлектрика на 14 %, по сравнению с электродом в виде проводящей пластины. Выполнение электрода в форме плоской катушки обеспечивает снижение тока на первоначальном участке ВАХ и более раннее зажигание стримерного разряда. На рабочем участке ВАХ такая форма электрода обеспечивает увеличение электрической мощности разряда при одинаковых габаритных размерах электродов и более высокую производительность озонатора.

Увеличение производительности электроозонатора при заданных размерах рабочей камеры эффективно достигается применением электрода в форме плоской катушки. Такую форму электрода предложено (пат. 2105083 России. Способ изготовления токопроводящих пленок и устройство для его осуществления, опубл. 20.02.1998. Бюл. № 5; пат. 2301773 России. Озонатор, опубл. 27.06.2007. Бюл. № 18) выполнять по технологии нанесения тонких металлических пленок на поверхность диэлектрического барьера. При этом изготовление высоковольтного электрода в форме плоской катушки уменьшает входное сопротивление озонатора до 33 % за счет внесения в электрическую цепь озонатора продольного индуктивного сопротивления, что позволяет получить устойчивый стримерный разряд при более низком входном напряжении, а также упорядоченно распределяет разряд в объеме рабочей камеры и повышает производительность озонатора. При выполнении электрода в форме плоской катушки увеличивается теплоотдача с поверхности диэлектрического барьера за счет увеличения теплоотдающей поверхности и теплопроводности слоя «диэлектрическая подложка-электрод». Возможное увеличение теплоотдачи может составлять 14 %, что означает уменьшение температуры в рабочей камере и увеличение производительности озонатора.

Использование в генераторах озона токов высокой частоты (до 20 кГц) позволяет снизить затраты электроэнергии в несколько раз, по сравнению с традиционными озонаторами (на 50 Гц). Однако мощность, потребляемая барьерным разрядом и выделяемая в активной зоне в виде теплоты, увеличивается пропорционально частоте, что приводит к перегреву озонатора и снижению его производительности. Поэтому в классических озонаторах Сименса необходимо эффективное охлаждение разряда, что требует применения [58] тонких разрядных промежутков, охлаждаемых со всех сторон (рис. 83, а; где 1 – диэлектрический барьер; 2 - высоковольтный электрод; 3 – полезный объем; 4 – неиспользуемый объем).

При этом воздух поступает в узкий и длинный промежуток между коаксиальными или плоскими электродами, которые охлаждаются водой. Недостатком такой схемы является невозможность непосредственного охлаждения зоны разряда, в которой происходит выделение мощности. Для повышения эжффективности работы озонатора возможно снижение температуры обрабатываемого разрядом кислородсодержащего газа и изменение его конструкции (рис. 83, б; где 5 – один из высоковольтных электродов). При этом внешняя поверхность трубки, покрытая слоем проводящего материала, является низковольтным электродом, а внутри трубки находятся N высоковольтных электродов, которые выполнены из стальной проволоки малого диаметра. Причем электроды расположены параллельно друг другу и оси цилиндра, и фиксируются в торцевых наконечниках трубки (пат. 2075433 России, С01В 13/11. Высокочастотный озонатор, опубл. 20.03.1997, БИ, № 8. С. 158). При этом диэлектрический барьер представляет собой трубку из высококачественной керамики, покрытой электротехническим лаком. Такая схема озонатора позволяет использовать эффект Джоуля-Томпсона для охлаждения разрядной зоны во всем ее объеме.

7. 21. Коммерческие озонаторы и их применение

Цифровой многофункциональный озонатор марки «Донфан-Грин» модели LF-V6 предназначен для очистки и озонации воздуха и воды. Основные функции озонатора:1) очистка воды от хлора, бактерий и вирусов (в 2,5-6 раз эффективнее УФ-лучей и в 600-3000 раз сильнее хлора) - приготовленную воду можно использовать для различных бытовых нужд, например; умывание, мытье фруктов, овощей, кипячения (чай, кофе), приготовление первых блюд, компотов, причем свойства обработанной воды сохраняются в течение 48 часов; 2) обработка мяса и рыбы; 3) обработка овощей и фруктов в целях удаления ядохимикатов; 4) обработка яиц для продления срок их хранения; 5) очистка воздуха - площадь обслуживаемого помещения до 70 м2, в результате удаляется табачный дым и др. неприятные запахи, воздух обогащается озоном и становится подобным лесному, как после грозы; 6) устранение неприятного запаха в бытовых приборах; 7) обработка постельного и нижнего белья для дезинфекции; 8) соблюдение гигиены полости рта - для удаления неприятного запаха изо рта и обработки зубов использовать воду сразу после озонирования; 9) уход за кожей - для придания коже лица гладкости и свежести, разглаживания морщин, глубокого очищения пор лица и удаления макияжа следует умываться ежедневно озонированной водой; 10) избавление от прыщей и перхоти - для эффективного удаления угревой сыпи и перхоти необходимо ежедневно умываться и ополаскивать голову озонированной водой и обдувать озоном больные места в течение 2-3 минут 7 дней; 11) оздоровление желудочно-кишечного тракта - питье озонированной воды восстанавливает кислотно-щелочной баланс в организме и активизирует обменные процессы; 12) для устранения грибковых заболеваний рекомендуется мытье ног озонированной водой и обработка озоном пораженных грибком мест; 13) прием ванн из озонированной воды оказывает благоприятное действие на весь организм в целом, а именно – омолаживавет, устраняет усталость (релаксация); выводит токсины, способствует хорошему сну; улучшает состояние кожи тела (придает гладкость и упругость), помогает при ревматизме, заболеваниях кожи мигренях, профилактирует и лечит гинекологические заболевания и трофические язвы (вода в ванне не должна превышать уровня груди, температура 38-40 °С, продолжительность не более 20 минут); 14) задержка процесса развития раковых опухолей, напрмиер, рака кожи на 40 %, а других опухолей - на 30 %, при условии постоянного употребления озонированной воды и купания озонированной водой 1-2 раза в неделю.

Библиографический список

1. , Чернов окружающей среды при сжигании твердого топлива (экологически чистая ТЭС) // Итоги науки и техники. Сер. Тепловые электростанции. Теплоснабжение. М.: ВИНИТИ, 1991. 160 с.

2. , , Марченко и защита окружающей среды. Свойства и применение озона: Учебное пособие.- Магнитогорск: МГТУ им. , 2002. 175 с.

3. Разумовский - элементарные формы и свойства. М.: Химия, 1979. 304 с.

4. , , Нижаде-Гавгани озонопроизводства и озонообработки и создание озоногенераторов второго поколения, М.-Спб.: Экоинформсистема, 1994. 112 с.