УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЕТРА

Полезная модель относится к области создания газовых потоков и может быть использована в системах продувки, вентиляции, очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в производственных помещениях, а также озонирования воздуха.
Известен вентилятор-озонатор, включающий корпус, внутри которого расположены несколько рядов пластинчатых электродов, выполненных в аэродинамически профилированном виде с прикрепленными острийными излучателями [1].
Недостатками этого устройства являются сложная конструкция электродов, выполненных в аэродинамически профилированном виде, где к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели, и низкая скорость воздушного потока (не более 1,08 м/с).
Известно устройство для увеличения скорости электрического ветра, в котором как коронирующие, так и осадительные электроды создают коронный разряд в направлении потока газа [2].
Недостатками этого устройства являются большая потребляемая мощность, неустойчивое горение положительного коронного разряда, меньшая прибавка в скорости от ступени с положительным коронным разрядом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для вентиляции воздуха, содержащее коронирующие и осадительные электроды, расположенные параллельно потоку газа, подключенные к источнику высокого напряжения, одна сторона коронирующего электрода является коронирующей в направлении воздушного потока, при этом осадительные электроды выполнены в виде сплошных пластин [3].
Недостатками этого устройства являются большая потребляемая мощность, большая масса и высокая стоимость, т.к. осадительные электроды выполнены из сплошных пластин. Устройство обладает низким КПД, что обусловлено расположением коронирующих электродов между сплошными осадительными электродами. При таком расположении получаем, что составляющая вектора напряженности поля, направленная вдоль осадительных электродов, имеет гораздо меньшее значение, чем составляющая поля направленная перпендикулярно осадительным электродам. Вследствие чего большая часть мощности расходуется на перенос частиц перпендикулярно осадительным электродам, что снижает общую скорость воздушного потока вдоль осадительных электродов.
Основным техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение скорости воздушного потока за счет увеличения КПД и уменьшение массы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство для генерации электрического ветра, содержащее коронирующие и осадительные электроды, расположенные параллельно потоку газа, подключенные к источнику высокого напряжения, одна сторона коронирующего электрода является коронирующей в направлении воздушного потока, отличающееся тем, что осадительные электроды выполнены в виде отдельных пластин, все стороны которых являются не коронирующими, а коронирующие электроды установлены между осадительными электродами на равном расстоянии от них и смещены относительно края осадительных электродов в сторону противоположную направлению воздушного потока за пределы осадительных электродов, при этом расстояние от не коронирующей стороны до предыдущего осадительного электрода выбирается из условия электрической прочности между электродами. При этом осадительные и коронирующие электроды устанавливаются параллельно одинаковыми рядами на равном расстоянии друг от друга, при этом осадительные электроды первого ряда, являются (служат) осадительными электродами для второго ряда устройства и т.д.
Ни фиг. 1 схематически изображена электродная система устройства для генерации электрического ветра. Стрелками обозначена коронирующая сторона коронирующего электрода. На фиг. 2 показаны сравнительные характеристики для установки со сплошными осадительными электродами и с осадительными электродами в виде отдельных пластин (прерывистые осадительные электроды), где n - число ступеней.
Примером конкретного выполнения полезной модели является устройство для генерации электрического ветра представленное на фиг. 1. Устройство содержит коронирующие электроды 1 и осадительные электроды 2, выполненные в виде отдельных пластин. Коронирующие электроды 1 установлены между осадительными электродами 2 на равном расстоянии Н от них и смещены относительно края осадительных электродов в сторону противоположную направлению воздушного потока на L1. Расстояние от не коронирующей стороны коронирующего электрода до предыдущего осадительного электрода L2 выбирается из условия электрической прочности промежутка между электродами. Данное устройство может масштабироваться как последовательным добавлением числа ступеней, что увеличивает скорость воздушного потока на выходе при неизменном напряжении питания, так и добавлением параллельных рядов, что увеличивает сечение выходного окна и позволяет прокачивать больший объем воздуха за единицу времени. При этом верхние осадительные электроды первого ряда являются нижними осадительными электродами для второго ряда и т.д. (фиг. 1). Это позволяет экономить материал, из которых изготавливаются электроды, по сравнению со случаем увеличения производительности за счет расширения окна либо использования двух и более одноуровневых электродных систем.
Устройство работает следующим образом. К осадительным электродам подключается один полюс, а к коронирующим электродам - второй полюс источника высокого напряжения. При подаче высокого напряжения па коронирующей стороне коронирующего электрода зажигается разряд. Ионы, образовавшиеся в разряде, под действием электрического поля начинают ускоряться вдоль силовых линий по направлению к осадительным электродам. При движении ионы сталкиваются с нейтральными молекулами воздуха, вовлекая их в направленное движение. В результате столкновений происходит передача импульса от ускоренных в электрическом поле ионов к нейтральным молекулам воздуха, и скорость направленного движения распространяется на соседние участки объема.
Одна сторона коронирующего электрода является коронирующей, а все стороны осадительного электрода - не коронирующие, что обеспечивает однонаправленное движение воздушного потока от каждой ступени и одинаковую полярность разряда. В устройстве используется только отрицательный коронный разряд, т.к. он более стабилен, потребляет меньше мощности, имеет меньший уровень шума по сравнению с положительным разрядом.
В предлагаемой конструкции устройства для генерации электрического ветра, благодаря тому, что осадительные электроды выполнены в виде отдельных пластин, а коронирующие электроды, расположенные на равном расстоянии Н между ними (фиг. 1), смещены относительно края осадительных электродов на L1 в сторону противоположную воздушному потоку, в распределение электрического поля возрастает составляющая вектора напряженности, направленная вдоль осадительных электродов, что приводит к увеличению КПД по сравнению с прототипом.
Расстояние от не коронирующей стороны коронирующего электрода до предыдущего осадительного электрода выбирается из условия электрической прочности между электродами, электрический пробой промежутка L2 (фиг. 1) /должен происходить при большем напряжении по сравнению с промежутком L1. Расстояние L2 выбирается минимально возможным, т.к. частицы, ускоренные в первой ступени, попадают во вторую ступень с наибольшей начальной скоростью, где получают дополнительное ускорение и т.д.
Коронирующие и осадительные электроды выполнены в виде пластин и расположены параллельно потоку газа. Такое расположение позволяет уменьшить силу сопротивления воздушному потоку и обеспечивает условие для получения максимальной скорости ветра.
Из экспериментальных зависимостей (фиг. 2) видно, что скорость воздушного потока на выходе устройства для генерации электрического ветра растет как с увеличением потребляемой мощности, так и с увеличением числа ступеней. По сравнению с прототипом данное устройство на 60-75% потребляет меньше мощности при одинаковой скорости воздушного потока (фиг. 2), как для одноступенчатых систем, так и для многоступенчатых. Также максимальная скорость для устройства с прерывистыми осадительными электродами на 35-40% больше, чем для устройства со сплошными осадительными электродами.
Список литературы
1. Патент №2121115 C1, кл. F24F 3/16.
2. Патент №2313732 C2, кл. F24F 3/16.
3. Патент №2492394 C2, кл. F24F 3/00.