СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ И ЭЛЕКТРООЧИСТИТЕЛЬ
EFFICIENCY UPGRADING METHOD FOR ELECTRICAL PRECIPITATION OF DIELECTRIC LIQUIDS AND GASES AND ELECTRICAL PRECIPITATOR

Изобретение относится к способам очистки диэлектрических жидкостей и газов от механических примесей.
Известен способ очистки потока жидкости или газа от твердой дисперсной фазы (ТДФ) с помощью силовых электрических полей [см., например, 1]. Сущность этого способа заключается в том, что между плоскими металлическими пластинами (электродами) течет поток диэлектрической жидкости, например керосина, или газа, в частности воздуха. На пластины подается постоянное высокое напряжение, причем на соседние электроды подается напряжение разного знака. Частица ТДФ, несущая на себе заряд или получившая его при касании электрода, движется с потоком в межэлектродном пространстве. Здесь на нее действует комплекс сил, в том числе и электрические силы. Под действием этих сил траектория движения частицы искривляется, и она устремляется к одному из электродов. Достигнув его, частица получает заряд того же знака, что и электрод. Под воздействием отталкивающей силы частица устремляется к противоположному электроду. Электроды покрыты тонким слоем электроизолирующего материала. Поэтому частица, коснувшись поверхности электрода, имеющего другой знак заряда по отношению к заряду частицы, остается на его поверхности, удерживаемая как электрическими силами, так и силами адгезии. Таким образом из потока очищаемой жидкости удаляются механические частицы, осаждаясь на поверхностях электродов.
Недостатком этого способа является относительно невысокая его эффективность осаждения механических частиц на электродах-осадителях, что вызывает необходимость делать электроочистители с таким принципом действия достаточно громоздкими или несколько раз прогонять очищаемую жидкость или газ через очиститель для получения требуемого уровня чистоты, а это увеличивает время очистки и затраты труда.
Технической задачей изобретения является разработка способа повышения эффективности электрической очистки диэлектрических жидкостей и газов путем осаждения механических частиц загрязнений на электродах.
Технический результат изобретения достигается тем, что осуществляется концентрация электрических зарядов на электродах-осадителях, усиливающая электрическое поле в межэлектродном пространстве.
Заявленный способ реализуется в электроочистителе, включающем корпус и плоские осадительные электроды с отверстием близко от края, подключенные к источнику высокого напряжения с чередованием знака потенциала, между которыми размещены столбики из диэлектрического материала, при этом на одной стороне каждого электрода равномерно расположены конусообразной или игольчатой формы выступы, на которых концентрируются электрические заряды, причем высота выступов должна обеспечивать минимальное расстояние между поверхностями соседних электродов при одновременном отсутствии короткого замыкания между ними.
Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу, являются:
1. Использование концентрации электрических зарядов для усиления электрического поля в межэлектродном пространстве.
2. Использование концентрации электрических зарядов для увеличения заряда осаждаемых частиц.
3. Использование концентрации электрических зарядов для повышения вероятности получения электрического заряда осаждаемыми частицами.
Существенными отличительными признаками по устройству являются:
- наличие выступов, как концентраторов электрических зарядов;
- конусообразная или игольчатая форма выступов, усиливающая концентрацию зарядов;
- резкий переход от плоской поверхности электрода к поверхности выступа, обеспечивающий дополнительную концентрацию зарядов.
Использование новых признаков, в совокупности с известными, и новых связей между ними обеспечивает достижение технического результата изобретения, а именно: повышение эффективности электрической очистки диэлектрических жидкостей и газов путем осаждения механических частиц загрязнения на электродах.
На фиг.1 представлен общий вид электроочистителя в разрезе с расположением выступов на электродах. На фиг.2 - два соседних электрода и вид на электрод со стороны расположения выступов, вид «а».
В предлагаемом способе используется свойство предметов концентрировать электрические заряды на своих острых участках [2] (фиг.2). И чем больше будет сконцентрировано этих зарядов на электроде, тем больше будет электрическое поле в межэлектродном пространстве, тем больший заряд получит частичка загрязнения, столкнувшаяся с этим электродом, тем большая вероятность встречи частиц загрязнения с электродом будет проявляться. В предлагаемом способе предлагается для концентрации зарядов использовать острые выступы с одной стороны электродов в виде конуса или иглы.
Электроочиститель 7 (фиг.1) состоит из корпуса 1, ограничительных пластин 2 по торцам пакета электродов, осадительных электродов 3, соседние из которых имеют разную полярность, диэлектрических перегородок 4, выполненных в виде цилиндрических столбиков (или любой другой формы), но обеспечивающих свободное протекание очищаемой жидкости (газа) между электродами, патрубков подвода 5 и отбора жидкости (газа) 6. Осадительные электроды 3 выполнены в виде круглых металлических пластин с отверстиями 10 у кромки пластины. С одной стороны электроды имеют выступы 9 в виде конуса или иглы, распределенные равномерно по всей площади электрода. Диэлектрические перегородки 4 размещаются между выступами 9. При сборке электроочистителя электроды располагаются так, чтобы у соседних электродов отверстия 10 были диаметрально противоположны. На верхней крышке располагается кран 8 для стравливания накапливающихся газов. Работает предлагаемый электроочиститель следующим образом. Через патрубок 5 очищаемая жидкость (газ) поступает внутрь корпуса 1. К электродам 3 предварительно подано высокое напряжение постоянной полярности. После патрубка 5 жидкость (газ) протекает через отверстия в нижней ограничительной пластине 2, далее, через отверстие в первом нижнем электроде, фиг.1 слева, жидкость (газ) попадает в первое межэлектродное пространство, а т.к. во втором снизу электроде отверстие расположено справа, то жидкость (газ) вынуждена течь в межэлектродном пространстве до этого отверстия, т.е., по сути, от боковой внутренней стенки корпуса слева до боковой стенки справа (диэлектрические перегородки этому не препятствуют. Кроме того, что жидкость (газ) при этом омывают поверхности электродов, они на своем пути встречаются с выступами 9, имеющими повышенную концентрацию электрических зарядов на своей поверхности и увеличивающими собой саму площадь электрода со стороны их нахождения. А так как количество электрических зарядов на острых выступах больше, по сравнению с плоской поверхностью электрода, то большее количество частиц загрязнения будет заряжаться этими зарядами. Выступы расположены с одной стороны электрода, чтобы сосредоточить в межэлектродном пространстве зарядку механических частиц одним знаком, а в следующем - их осадить на электрод. Выступы должны находиться от поверхности соседнего электрода на расстоянии «с», обеспечивающем отсутствие короткого замыкания. Также большее количество зарядов на выступах увеличивает электрическое поле, действующее на механические частицы загрязнения, заставляя их быстрее перемещаться. Кроме того, выступы расположены поперек потока жидкости (газа), что увеличивает вероятность встречи механических частиц с ними, т.е. с электродами, по сравнению с гладкой поверхностью. Все это в совокупности будет увеличивать количество заряжаемых и осаждающихся частиц загрязнений в первом межэлектродном пространстве за один переток через него определенного объема очищаемой жидкости (газа). Далее жидкость (газ) попадает через отверстие второго электрода (справа) во второе межэлектродное пространство, где выступы имеют другой знак заряда. Заряженные частицы на них и на электроде осаждаются, а незаряженные - заряжаются. И так происходит в каждом межэлектродном пространстве при движении жидкости (газа) через весь пакет электродов от входного патрубка 5 до выходного патрубка 6, через который очищенная жидкость вытекает из корпуса очистителя. Т.к. в каждом межэлектродном пространстве увеличивается количество осаждаемых механических частиц, то и, в целом, в очистителе она будет увеличиваться, т.е. эффективность очистки жидкости (газа) данным электроочистителем будет выше, чем у очистителя с гладкими поверхностями электродов.
Использование заявляемого изобретения позволяет значительно увеличить степень одноразовой очистки диэлектрических жидкостей и газов от механических примесей электроочистителями.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ №2385176 «Электрический очиститель диэлектрических жидкостей (и газов) с односторонним расположением отверстий в электродах».
2. Яворский В.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования. - М.: Наука, 1989. - С.203.