Обоснование конструктивных параметров электрофильтра-озонатора

Выводы. В участках с наиболее полным растворением графитных пластин формируется аустенито-мартенситная структура с твёрдостью до 8,0—9,5 ГПа. В участках с меньшей степенью растворения графита образуется мартенсито-сорбитная структура с твёрдостью 6,5 — 7,0 ГПа.

В зоне лазерного воздействия твердость чугунных наплавляемых деталей повышается в 3—4 раза, что обеспечивает значительное повышение износостойкости.

Литература

1. Александров В.Д., Шашков Д.П., Пищулин Д.Н. Лазерная обработка чугунных изделий // Вестник Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета). 2006. № 6. С. 28 — 35.

2. Гилев В.Г., Торсунов М.Ф., Морозов Е.А. Лазерное легирование чугуна нирезист ЧН16Д7ГХ подачей порошка ВТ-20 в зону оплавления // Металлообработка. 2016. № 5 (95). С. 25 - 30.

3. Chen Z.-K., Zhou T., Zhao R.-Y., Lu S.-C., Yang W.-S., Zhou H., Zhang H.-F. Improved fatigue wear resistance of gray cast iron by localized laser carburizing // Materials Science and Engineering: A. 2015. Т. 644. С. 1 - 9.

4. Токарев А.О. Улучшение триботехнических характеристик серого чугуна лазерной обработкой // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. № 1. С. 69 - 73.

5. Колмакова Т.Г., Иванов А.С. Применение газопорошковой лазерной наплавки в сельскохозяйственной технике // Теория и практика современной аграрной науки: сб. национал. (всерос.) науч. конф. Новосибирск: Новосибирский государственный аграрный университет, 2018. С. 182 — 185.

6. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 664 с.

7. Иванов А.С., Колмакова Т.Г. Исследование покрытий на стальных деталях сельскохозяйственной техники, нанесённых с помощью газопорошковой лазерной наплавки // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5(73). С. 172 — 176.

Обоснование конструктивных параметров электрофильтра-озонатора

Л.Н.Андреев, к.т.н., Е.А. Басуматорова, аспирантка, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Очистка и обеззараживание воздушной среды производственных помещений от аэрозольных (пылевых) частиц и микроорганизмов является обязательным условием нормального функционирования агропромышленного комплекса. Показатель заболеваемости, определённый микробиологическим загрязнением воздушной среды производственных помещений, в настоящее время остаётся на высоком проблемном уровне. Большое количество патогенных микроорганизмов передается воздушным и воздушно-капельным путём. Особенно критически эта проблема стоит в местах большого скопления людей и в крытых, мало вентилируемых помещениях, а также в помещениях с рециркуляцией воздуха. Основная задача процесса обеззараживания воздуха - предотвращение распространения заболеваний.

Наиболее опасным воздействием современного сельскохозяйственного производства на окружающую среду считается выброс загрязняющих веществ в атмосферу. При этом для получения качественной продукции предприятий АПК по переработке и хранению мяса, молока, яиц и т.д., а также для нормального функционирования лабораторий проверки качества продукции, ветеринарных лабораторий, аптек, лечебниц предъявляются повышенные требования к чистоте воздуха указанных помещений [1 — 3].

Принцип работы многих электрофильтров основан на использовании коронного разряда, одним из побочных продуктов которого является озон. Известно, что наличие озона в воздухе поме-

щения сверх предельно допустимой концентрации (ПДК) приводит к коррозии оборудования и отрицательному воздействию на людей и животных.

Сравнение технических характеристик фильтров, показало, что наиболее полно требованиям к установкам очистки и обеззараживания воздуха на предприятиях сельскохозяйственной продукции отвечает электрофильтр-озонатор.

Для высокоэффективной очистки и обеззараживания воздуха производственных помещений на предприятиях АПК разработан специальный мокрый однозонный электрофильтр. Разработана методика расчёта основных конструктивных параметров мокрого электрофильтра, в частности, формула перехода от длины осадительного электрода к радиусу осадительного электрода, а также обоснована скорость вращения осадительных электродов.

Цель исследования — повышение эффективности и снижение энергозатрат технологических процессов АПК за счёт высокоэффективной очистки рециркуляционного воздуха и одновременного насыщения его озоном.

Для достижения эффективной очистки воздуха и насыщения его озоном в электрофильтре-озонаторе, состоящем из корпуса с вентилятором, установленным в торцевой части корпуса, продувающим воздух через систему проволочных коро-нирующих электродов, получающих отрицательный потенциал от источника высокого напряжения, расположенных между заземлёнными осади-тельными электродами и представляющими собой металлические прямоугольные пластины, межэлектродное расстояние составляет 26 — 28 мм, расстояние между коронирующими электродами

составляет 43 — 45 мм. Такие параметры непосредственно оказывают большое влияние на результативность и эффективность электрофильтра-озонатора и его габаритные размеры [4].

Материалы, методы и результаты исследования. При постоянном объёме растёт начальное напряжение коронного разряда за счёт взаимного экранирования, а при расстоянии между коро-нирующими электродами — меньше 43 мм. Из-за результата воздействия этого фактора ток короны, а в соответствии с этим и эффективность электрофильтра-озонатора снижаются.

При расстоянии между коронирующими электродами более 45 мм уменьшается удельный объёмный ток, что приводит к необоснованному увеличению габаритных размеров электрофильтра-озонатора [5].

При повышение количества электродов и, следовательно, при уменьшении расстояния между коронирующими электродами, динамика увеличения тока и мощности со временем замедляется и при расстоянии между коронирующими электродами около 43 — 45 мм значения тока и мощности достигают своих наивысших значений. Последующее уменьшение расстояния между ко-ронирующими электродами ведёт к снижению этих показателей, что объясняется взаимным экранированием между коронирующими электродами.

Величина межэлектродного расстояния оказывает воздействие на надёжность работы и эффективность электрофильтра-озонатора. При межэлектродном расстоянии меньше чем 26 мм уменьшается надёжность работы электрофильтра-озонатора, увеличивается риск пробоя. Эффективность работы электрофильтра-озонатора при межэлектродном расстоянии больше 28 мм уменьшается. Диапазон 26 — 28 мм является рациональным с точки зрения соответствия надёжности и эффективности работы электрофильтра-озонатора [6, 7].

В основу действия данного электрофильтра-озонатора положен коронный разряд. Очищаемый воздух, проходя между коронирующими и осади-тельными электродами, попадает в поле коронного разряда, во внешней области которого присутствуют отрицательные ионы, которые создают в межэлектродном пространстве униполярный объемный заряд. Если в наружной области коронного разряда, занимающей преобладающую часть межэлектродного пространства, находятся твердые или жидкие частицы, то ионы из объёмного заряда, осаждаясь на поверхности этих частиц, сообщают им избыточный электрический заряд, т. е. происходит зарядка частиц. Затем под действием сил электрического поля заряженные частицы движутся в направлении, перпендикулярном потоку, и осаждаются на осадительных электродах, вследствие чего из очищаемого воздуха удаляются

частицы пыли и микроорганизмы. В свою очередь озон, образующийся при коронном разряде, окисляет вредно действующие газовые компоненты и различные микроорганизмы, затем очищенный от пыли, микроорганизмов и вредных компонентов воздух подаётся в помещение [8].

Для очистки воздуха в помещениях АПК с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды необходимо иметь электрофильтры с высокой степенью очистки от пыли и находящихся на пылевых частицах микроорганизмов, при этом генерирование озона в процессе работы фильтра должно быть оптимизировано.

Электрофильтр-озонатор содержит в себе две основные части. Верхняя часть состоит из коро-нирующих электродов и системы высоковольтных изоляторов. Нижняя часть состоит из ёмкости для жидкости и системы удаления шлама через сливной клапан. В качестве коронирующих электродов используются игольчатые электроды. Осадительные электроды выполнены в виде параллельных плоских дисков, вращающихся на валу электрофильтра с определённой скоростью, постоянно смачиваясь жидкостью в нижней части электрофильтра. Осаждение частиц аэрозоля из воздушного потока происходит в верхней части электрофильтра на покрытую тонким слоем жидкости поверхность осадительных электродов [2].

Корпус электрофильтра состоит из верхней и нижней частей (рис. 1). В верхней части электрофильтра находятся электроды коронирующие проволочные и электроды коронирующие игольчатые, разделённые между собой перегородкой. Осадительные электроды выполнены в виде параллельных плоских дисков, вращающихся на валу электрофильтра с определённой скоростью. В нижнюю часть электрофильтра помещена жидкость, омывающая осадительные электроды от осевшего аэрозоля. Заслонка, управляющая воздушным потоком, регулирует режимы работы мокрого однозонного электрофильтра [3, 9]

Отличительной особенностью является смена режимов работы с помощью заслонки 5 (рис. 2).

В результате добавления воздушной заслонки, распределяющей воздушные потоки, применения проволочных и игольчатых коронирую-щих электродов, оставляя систему осадительных электродов неизменой, происходит увеличение озоногенерирования. Это обеспечивает повышение эффективности очистки и обеззараживания воздуха при сохранении остальных характеристик электрофильтра.

Следовательно, можно сделать вывод, что у электрофильтров-озонаторов есть потенциал к повышению эффективности по обеззараживанию воздуха и очистке от вредных газов, эффективности очистки газов от микроорганизмов.

Применение данной конструкции с корони-рующими электродами проволочными и игольча-

Рис. 1 - Корпус электрофильтра: 1 - МЭФ верхняя часть; 2 - МЭФ нижняя часть;

3 - жидкость, омывающая осадительные электроды;

4 - мотор-редуктор вращения осадительных электродов; 5 - заслонка, управляющая вОоздушным потоком; 6 - перегородка; 7 - электроды осадительные; 8 -электроды коронирующие проволочные; 9 - электроды коронирующие игольчатые; 1О - изолятор

направление движения воздуха

Рис. 2 - Режимы работы МЭФ с функцией озонатора

тыми и заслонками для распределения воздушных потоков в электрофильтре-озонаторе позволит повысить эффективность очистки и обеззараживания воздуха помещения АПК. Это приведёт к уменьшению отрицательного воздействия вредных и опасных производственных факторов, которые воздействуют на продукцию и на работника в процессе производства сельхозпродукции [3].

Немаловажным является и повышение энергоэффективности АПК, возникающее за счёт значительного снижения выбросов тепловой энергии с вытяжным воздухом в окружающую среду при использовании системы частичной рециркуляции воздуха с его одновременной высокоэффективной очисткой и обеззараживанием с помощью электрофильтра-озонатора.

Вывод. Наиболее эффективными и перспективными устройствами для высокоэффективной очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха являются электрофильтры. Однако, учитывая особенности режима рециркуляции, встаёт вопрос о разработке специального электрофильтра-озонатора, обладающего возможностью непрерывной регенерацией осадительных электродов, а также высокой пылеёмкостью и характеризующегося большой эффективностью по очистке воздушного потока от микроорганизмов и вредных газов.

Литература

1. Андреев Л.Н., Юркин В.В. Мокрый однозонный электрофильтр-озонатор // Аграрная наука. 2017. № 12. С. 30 — 32.

2. Кирпичников И.В. Разработка и исследование электростатического фильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных малообъёмных помещениях: дис. ... канд. техн. наук. Челябинск: ЧГАУ, 2000. 137 с.

3. Мишагин В.Н. Методика определения эффективности систем очистки воздуха от микроорганизмов / В.Н. Мишагин, Л.Н. Андреев, И.Е. Сыромятов [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 5. С. 39 — 40.

4. Возмилов А.Г. Выделение озона двухзонным электрофильтром // Некоторые вопросы механизации и электрификации сельскохозяйственного производства // Труды ЧИМЭСХ. 1978. Вып. 134. С. 134 - 139.

5. Андреев Л. Н. Разработка и исследование мокрого одно-зонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений: дис... канд. техн. наук. Челябинск, 2010. 142 с.

6. Звездакова О.В. Совершенствование двухзонного электрофильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды: дис. канд. техн. наук. Челябинск, 2009. 164 с.

7. Возмилов А.Г., Астафьев Д.В., Матвеев С.Д. Результаты лабораторных исследований коронноразрядного озонатора-электрофильтра // Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе: сб. трудов междунар. науч.-практич. конф. Алматы, 2008. Т. 2. С. 188 - 191.

8. Пат. № 2008117629/22 Электрофильтр-озонатор; РФ / Андреев Л.Н. и др. Заявл. 04.05.2008; опубл. 10.11.2008. Бюл. № 31.

9. Возмилов А.Г., Андреев Л.Н. Расчёт эффективности мокрого электрофильтра по очистке воздуха от вредных газов // Проблемы инновационного и конкурентоспособного развития агроинженерной науки на современном этапе: сб. трудов междунар. науч.-практич. конф. Алматы, 2008. С. 225 — 229.