МИКРОЭЛЕКТРОЛИЗНОЕ УСТРОЙСТВО

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая полезная модель относится к области обработки воды, в частности к микроэлектролизному устройству для обработки циркулирующей охлаждающей воды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В существующем в промышленности способе обработки циркулирующей воды для предотвращения отложения в трубопроводах ионов кальция в циркулирующую воду добавляют химические вещества (например, ингибитор образования отложений, ингибитор коррозии и т.д.), тем самым, устраняя проблемы, например, образования отложений и коррозии в трубопроводах с циркулирующей водой. Этот способ предполагает применение большого количества химических веществ, что приводит к загрязнению окружающей среды, особенно к эвтрофикации воды.
Таким образом, для решения этой проблемы специалисты в данной области техники должны предложить новое микроэлектролизное устройство.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для преодоления вышеуказанных недостатков одной из задач полезной модели является создание нового микроэлектролизного устройства.
Предложены следующие технические схемы полезной модели:
Микроэлектролизное устройство содержит анодный узел, катодный узел, монтажный желоб и узел для удаления отложений, причем аноды анодного узла и катоды катодного узла расположены на монтажном желобе в шахматном порядке;
причем узел для удаления отложений расположен на монтажном желобе.
При этом монтажный желоб содержит первый прямоугольный фланец, второй прямоугольный фланец, первый элемент желоба, второй элемент желоба, впускной трубопровод и выпускной трубопровод; причем первый прямоугольный фланец, второй прямоугольный фланец, первый элемент желоба и второй элемент желоба образуют раму монтажного желоба; два конца первого элемента желоба закреплены, соответственно, на первом прямоугольном фланце и на втором прямоугольном фланце, и два конца второго элемента желоба закреплены, соответственно, на первом прямоугольном фланце и на втором прямоугольном фланце; а впускной трубопровод и выпускной трубопровод расположены симметрично, один из которых закреплен на первом элементе желоба, а другой закреплен на втором элементе желоба.
Предпочтительно анодный узел содержит анодную стальную пластину, титановую пластину, множество анодных пластин, клеммную панель анода и направляющие рейки; причем анодная стальная пластина расположена параллельно по отношению к титановой пластине и жестко соединена с ней; множество анодных пластин закреплено на титановой пластине; направляющие рейки расположены на верхних поверхностях и на нижних поверхностях анодных пластин; анодные пластины из множества анодных пластин параллельны друг другу; клеммная панель анода закреплена на анодной стальной пластине; и анодная пластина перпендикулярна к титановой пластине.
Предпочтительно катодный узел содержит катодную стальную пластину, множество катодных пластин и клеммную панель катода; причем катодные пластины вертикально закреплены на катодной стальной пластине; клеммная панель катода закреплена на катодной стальной пластине; катодные пластины из множества катодных пластин параллельны друг другу; и катодные пластины перпендикулярны к катодной стальной пластине.
Предпочтительно межэлектродное расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной составляет менее 50 мм.
Причем узел для удаления отложений представляет собой скребок, выполненный с возможностью очистки отложений на анодном узле.
Предпочтительно микроэлектролизное устройство дополнительно содержит цилиндр, жестко соединенный с катодным узлом; причем цилиндр прижимает и фиксирует катодный узел на раме монтажного желоба, а также выполнен с возможностью приведения катодного узла в движение.
Предпочтительно катодный узел и анодный узел, соответственно, изолированы от рамы монтажного желоба и герметизированы по отношению к ней.
При этом узел для удаления отложений содержит ультразвуковые излучатели.
Положительные эффекты настоящей полезной модели заключаются в следующем:
(1) Согласно микроэлектролизному устройству по настоящей полезной модели в системе обработки циркулирующей охлаждающей воды применена технология электролиза, при этом во время осуществления обработки нет необходимости в добавлении каких-либо химических веществ; требуются низкие капиталовложения, операции просты, и исключены экологические проблемы, связанные с применением химических веществ.
(2) Электролизная ячейка по настоящей полезной модели имеет прямоугольную форму и по сравнению с круглой ячейкой имеет большую площадь катода на единицу объема и занимает меньше места при условии того же количества отложений.
(3) В настоящей полезной модели катодный узел, который содержит катодные пластины и катодную стальную пластину, выполнен из нержавеющей стали или углеродистой стали. Боковая пластина анодного узла представляет собой пластину из углеродистой стали или пластину из нержавеющей стали, при этом титановая пластина закреплена на внутренней стенке боковой пластины. Анодные пластины представляют собой коррозионно-стойкие титановые пластины. Поскольку сложно приварить титановую пластину к пластине из нержавеющей стали или к пластине из углеродистой стали, внутренняя стенка боковой пластины содержит титановую пластину, и, таким образом, анодные пластины, изготовленные из титана, легче приварить и прикрепить к титановой пластине, закрепленной на боковой пластине. Альтернативно, анодная пластина представляет собой анодную титановую сетку с большим количеством образованных в ней отверстий или, для лучшей коррозионной устойчивости, анодная пластина представляет собой титановую пластину или титановую сетку, покрытую оксидами, например оксидом рутения и т.д. Направляющие рейки расположены, соответственно, на верхних поверхностях и на нижних поверхностях анодных пластин, позволяя разнести закрепленные катодную пластину и анодную пластину, обеспечивая параллельность катодных пластин и анодных пластин друг другу и обеспечивая неизменность расстояния между электродами при длительном воздействии потока воды и электролиза.
(4) Микроэлектролизное устройство по настоящей полезной модели имеет простую конструкцию, а скребок узла для удаления отложений и ультразвуковые волны, генерируемые узлом для удаления отложений, позволяют достичь существенного эффекта удаления отложений. В случае применения скребка для удаления отложений эффективность удаления отложений достигает более чем 80%; при удалении отложений с помощью ультразвуковых волн, если толщина отложений составляет менее 30 мм, эффективность удаления отложений после 30-минутной процедуры удаления отложений достигает более чем 80%.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлен общий схематический вид микроэлектролизного устройства согласно настоящей полезной модели;
На фиг. 2 представлен схематический вид спереди, иллюстрирующий монтажный желоб микроэлектролизного устройства по фиг. 1;
На фиг. 3 представлен схематический вид сбоку монтажного желоба по фиг. 2;
На фиг. 4 представлен схематический вид спереди анодного узла микроэлектролизного устройства по фиг. 1;
На фиг. 5 представлен схематический вид сбоку анодного узла по фиг. 4;
На фиг. 6 представлен схематический вид спереди, иллюстрирующий катодный узел микроэлектролизного устройства по фиг. 1;
На фиг. 7 представлен схематический вид сбоку катодного узла по фиг. 6;
На фиг. 8 представлен общий схематический вид скребка согласно настоящей полезной модели, приведенный в качестве примера;
На фиг. 9 представлен общий схематический вид встроенного устройства для обработки воды;
На фиг. 10 и 11 представлены графики кривых согласно варианту 1 осуществления.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для облегчения понимания задач, технических схем и преимуществ микроэлектролизного устройства и способа управления им, встроенного устройства для обработки воды и способа обработки циркулирующей охлаждающей воды настоящая полезная модель далее описана более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи и варианты осуществления.
Следует отметить, что различные варианты осуществления и их признаки могут быть объединены друг с другом при условии отсутствия конфликта между ними.
В настоящей полезной модели со ссылкой на фиг. 1-7 описано микроэлектролизное устройство 1, которое в основном применяют для обработки циркулирующей охлаждающей воды, содержащее анодный узел 100, катодный узел 200, монтажный желоб 300 и узел для удаления отложений, в котором аноды анодного узла 100 и катоды катодного узла 200 расположены в монтажном желобе 300 в шахматном порядке, а узел для удаления отложений расположен на катодном узле, анодном узле или монтажном желобе.
В этом варианте осуществления в микроэлектролизном устройстве технологию электролиза главным образом применяют для обработки циркулирующей охлаждающей воды, причем электрическое поле создают между анодным узлом и катодным узлом таким образом, что находящиеся в циркулирующей охлаждающей воде ионы, образующие отложения, осаждают на катодный узел путем электролиза. Когда толщина накопленных отложений достигает определенной величины, отложения удаляют с помощью узла для удаления отложений, и микроэлектролизное устройство может быть применено снова. В соответствии с настоящей полезной моделью микроэлектролизное устройство для обработки циркулирующей охлаждающей воды начинает работать сразу после подачи питания, без необходимости добавления во время обработки какого-либо химического вещества. Микроэлектролизное устройство подходит для воды с различной жесткостью, удобно в эксплуатации, имеет низкую стоимость и не загрязняет окружающую среду. Микроэлектролизное устройство согласно настоящей полезной модели подходит для различных вариантов применения, в которых ионы (которые могут быть осаждены путем электролиза, например, кальций, магний и т.д.) необходимо удалить из воды.
Предпочтительно, в качестве одного из вариантов осуществления полезной модели, согласно фиг. 2 и 3 в этом варианте осуществления монтажный желоб 300 содержит первый прямоугольный фланец 301, второй прямоугольный фланец 302, первый элемент 303 желоба, второй элемент 304 желоба, впускной трубопровод 305 и выпускной трубопровод 306. Первый прямоугольный фланец 301, второй прямоугольный фланец 302, первый элемент 303 желоба и второй элемент 304 желоба образуют раму монтажного желоба 300. Два конца первого элемента 303 желоба закреплены, соответственно, на первом прямоугольном фланце 301 и на втором прямоугольном фланце 302, и два конца второго элемента 304 желоба закреплены, соответственно, на первом прямоугольном фланце 301 и на втором прямоугольном фланце 302. Впускной трубопровод 305 и выпускной трубопровод 306 расположены симметрично, один из них закреплен на первом элементе 303 желоба, а другой закреплен на втором элементе 304 желоба. В данном варианте осуществления в нижней части монтажного желоба дополнительно предусмотрено выпускное отверстие 307 для жидких отходов. Когда микроэлектролизное устройство работает, выпускное отверстие для жидких отходов закрыто. В этом варианте осуществления рама монтажного желоба выполнена прямоугольной для удобства ее изготовления, но рама может иметь любую другую форму в соответствии с фактическими потребностями при условии ее соответствия катодному узлу и анодному узлу. В этом варианте осуществления первый элемент желоба и второй элемент желоба могут быть закреплены на первом фланце или на втором фланце с помощью сварки или привинчивания, предпочтительно с помощью сварки. Впускной трубопровод и выпускной трубопровод в этом варианте осуществления предпочтительно выполнены в форме воронки.
Предпочтительно, согласно фиг. 4 и 5, в качестве одного из вариантов осуществления анодный узел 100 содержит анодную стальную пластину 101, титановую пластину 102, множество анодных пластин 103, клеммную панель 104 анода и направляющие рейки 105. Анодная стальная пластина 101 расположена параллельно титановой пластине 102 и жестко соединена с ней с помощью резьбовых болтов, множество анодных пластин 103 закреплено к титановой пластине 102 с помощью сварки, направляющие рейки 105 расположены на верхних поверхностях и на нижних поверхностях анодных пластин 103, множество анодных пластин 103 параллельны друг другу, а клеммная панель 104 анода закреплена к анодной стальной пластине 101 со стороны, противоположной титановой пластине 102. В этом варианте осуществления направляющие рейки 105 могут быть закреплены на анодных пластинах резьбовыми болтами.
Предпочтительно расстояние по вертикали между двумя соседними анодными пластинами составляет от 10 мм до 80 мм, предпочтительно 23 мм.
Предпочтительно анодные пластины 103 перпендикулярны титановой пластине 102 или расположены под углом к ней. Предпочтительно анодные пластины перпендикулярны титановой пластине для удобства изготовления и для возможности надежного закрепления.
Предпочтительно в качестве одного из вариантов осуществления согласно фиг. 6 и 7 катодный узел 200 содержит катодную стальную пластину 201, множество катодных пластин 202 и клеммную панель 203 катода. Катодные пластины 202 вертикально закреплены на катодной стальной пластине 201 с помощью сварки, клеммная панель 203 катода закреплена на катодной стальной пластине 201, причем множество катодных пластин 202 параллельны друг другу. В этом варианте осуществления катодная стальная пластина и катодные пластины скреплены между собой с помощью сварки, а клеммная панель катода приварена на катодной стальной пластине.
Предпочтительно расстояние по вертикали между двумя соседними катодными пластинами 202 составляет от 10 мм до 80 мм, предпочтительно 21 мм.
Предпочтительно катодные пластины 202 перпендикулярны катодной стальной пластине 201 или расположены под углом к ней. Предпочтительно катодные пластины перпендикулярны катодной стальной пластине.
При сборке анодного узла и катодного узла в монтажном желобе образуется полый герметичный контейнер. В этом варианте осуществления контейнер имеет форму куба. После сборки анодные пластины 103 и катодные пластины 102 могут быть установлены параллельно. Существуют два варианта реализации: в одном варианте реализации анодные пластины расположены перпендикулярно титановой пластине, а катодные пластины расположены перпендикулярно катодной стальной пластине; в другом варианте реализации направления наклона анодных пластин и катодных пластин одинаковы.
Анодные пластины 103 и катодные пластины 202 могут быть расположены в шахматном порядке, но в этом случае они не должны соприкасаться друг с другом. Существуют три варианта реализации: в первом варианте реализации анодные пластины расположены под углом по отношению к титановой пластине, а катодные пластины перпендикулярны катодной стальной пластине; во втором варианте реализации анодные пластины перпендикулярны титановой пластине, а катодные пластины расположены под углом по отношению к катодной стальной пластине; в третьем варианте реализации анодные пластины расположены под углом по отношению к титановой пластине, а катодные пластины расположены под углом по отношению к катодной стальной пластине. И в третьем варианте реализации анодные пластины и катодные пластины не должны соприкасаться друг с другом.
Предпочтительно в микроэлектролизном устройстве по этому варианту осуществления расстояние между концами анодных пластин 103 и катодной стальной пластины 201 составляет от 5 мм до 20 мм. или расстояние между концами катодных пластин 202 и титановой пластины 102 составляет от 5 мм до 20 мм, предпочтительно 10 мм.
Предпочтительно межэлектродное расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной составляет менее 50 мм, предпочтительно 10 мм. В этом варианте осуществления, когда межэлектродное расстояние, а именно расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной, составляет более 50 мм, для выполнения тех же требований по удалению отложений потребуется больше электроэнергии; а если расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной слишком мало, потребуется часто удалять отложения; таким образом, расстояние по вертикали между соседними анодной пластиной и катодной пластиной предпочтительно расположено в диапазоне от 10 мм до 50 мм.
Предпочтительно в нижней части микроэлектролизного устройства дополнительно предусматривают выпускное отверстие для жидких отходов, предпочтительно выпускной трубопровод для жидких отходов, для выпуска жидких отходов, образуемых при вымывании отложений, удаленных с помощью устройства для удаления отложений. Трубопровод для выпуска жидких отходов может быть расположен на монтажном желобе, на катодном узле или на анодном узле, при условии, что трубопровод для выпуска жидких отходов расположен в нижней части микроэлектролизного устройства таким образом, чтобы жидкие отходы, образуемые при вымывании отложений, могли стекать под действием силы тяжести.
Предпочтительно в качестве предпочтительной реализации в этом варианте осуществления полезной модели узел для удаления отложений представляет собой скребок 400. В этом варианте осуществления скребок может быть закреплен на монтажном желобе или на катодном узле, при условии, что он способен удалять отложения с катодного узла. Согласно фиг. 8 в этом варианте осуществления полезной модели скребок имеет форму бруска, причем общая форма скребка соответствует форме катодной стальной пластины. Скребок имеет сквозные отверстия 410, а положение, количество и форма сквозных отверстий 410 соответствуют положению, количеству и форме катодных пластин. Во время установки скребок 400 закрепляют на катодной части микроэлектролизного устройства, благодаря чему катодные пластины 202 проходят через сквозные отверстия 410 в скребке 400 таким образом, что, когда катодные пластины 202 вытаскивают, слой отложений может быть соскоблен с катодных пластин скребком 400, который остается неподвижным. Или скребок выполняют в виде полосы, чтобы им можно было управлять, перемещая вдоль катодных пластин.
Следует отметить, что в данном варианте осуществления полезной модели катодный узел может быть жестко соединен с монтажным желобом, скребок может быть расположен внутри полого контейнера, образованного анодным узлом, катодным узлом и монтажным желобом, в котором скребок соприкасается с катодной пластиной. Система управления может быть выполнена с возможностью управления работой скребка; когда система управления определяет выполнение условия для удаления отложений, она отдает команду скребку начать соскребать слой отложений с катодных пластин. В этом случае выпускное отверстие для жидких отходов должно быть расположено в нижней части микроэлектролизного устройства и удаление отложений может быть реализовано без необходимости выведения катодного узла.
Предпочтительно и в качестве предпочтительного варианта осуществления полезной модели согласно фиг. 1 микроэлектролизное устройство дополнительно содержит цилиндр 700, причем цилиндр 700 жестко соединен с катодной стальной пластиной 201 катодного узла 200, причем цилиндр 700 прижимает и фиксирует катодный узел 200 на раме монтажного желоба 300, причем цилиндр 700 может приводить катодный узел 200 в движение. В этом варианте осуществления катодный узел разъемно соединен с монтажным желобом, причем катодный узел с помощью цилиндра может быть прижат и зафиксирован на монтажном желобе или может быть выведен для удаления отложений. Цилиндр применяют главным образом для удаления отложений, причем, когда цилиндр приводит катодный узел в движение, скребок соприкасается с катодными пластинами и соскребает отложения с поверхностей катодных пластин.
Предпочтительно, чтобы избежать утечки воды и обеспечить надежную герметизацию, в этом варианте осуществления первую герметизирующую прокладку 500 располагают между анодным узлом и рамой монтажного желоба, а вторую герметизирующую прокладку 600 располагают между катодным узлом и рамой монтажного желоба.
Предпочтительно и в качестве предпочтительного варианта осуществления полезной модели узел для удаления отложений содержит ультразвуковые излучатели; причем ультразвуковые излучатели предпочтительно расположены на анодном узле и/или на катодном узле. Ультразвуковые излучатели могут быть расположены как на анодном узле, так и на катодном узле, при условии, что генерируемые ультразвуковые волны направлены параллельно катодным пластинам.
Предпочтительно в этом варианте осуществления полезной модели катодная стальная пластина катодного узла содержит желоба (канавки), а ультразвуковые излучатели расположены в этих желобах (канавках). В этом варианте осуществления ультразвуковые излучатели расположены на катодной стальной пластине, что определяется фактическими условиями микроэлектролизной ячейки, поскольку, как правило, анодная стальная пластина содержит резьбовые болты, которые могут влиять на ультразвуковые излучатели и затруднять их установку. Поэтому, в этом варианте осуществления полезной модели ультразвуковые излучатели предпочтительно расположены на катодной стальной пластине. Конкретная реализация выглядит следующим образом: на катодной стальной пластине делают желоба, вваривают ультразвуковые излучатели в желоба и герметизируют желоба крышками, что позволяет избежать коррозии и продлевает срок службы ультразвуковых излучателей.
Предпочтительно для уменьшения глубины проникновения ультразвуковых волн, когда излучатели установлены в желобе, расстояние между передними концами излучателей и нижними частями желобов, т.е. расстояние по вертикали между ультразвуковыми излучателями и катодными пластинами, составляет от 2 мм до 3,5 мм, предпочтительно не более 3 мм. Когда ультразвуковые излучатели генерируют ультразвуковые волны, эти ультразвуковые волны проходят через нижнюю часть желобов, и, таким образом, слой отложений на катодных пластинах в циркулирующей воде отделяется из-за специфического воздействия ультразвуковых волн, благодаря чему происходит очистка от отложений.
Предпочтительно частота ультразвуковых излучателей составляет от 20 кГц до 60 кГц.
Количество ультразвуковых излучателей определяется количеством катодных пластин, и причем ультразвуковые излучатели могут быть расположены равномерно на катодной стальной пластине. Предпочтительно ультразвуковые излучатели расположены параллельно катодным пластинам, т.е. множество ультразвуковых излучателей расположено в колонну, причем количество колонн ультразвуковых излучателей равно количеству колонн катодных пластин, и причем колонны ультразвуковых излучателей установлены на одной линии с катодными пластинами. Кроме того, следует предусмотреть ультразвуковой источник питания и другое оборудование. Когда необходимо удалить отложения, включают ультразвуковой источник питания и между ультразвуковыми излучателями генерируются ультразвуковые волны. Поскольку частота вибрации катодной пластины отличается от частоты вибрации слоя отложений, слой отложений отделяется от катодной пластины. Когда удаление отложений завершено, открывают выпускной клапан жидких отходов, затем отделившийся слой отложений выпускают вместе с циркулирующей водой, оставшейся в микроэлектролизном устройстве, через выпускное отверстие для жидких отходов в нижней части микроэлектролизного устройства.
Следует отметить, что узел для удаления отложений может представлять собой любое физическое или биологическое устройство для удаления отложений, при условии, что оно может быть применено в сочетании с микроэлектролизным устройством по настоящей полезной модели.
Настоящее раскрытие также предусматривает способ управления микроэлектролизным устройством по любому из описанных выше вариантов осуществления, согласно которому, когда выполнено условие удаления отложений, прекращают работу микроэлектролизного устройства и осуществляют автономное удаление отложений в микроэлектролизном устройстве.
Условие удаления отложений состоит в том, что толщина отложений на катодных пластинах катодного узла превышает 60% от межэлектродного расстояния между соседними анодной пластиной и катодной пластиной или в том, что комплексный коэффициент К концентрации циркулирующей воды отклоняется от допустимого диапазона на величину 8±4, или в том, что перепад ΔР давления в трубопроводе микроэлектролизного устройства превышает 10 кПа, или в том, что напряжение V на ячейке микроэлектролизного устройства повышается более чем на 500 мВ. Если какое-либо одно из вышеуказанных четырех условий выполнено, микроэлектролизное устройство переходит к автономному этапу удаления отложений. Если в качестве параметра применяют толщину отложений, толщина отложений не должна превышать более чем в 0,6 раз расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной, таким образом, устройство переходит к автономному этапу удаления отложений, если толщина отложений больше, чем в 0,6 раз превышает расстояние между соседними анодной пластиной и катодной пластиной. Как правило, если толщина отложений на катодных пластинах катодного узла превышает 30 мм, устройство переходит к автономному этапу удаления отложений.
Причем автономный этап удаления отложений в частности включает: во-первых, отключение источника питания микроэлектролизной ячейки; затем ручное, полуавтоматическое или автоматическое закрытие впускного клапана циркулирующей воды и выпускного клапана пресной воды; включение и запуск узла для удаления отложений микроэлектролизного устройства на (Т2) минут; открытие выпускного клапана для жидких отходов, когда узел для удаления отложений прекращает свою работу; выпуск жидкости в течение (Т4) секунд; открытие впускного клапана промывочной воды (т.е. выпускного клапана пресной воды в этом варианте осуществления полезной модели) и промывание в течение (Т5) секунд; закрытие выпускного клапана жидких отходов. Теперь удаление отложений из микроэлектролизного устройства завершено, и устройство переходит в состояние ожидания.
Соответственно, согласно фиг. 9 настоящее раскрытие также включает встроенное устройство для обработки воды содержащее электролизное устройство 1, согласно любому из вариантов осуществления полезной модели; причем встроенное устройство для обработки воды дополнительно содержит источник 2 питания, систему управления, клапаны и детектор. Источник 2 питания выполнен с возможностью подачи питания на микроэлектролизное устройство; система управления электрически соединена с клапанами и детектором, соответственно, для управления открытием и закрытием клапанов на основании сигналов, принятых от детектора; впускной трубопровод микроэлектролизного устройства 1 соединен с впускным трубопроводом 3 циркулирующей воды; выпускной трубопровод микроэлектролизного устройства 1 соединен с выпускным трубопроводом 4 пресной воды.
Предпочтительно детектор содержит устройство 5 для определения количества отложений, которое выполнено с возможностью определения количества отложений на катодных пластинах микроэлектролизного устройства. Причем устройство для определения количества отложений электрически соединено с катодными пластинами.
Предпочтительно детектор содержит устройство 6 для определения комплексного коэффициента концентрации, которое выполнено с возможностью определения комплексного коэффициента концентрации циркулирующей воды.
Предпочтительно детектор содержит устройство 7 для определения давления в трубопроводе, которое выполнено с возможностью определения давления в трубопроводе встроенного устройства для обработки воды.
Предпочтительно детектор содержит устройство 8 для определения напряжения на ячейке, которое выполнено с возможностью определения напряжения на ячейке микроэлектролизного устройства.
Следует отметить, что детектор может содержать любое одно или большее количество устройств для определения количества отложений, устройств для определения комплексного коэффициента концентрации, устройств для определения давления в трубопроводе и устройств для определения напряжения на ячейке. Если значения параметров, определенные детектором, соответствуют условию удаления отложений, микроэлектролизное устройство переходит к автономному этапу удаления отложений.
Система управления может управлять микроэлектролизным устройством в нормальном режиме функционирования или переводить его в режим автономного удаления отложений в зависимости от полученных детектором результатов, а также управлять открытием и закрытием соответствующих клапанов при эксплуатации микроэлектролизного устройства или при его переводе на этап автономного удаления отложений.
Предпочтительно клапаны включают впускной клапан 9 циркулирующей воды, выпускной клапан 10 пресной воды и выпускной клапан 11 для жидких отходов;
причем впускной клапан 9 циркулирующей воды установлен на впускной трубопровод 3 циркулирующей воды, выпускной клапан 10 пресной воды установлен на выпускной трубопровод 4 пресной воды, впускной клапан промывочной воды установлен на впускной трубопровод промывочной воды, выпускной клапан 11 для жидких отходов установлен на выпускной трубопровод 12 для жидких отходов. В этом варианте осуществления полезной модели выпуск пресной воды применяют в качестве впуска промывочной воды для упрощения конструкции технологических трубопроводов.
Предпочтительно система управления дополнительно содержит устройство для определения уровня жидкости, которое выполнено с возможностью определения уровня жидкости в микроэлектролизном устройстве.
Предпочтительно впускной трубопровод циркулирующей воды содержит счетчик воды для определения количества воды и расходомер для определения мгновенного расхода.
Предпочтительно встроенное устройство для обработки воды дополнительно содержит электролитический впускной фильтр, а циркулирующая вода поступает в микроэлектролизное устройство после обработки в электролитическом впускном фильтре. Электролитический впускной фильтр, применяемый в этом варианте осуществления полезной модели, выполнен с возможностью удаления крупных примесей и хлопьев из циркулирующей воды путем фильтрации, что продлевает время промывки микроэлектролизного устройства и, таким образом, продлевает срок службы устройства. Альтернативно, насос циркулирующей воды и бак для хранения воды имеют также перепускное соединение, что главным образом связано с тем аспектом, что, когда микроэлектролизное устройство прекращает свою работу и его необходимо очистить от отложений, циркулирующая вода может непосредственно возвращаться в бак для хранения воды без необходимости прохождения через микроэлектролизное устройство.
Предпочтительно встроенное устройство для обработки воды выполнено в целом с возможностью перемещения и дополнительно содержит основание, источник питания, систему управления, клапаны и детектор, которые установлены на основании. В этом варианте осуществления полезной модели основание изготовлено из стального швеллера и стальных пластин и не только может служить опорой для соответствующих устройств, но и применимо для подъема.
Предпочтительно встроенное устройство для обработки воды дополнительно содержит стенд для испытания образца. Предпочтительно во встроенном устройстве для обработки воды по этому варианту осуществления полезной модели, когда связанные узлы надлежащим образом расположены и собраны, с внешним источником циркулирующей охлаждающей воды соединены только впуск циркулирующей воды, выпуск циркулирующей воды и возвратное отверстие водяного насоса. Встроенное устройство для обработки воды может быть приведено в действие сразу после выполнения соединений стыков трубопроводов и подключения к внешнему источнику питания. Устройство занимает небольшую площадь и удобно в применении.
Настоящее раскрытие также предусматривает способ обработки циркулирующей охлаждающей воды, в котором применяют микроэлектролизное устройство по любому из вариантов осуществления;
при применении микроэлектролизного устройства клеммную панель 104 анода и клеммную панель 203 катода подключают, соответственно, к положительному электроду и отрицательному электроду источника питания; в этот момент циркулирующая охлаждающая вода поступает в микроэлектролизное устройство, после осуществления электролиза в микроэлектролизном устройстве циркулирующая охлаждающая вода вытекает из микроэлектролизного устройства; после определенного периода применения на поверхностях катодных пластин катодного узла накапливаются отложения определенной толщины; затем останавливают работу микроэлектролизного устройства и переводят его в режим удаления отложений; после очистки микроэлектролизного устройства от отложений его снова запускают. При эксплуатации впускной узел 800 устройства циркулирующей охлаждающей воды соединен с впускным трубопроводом 305 монтажного желоба; циркулирующая охлаждающая вода поступает в микроэлектролизное устройство через впускной трубопровод; после осуществления электролиза циркулирующая охлаждающая вода вытекает из выпускного трубопровода монтажного желоба. Когда микроэлектролизное устройство необходимо очистить от отложений, прекращают работу микроэлектролизного устройства, открывают выпускное отверстие 307 для жидких отходов и вытаскивают катодный узел с помощью цилиндра; когда катодный узел вытащен, соскабливают с помощью скребка отложения с поверхностей катодных пластин, и выпускают отложения через выпускное отверстие для жидких отходов; после этого цилиндр возвращают в сжатое положение. После того, как микроэлектролизное устройство промыто циркулирующей водой, оно может работать снова. Альтернативно, прекращают работу микроэлектролизного устройства, закрывают впускной клапан циркулирующей охлаждающей воды и выпускной клапан пресной воды; затем электролизную ячейку заполняют циркулирующей водой, и включают ультразвуковые излучатели для ультразвуковой очистки от отложений; после завершения удаления отложений открывают выпускное отверстие 307 для жидких отходов и выпускают выпавшие в электролизной ячейке отложения вместе с циркулирующей водой.
Предпочтительно микроэлектролизное устройство питается от источника питания постоянного тока, т.е. во время обработки воды ток в микроэлектролизном устройстве остается неизменным.
2
2
Предпочтительно плотность электрического тока в микроэлектролизном устройстве составляет от 10 А/м до 50 А/м; расход циркулирующей охлаждающей воды через микроэлектролизное устройство составляет от 0,02 м/с до 0,2 м/с, а направление течения воды перпендикулярно направлению электрического поля, создаваемого микроэлектролизным устройством.
Вариант 1 осуществления
Миниатюризированное микроэлектролизное устройство для испытания изготовлено с размером анода: 50 мм × 100 мм и размером катода: 50 мм × 100 мм; электроды соединяют параллельно; а расстояние между катодом и анодом составляет 10 мм. Электролит получают из водопроводной воды, качество этой воды описано в таблице 1. Расход устанавливают на уровне 2,5 л/мин и проводят испытание при комнатной температуре для изучения зависимости между временем образования отложений и количеством отложений при одной и той же плотности тока.
2
При плотности тока в 10 А/м испытания образования отложений выполняют на двух катодах в одной и той же группе в течение, соответственно, 24 ч, 48 ч, 72 ч, 96 ч и 120 ч. В каждом испытании определяют массу отложений и записывают каждое соответствующее значение напряжения. Как показано на фиг. 10 и 11: а) количество отложений увеличивается со временем, но количество и время связаны нелинейной зависимостью; с течением времени образование отложений замедляется; b) с увеличением времени образования отложений значение напряжения постоянно повышается, все быстрее и быстрее.
Как видно из приведенных выше испытаний, повышение амплитуды напряжения на ячейке микроэлектролизного устройства может быть выбрано в качестве условия удаления отложений, т.к. условие удаления отложений состоит в повышении напряжения V на ячейке микроэлектролизного устройства более, чем на 500 мВ. Этот способ применим для реальных вариантов применения.
Вариант 2 осуществления
Применяют миниатюризированное устройство для мойки ультразвуком участка электрода, причем устройство для мойки ультразвуком имеет мощность передачи ультразвука 600 Вт, мощность нагрева жидкости 500 Вт и частоту ультразвука 40 кГц. Воду нагревают до 50°С, на катодах в воде в течение 72 ч происходит отложение, как и в варианте 1 осуществления; включают выключатель передачи ультразвука, слой отложений отделяется от катодных пластин, записывают время. После завершения удаления отложений определяют их массу.
Как видно из таблицы 2, наилучшего эффекта удаления отложений достигают при температуре воды 50°С и мощности передачи ультразвукового излучения 600 Вт.
Вариант 3 осуществления
2
Изготавливают микроэлектролизное устройство. Микроэлектролизное устройство содержит анодный узел, монтажный желоб, катодный узел, впускной трубопровод для жидкости и выпускной трубопровод для жидкости, причем площадь катода составляет 0,0704 м, а катодный узел и анодный узел установлены, соответственно, на первый фланец и на второй фланец. Впускной трубопровод для жидкости расположен на нижней части электролизной камеры, которая образована первым фланцем, вторым фланцем, первым элементом желоба и вторым элементом желоба; выпускной трубопровод для жидкости расположен на верхней части электролизной камеры; а ультразвуковые излучатели установлены в желоба на катодной стальной пластине. Нижняя толщина желобов, т.е. расстояние между нижней частью желобов и стыками катодных пластин и катодной стальной пластины составляет 3 мм. Когда микроэлектролизное устройство работает в течение определенного периода времени, поверхность катода покрывается слоем отложений толщиной в 1 мм, затем включается узел для удаления отложений для ультразвуковой очистки от отложений. Вышеуказанный способ, в частности, включает следующие этапы: во-первых, отключение источника питания микроэлектролизной ячейки; полностью автоматическое закрытие впускного клапана циркулирующей воды и выпускного клапана пресной воды; включение ультразвукового генератора и запуск излучения ультразвуковых волн. Мощность излучения ультразвуковых волн составляет 100 Вт, а частота ультразвуковых волн составляет 28 кГц. Отложения непрерывно подвергают вибрации и вымывают, и они постепенно отделяются и опадают с поверхности катода. Можно наблюдать, что отложения скапливаются в нижней части ячейки в виде хлопьев, а вода становится молочно-белой из-за наличия в ней микрочастиц отложений. Через тридцать минут останавливают узел для удаления отложений, т.е. выключают источник питания ультразвукового генератора; открывают выпускной клапан для жидких отходов и выпускают жидкость в течение 10 секунд; открывают впускной клапан промывочной воды, т.е. выпускной клапан пресной воды; осуществляют промывание жидкостью в течение 30 секунд; и закрывают выпускной клапан для жидких отходов. Теперь удаление отложений из микроэлектролизного устройства завершено и микроэлектролизное устройство переходит в состояние ожидания. Металлические поверхности катодных пластин по существу освобождаются от отложений после ультразвукового удаления отложений, эффективность которого составляет около 88%.
Вариант 4 осуществления
В небольшой системе водоснабжения для производственных нужд на заводе по производству пестицидов для обработки отложений первоначально применяли химические вещества, но количество отложений оказалось значительным, что отрицательно сказалось на производстве. В рамках соглашения с компанией были осуществлены опытно-промышленные испытания микроэлектролизного устройства. Получены следующие результаты испытаний:
Причем кальциевую жесткость, общую щелочность и общую жесткость подсчитывают на основе СаСО3.
Качество циркулирующей охлаждающей воды, обработанной с помощью микроэлектролизного устройства, представлено в таблице 4. Качество воды соответствует стандартам для циркулирующей охлаждающей воды и устройство работает стабильно.
Описанный выше способ работы микроэлектролизного устройства разделен на два следующих этапа: включение и запуск микроэлектролизного устройства; удаление отложений и повторный запуск микроэлектролизного устройства. Этап включения и запуска предполагает приложение определенного электрического тока к микроэлектролизному устройству; в результате комплексного воздействия электрического поля и химической реакции на поверхностях катодных пластин микроэлектролизного устройства накапливаются отложения. Меньшая часть ионов кальция может быть удалена из воды, в то время как большая часть ионов кальция продолжает участвовать в циркуляции охлаждающей воды, а часть ионов кальция связана с хлорид-ионами, благодаря чему реализуют эффект замедления коррозии. На аноде образуется хлористый газ, который растворяется в воде, образуя хлорноватистую кислоту, оказывающую противомикробное действие. Кроме того, на катоде и аноде возникают, соответственно, сильные кислотные и щелочные среды, которые оказывают довольно сильное антимикробное воздействие на воду, протекающую через микроэлектролизное устройство. Этап очистки от отложений и повторный запуск осуществляют, когда отложения на поверхности катода утолщаются и после некоторого периода работы микроэлектролизного устройства повышается напряжение.
Узел для удаления отложений представляет собой скребок, имеющий форму бруска, закрепленного на монтажном желобе, причем длина скребка соответствует ширине катодных пластин. Во время удаления отложений скребок перемещается вдоль катодных пластин. Когда система управления определяет, что толщина отложений на катодном узле достигла заданного значения, она включает скребок для удаления с катодных пластин слоя отложений, а жидкость, содержащую отложения, выпускают через выпускное отверстие для жидких отходов в нижней части микроэлектролизной ячейки.
Микроэлектролизное устройство по настоящей полезной модели применяют для обработки циркулирующей охлаждающей воды. Устройство само по себе не добавляет и не производит никаких вредных компонентов, что является усовершенствованием для решения проблем загрязнения сточных вод, вызванных химическими веществами, которые добавляют в циркулирующую воду согласно существующему традиционному способу, не увеличивая при этом нагрузку на предприятие по очистке сточных вод. При этом существенно снижаются требования, предъявляемые к качеству добавляемой пресной воды, и выявляются значительные экономические и социальные выгоды.
Выше конкретно и подробно описаны несколько вариантов осуществления настоящей полезной модели, но они не предназначены для ограничения объема настоящей полезной модели. Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть предложены различные модификации и усовершенствования без отступления от идей настоящей полезной модели, и что все эти модификации и усовершенствования будут находиться в пределах объема настоящей полезной модели. Объем настоящей полезной модели определяется прилагаемой формулой полезной модели.