Файл: Кожинов В.Ф. Озонирование воды.pdf

функцией напряжения, которое приложено к электродам, час­ тоты тока и давления газа.

.При прочих равных условиях для заданной величины по­ требляемой мощности концентрация озона зависит от расхода

где W — потребляемая мощность в вт;

qоз— производительность по озону в г/ч.

На производительность и к. п. д. озонатора влияют следую­ щие факторы, связанные с его конструктивным типом:

1) охлаждение электродов и диэлектриков, обусловливаю­ щее охлаждение зоны тихого разряда для предотвращения преждевременного разрушения под действием теплоты образо­ вавшегося озона и во избежание одновременного повреждения диэлектриков. Энергичное охлаждение позволяет также повы­ сить удельную мощность (отнесенную на единицу поверхности разрядного поля) и, как следствие этого, увеличить производи­ тельность озонатора;

2)свободное расширение диэлектрика при нагревании для предупреждения механических повреждений;

3)вид материала и толщина диэлектрика. В зависимости от проницаемости материала диэлектрик обеспечивает большую или меньшую удельную мощность, а следовательно, и различ­ ную производительность. Тонкий диэлектрик дает более высо­ кую удельную мощность и в связи с лучшим охлаждением

объема позволяет дополнительно увеличить эту мощность, а также производительность. Всякий диэлектрик поглощает не­ продуктивно некоторую долю мощности, не расходуемую на генерирование озона, причем тем большую, чем сильнее он на­ гревается. Применение диэлектриков малой толщины и эффек­ тивное ослабление их нагрева повышают энергетический к. п. д., однако уменьшение толщины диэлектрика ограничено механи­ ческой прочностью материала;

4) ширина зоны разряда. Оптимальные значения этой ши­ рины должны быть определены в зависимости от.типа электро­ дов с целью полного использования разрядного пространства для озонированного воздуха; при этом может оказаться не­ обходимым применение специальных устройств (центрирующих колец, особых шпилек и т. п.).

75

4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГЕНЕРАТОРОВ ОЗОНА

Классификация озонаторов. Используемые в настоящее вре­ мя генераторы озона можно подразделить на следующие ос­ новные типы.

А. Цилиндрические озонаторы с трубчатыми электродами: а) в горизонтальном исполнении; б) в вертикальном исполне­ нии.

Б. Плоские озона*торы с пластинчатыми электродами: а) с центральным коллектором; б) с продольной циркуляцией.

Рис. 42. Цилиндрический озонатор с горизонтальными труб­ чатыми электродами

Цилиндрический озонатор с горизонтальными трубчатыми электродами. Этот широко известный тип озонатора состоит из герметичного цилиндрического корпуса, внутри которого раз­ мещен пакет горизонтальных трубок (рис. 42). Концы трубок закатаны, вставлены в оправку и. приварены к двум пластинам, которые делят весь корпус на три секции неодинаковой длины.

Через среднюю секцию (самую длинную), в которой раз­ мещены трубки, циркулирует охлаждающая вода. Через одну из из двух крайних секций поступает сухой воздух, а через дру­ гую — выходит озонированный газ. Каждая металлическая трубка представляет собой заземленный электрод низкого нап­ ряжения. Внутри электродной трубки установлена коаксиалыго вторая цилиндрическая трубка из специального стекла, играю­ щая роль диэлектрика. На ее внутреннюю поверхность нанесен слой графита или алюминия. Эта графитовая или металлизи­ рованная поверхность служит электродом высокого напряжения. Стеклянная трубка, закрытая с одного конца, устанавливается точно по оси электродной стальной трубки с помощью центри­ рующих колец. Так как наружный диаметр стеклянной трубки несколько меньше внутреннего диаметра стального трубчатого электрода, то между трубками создается кольцевой зазор, в ко-

76

тором и возникает тихий разряд. Озонированный воздух дви­ жется по этому кольцевому пространству по всей его длине.

■К генераторам озона описанного выше типа относятся озо­ наторы Ван дер Мадэ, «Велсбах» (США); «Компани Женераль де з’о э де л’озон Трелигаз» (Франция), Гебриэл Герман (ФРГ); Сосьете Дегремон (Франция). По близкой схеме уст­ роен и озонатор ПО-3 Курганского завода химического маши­ ностроения (СССР).

В озонаторе Ван дер Мадэ электродом высокого напряжения является трубка из нержавеющей стали диаметром 44,4 мм и длиной 304,5 мм, центрируемая в стеклянной трубке, которую окружает охлаждающая вода. Этот кольцевой слой воды слу­ жит электродом низкого напряжения. Стеклянная трубка диа­ метром 50,8 мм и длиной 457,2 мм неподвижно закреплена на стальном цилиндрическом электроде с помощью центрирующих шпилек. Пространство между наружной поверхностью стеклян­ ной трубки и внутренней поверхностью алюминиевого корпуса озонатора представляет камеру, в которой, циркулирует охлаж­ дающая вода.

Кондиционированный атмосферный воздух поступает в кор­ пус озонатора в торце и проходит через разрядные кольцевые щели вдоль внутренних стенок стеклянных трубок. Образовав­ шийся озон выпускается с противоположного конца озонатора.

Указанная конструкция представляет по существу вариант ранней модели озонатора Сименса-Гальске. Напряжение тока от 7000 до 8000 в при частоте 500 гц. Разрядное пространство имеет ширину 1 мм. Толщина стекла трубок диэлектрика 2 мм._ Концентрация получаемого озона низкая (1,5—3 мг/л). Вы­ ход озона по току подвержен колебаниям, но характерной ве­ личиной считается 0,045 кг на 1 квт-ч. Поскольку озонатор Ван дер Мадэ работает обычно на токе с частотой 500 гц, выход по току, обусловленный мощностью мотор-генератора, лежит в пределах 0,032 кг на 1 квт-ч. Наиболее крупная установка Ван дер Мадэ насчитывает 30 трубок и обеспечивает производитель­ ность 1,13 кг озона в 1 ч *. Озонаторы Ван дер Мадэ установ­ лены в 1953 г. на водопроводной станции Сен Мор (Париж), на их долю приходится 50% всего вырабатываемого озона (ос­ тальные 50% озона производят на озонаторах системы Отто). Озонаторы системы «Велсбах» предназначены для получения озона более высоких концентраций и позволяют вырабатывать озон как из кислорода, так и из воздуха. Каждый озонатор состоит из определенного количества горизонтальных трубчатых элементов, размещенных в общем корпусе (ем. рис. 42). Элек­ тродами низкого напряжения являются цилиндры из нержавею­ щей стали, омываемые охлаждающей водой. Внутри этих ци­

* В настоящее время выпускается усовершенствованный озонатор Ван дер Мадэ, особенностью которого является прямое охлаждение стекла во­ дой, а также наличие системы масляной защиты каждой трубки. -

77

линдров находится трубка из стекла «пирекс». Электродами вы­ сокого напряжения служат покрытия из графита или алюминия, нанесенные на внутреннюю поверхность стеклянных трубок. Че­ рез трубопровод, примыкающий к торцовой плоскости корпуса озонатора, входит кондиционированный воздух (или кислород), а через другой трубопровод, размещенный в противоположном конце корпуса, выпускают полученный озон. Предусмотрены от­ дельные трубки для впуска и выпуска охлаждающей воды, циркулирующей в корпусе озонатора. Рабочее напряжение тока составляет 15 000 в с частотой 60 (или 80) циклов в 1 сек. Ис­ точником получения напряжения служит повышающий транс­ форматор.

Ширина разрядной щели и толщина стеклянных трубок оди­ наковы и равны 0,1" (2,5 мм) каждая. При концентрации озона 10—12 мг/л обеспечивается выход озона по току, равный 0,055— 0,06 кг на 4 квт-.ч. Производительность озонаторов модели G-204, оборудованных 204 электродными трубками, составляет 1,14 кг/ч. Если подается кислород, а не воздух, то выход озона

Одна из крупных станций озонирования воды — Белмонтская в г. Филадельфии (США) — была оборудована 50 озонаторами «Велсбах» модели С с 85 трубчатыми электродами производи­ тельностью 0,47 кг/ч озона каждого озонатора. По лицензии «Велсбах» такие озонаторы изготовляет фирма «Дегремон» (Франция).

Наиболее совершенными в настоящее время являются озо­ наторы «Компани Женераль де з’о э де л’озон Трелигаз». В 1955 г. эти аппараты модели 2000 имели производительность

пересекающим по краям корпус озонатора. Расстояния между осями трубок 92 мм. Охлаждение обеспечивается циркуляцией воды с внешней стороны стальных трубок. С обоих концов озо­

78

плоскими стеклянными пластинами. Кроме того, операции с трубчатыми электродами проще в эксплуатации, а прочистка их незатруднительна. Другим преимуществом является непо­ средственное погружение трубчатых электродов в охлаждаю­ щую воду. Это создает значительную разрядную площадь при малогабаритном объеме с весьма эффективным охлаждением и позволяет получить повышенную концентрацию озона, а такжеувеличить его выработку.

Таблица 20

Техническая характеристика озонатора Шуази-7500

80