Способ увеличения электрической прочности воды

(61) Дополнительное к авт. сеид-ву -22) Заявлено 1707.81 (21) 3322495/18-25с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 0701.83. Бюллетень Йо 1 Р 1 М К з 6 01 й 27/50 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 070183(72) Авторизобретения Е.Л. Морозов Ленинградский ордена Ленина политехнический., институтим. М.И. Калинина(54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВОДИИзобретение относится к технике высоких напряжений, а именно к высоковольтной импульсной технике,и может быть использовано дпя исследования физики плазмы, в.импульсных источниках света, в ускорителях пучков релятивистских электронов.Известен способ увеличения импульсной электрической прочности воды путем создания гидростатического давления до 150-200 атм в рабочем объеме диэлектрика Г 1 3.Высокое гидростатическое давление влияет на электрофизические процессы в сильном электрическом поле, затрудняя образование и развитие паро-газовых пузырьков в воде, что приводит к увеличению электрической прочности . Так, например,в равномер- ном электрическом поле при давлении 150 атм электрическая прочность воды увеличивается в 2 раза.Наиболее близким по технической сущности является способ увеличения электрической прочности воды, в кото ром повышение электрической прочности достигается путем введения в очищенную до удельного сопротивления 10 Ом см воду добавки раствора электролита. Добавка электролита созда ет у поверхностей электродов проводящие слои с активно спадающей вглубьжидкости проводимостью и эффективнойтолщиной, существенно превышающейразмер микронеоднородностей, но малой по сравнению с расстоянием междуэлектродами,Проводящие слои в приэлектроднойобласти создаются путем введенияраствора электролита в воду через поверхности электродов. Толщина создаваемых путем введения электролитаслоев составляет примерно 10 от величины зазора между электродами. Способ дает возможность увеличить импульсную электрическую прочность воды в 3-4 раза Г 2 .Однако известный способ увеличения электрической прочности воды.не дает увеличения электрической прочности воды, необходимого для достижения требуемой плотности энергии,запасаемой в единице объема водяногодиэлектрика.Кроме того, при реализации в ре"альнйх установках с площадями электродов 1 м и более изготовлениеповерхностей с микропорами размером5 мкм, обеспечивающими равномерноесоздание токопроводящих слоев, явля987504 Наличиепробоя Наличие гид- родинамических возмуще- ний макс ф кВ/см О, кВ Концентрацияглицина, Ъ 100 Нет 15 Есть 500 Нет Интенсив- ные 75 Есть б 70 Очень ин- тенсивные 100 100 Нет Нет Нет 335 Нет 50 0,01 500 Слабые Нет ется весьма сложной или невозможной в ряде случаев технической задачей.Целью изобретения является увеличение энергоемкости воды, используемой в качестве электроизоляционной жидкости5Поставленная цель достигается тем, что согласно способу увеличения электрической прочности воды, заключающемуся в введении в очищенную воду добавки электролита, в воду 10 дополнительно вводят аминокислоту в количестве 0,01 - 0,1 моль/л.Причем в качестве аминокислоты используетсяглицин.При введении в воду аминокислоты, 15 например глицина, последний существует в исходном состоянии в изоэлектрическом равновесии, что является особенностью аминокислот, являющихся амфолитами со структурой двуполярных ионов (иностранное название - цвитеррионы). Далее в зависимости от реакции среды аминокислота функционирует как кислота или как основание. Именно это происходит в воде при воздействии сильного электрического поля, где у анода аминокислота выступает как основание, а у катода - как кислота. В результате протекает реакция нейтрализации с ионами НО+ у анода и,ОН у катода, приводяцая в рекомбинации вновь образованных ионов и созданию малоподвижных молекулярных. агрегатов на основе глицина, поэтому высокоподвижных униполярных слоев не образуется, следовательно, не происходит 35 кавитационных явлений и, как следствие, уменьшения электрической проч-. ности. При этом всегда концентрация аминокислоты в воде может быть подобрана такой, что избыток зарядов 40 одного знака вследствие воздействия электрического поля заданной напряженности будет полностью нейтрализован.П р и м е р. Проводилось сравнительное исследование электрической прочности чистой воды и воды с добавками глицина. В объем воды высыпался порошок глицина и размешивался, при этом обеспечивалась концентрация раствора 0,01. 0,05; 0,1 моль/л.В эксперименте использовалась вода, очиценная в соответствии с требованиями ОСТ 11.029 003-73. Измерение проводили при воздействии импульсных напряжений микро-и наносекундного диапазона. Исследования были проведены при введении добавок глицина концентрации 0,01 у 0,05;0,1 моль/л с помощью наблюдения изменения интерференционной картины вС времени на интерферометре Маха-Цендера в сравнении с водой, не содержащей добавок. Испытания проводились в системе с плоскопараллельными электродами при междуэлектродном расстоянии 2 мм. Электродная система обеспечивала неравномерное электрическое поле с коэффициентом неравномерности К= мс: 2.ЕЕминВ эксперименте использовалась .вода,очиценная в соответствии с требованиями ОСТ 11.029.003-73 "Изделияэлектронной техники. Вода, применяемая в производстве. Марки, технические требования, методы очистки иконтроляф,Результаты наблюдений приведеныв таблице.987504 2 Продолжение таблицы 1 75 500 Нет Нет 120 0,05 Очень сла- бые 800 Нет Слабые 1 ЗО 870 Нет Нет 75 500 Нет 0,01 Нет 1 ОО 670 Нет Слабые 1 ЗО 870 Нет Составитель и. РогальРедактор О. Половка Техред С.Иигунова Корректор ДА. Дзятко Заказ 10285/31 Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Из приведенных данных видно, чтопри отсутствии глицина гидродинамические возмущения возникают уже при9=15 кВ, а при напряжении 100 кВ возникает пробой. При введении глицина,по мере увеличения его концентрации,гидродинамические возмущения возникают при все больших значениях напряжения, а пробой не наступаетИзобретение позволяет увеличитьимпульсную электрическую прочностьводы более, чем в 5 раз, тогда какизвестные способы позволяли увеличить электрическую прочность в 1,54 раза. Способ может применяться вемкостных накопителях энергии с любыми площадями электродов,Формула изобретенияСпособ увеличения электрическойпрочности воды, заключающийся в введенни в очищенную воду добавки элеьтролита, о т л и ч а,ю ц и й с ятем, что, с целью увеличения энергоемкости воды, в воду дополнительновводят аминокислоту, в количестве0,01 - 0,1 моль/л.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве аминокислоты.используется глицин.30 Источники информации,принятые во внииание при экспертизе1. Ушаков В.Я. Импульсный электрический пробой жидкости. Изд-воТомского университета, 1975, с. 163- 35 .1762, Воробьев В.В. и др. Исследование пробоя воды в системе с диффузионными электродами. - Журнал теоретической физики. Т. 50, вып. 5, 1980, 40 с. 993 (прототип).