Электрофильтр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЗОБРЕ ИСА ТЕПЬСТВУ ВТОРСКОМУ С источни- отводячто, с выделетически ной ди нной с адь перфорации;диафрагмы,где Ю, - диаметс 2 - толщи и установленной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт прикладной физики АН Молдавской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР341521, кл. С 25 В 9/00, 05.01.71.2. Авторское свидетельство СССР469491, кл. В ОЗ С 5/02, 18.05.73. 54) (57) ЭЛЕКТРОФИЛЬТР масел,ержащий корпус, два электрода, один Я 0116542 бвВ 01 03506, ВОЗС 5 которых пористыи, подключенных кку постоянного тока, подводящий ищий патрубки, отличающийся темцелью повышения эффективностиния примесей и снижения энергезатрат, он снабжен перфорированэлектричес, й мембраной, выполнеслсдующими соотношениями:ма =/в,где Я, - суммарная площЯ - площадь всей дс 1,/дО,З;р отверстий диафрагмы;на диафрагмы,между электродами.1Изобретение относится к электрофильтрации диэлектрических жидкостей, в частности нефтяных, растительных масел, содержащих проводящие примеси и может быть использовано в нефтяной и масло-жировой отраслях промышленности.Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электрическом поле взвешенных в жидкости твердых частиц, выполненный в виде корпуса, в котором размещены чередующиеся разноименные электроды, неподвижные и вращающиеся на валу, в нижней части аппарата находится приспособление для удаления осадка с поверхности электродов, представляющее собой скребки, смонтированные на экранах, скребки и вращающиеся электроды заряжаются одноименными зарядами 1,Недостатками этой конструкции являются наличие подвижных деталей, низкая производительность и ограниченность применения в силу положенного в основу метода электроосаждения.Известен непрерывнодействующий аппарат для осаждения в электростатическом поле взвешенных в жидкости твердых частиц, состоящий из корпуса с входным и выходным патрубками и чередующимися вращающимися дисками-анодами и неподвижным катодом 12.Недостатками известного аппарата являются низкая производительность, наличие подвижных узлов и ограниченная возможность применения.Цель изобретения - повышение эффективности выделения примесей и снижение энергетических затрат.Для достижения этой цели электро- фильтр масел, содержащий корпус, два электрода, один из которых пористый, подключенных к источнику постоянного тока, подводящий и отводящий патрубки, снабжен перфорированной диэлектрической мембраной, выполненной со следующими соотношениями:Г 4где 5 - суммарная площадь перфорации;Ба- площадь всей диафрагмы;0,3 где Ы - диаметр отверстий диафрагмы;з -толщина диафрагмы,и установленной между электродами.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый электрофильтр; на фиг, 2 - схема диафрагмы.Электрофильтр состоит из корпуса 1, заземленного электрода 2, высоковольтного пористого электрода 3, подключенного к источнику высокого постоянного напряжения, и перфорированной диэлектрической диафрагмы 4.45 50 55 5 1 а 15 20 25 30 35 40 2Электрофильтр работает следующим образом.По подводящему патрубку в пространство между электродом 2 и диафрагмой 4 поступает загрязненное масло, затем проходит через перфорацию диафрагмы и пористый электрод 3. Между электродами 2 и 3 устанавливают постоянное напряжение. При подходе к пористому электроду провадящие примеси масла заряжаются, касаясь электрода, отражаются от него и осаждаются в нижней зоне между диафрагмой и электродом 3, а чистое масло проходит сквозь поры и выводится по отводящему патрубку.При электрофильтрации жидкостей, содержащих высокую концентрацию проводящих примесей, в межэлектродном просстранстве фильтра выстраиваются токо- проводящие цепочки по силовым линиям поля. Ток по цепочкам быстро нарастает и достигает величины, при которой в отверстиях диафрагмы генерируются газовые пузырьки, перекрывающие перфорацию и ограничивающие рост тока. Таким образом, перфорированная диафрагма позволяет предотвратить пробои между электродами при электрофильтрации и увеличить напряженность поля, что повышает эффективность процесса эАейтрофильтрации и снижает энергетические затраты.Снижение энергетических затрат происходит вследствие ограничения роста юка газовыми пузырями.Напряженность поля в прилегающей области к высоковольтному электроду определяющая эффективность электрофильт 11 ации, зависит не только от приложенного напряжения и расстояния между электродами, но и от электрофизических свойств диафрагмы и ее конструктивных особенностей, Например, если диэлектрическая диафрагма выполнена сплошной, то она сильно экранирует поле. Установившиеся стационарные напряженности поля в фильтруемой жид- кости Е -0 сг+ 6 агде Б - разность потенциалов между электродами;6 - электропроводность фильтруемойжидкости;ба - электропроводность диафрагмы; Й - толщина слоя жидкости;Йг - толщина диафрагмы.Если Б =30 кВ, б= 10Омсм(фильтруемая среда - растительное масло с водой), бай=10 "Ом см (материал диафрагмы - фторопласты), д=9 см, 4=1 см, то напряженность поля в фильтруемой жидкостиЕ -3 10 кВ/см,практически равна нулю.Чтобы избежать экранировки поля, т.е. максимально увеличить его напряженность в фильтруемой жидкости с целью повышения эффективности электрофильтрации, диафрагму необходимо выполнить перфорированнои с отверстиями, расположенными мак.ю5 симально плотно одно к другому.Плотность отверстий на диафрагме характеризуется параметром 5,/Ь, где Я- площадь, занимаемая перфорацией; Яв площадь всей диафрагмы. 10Если 5/ =О, это означает, что диа- . фрагма сплошная, и в этом случае поле в фильтруемой жидкости полностью экранируется диэлектриком диафрагмы.Если 5/3=0,5, то в половине объема фильтруемой жидкости поле практически равно нулю (экранировка поля на 0,5).Если отверстия диафрагмы расположены максимально плотно одно к другому ( иг. 2), то диаметр одного отверстия д 1=1- где п - число отверстий на диа фрагме, суммарная плошадь перфорации 5 =пК,/4= -- , отсюда 5,/5 а --- ф - .Таким образом, наименьшая экранировка поля перфорированной диэлектрической диафрагмой, т.е. наибольшая эффектив 25 ность процесса электрофильтрации, наблю.- дается при значении параметра Ь/Ь= - 4 -ЯОтношение диаметра отверстий диафрагмы к ее толщине д/дд(0,3 определяется условием полного перекрытия газовым пузырем сечения отверстия и получено экспериментально.В результате экспериментов установлено, что под действием электрического поля капли воды выстраиваются в сплошные цепочки, замыкающие электроды. Ток по цепоч- З 5 кам быстро нарастает и при достижении им некоторой величины в отверстии диафрагмы генерируется парогазовый пузырь. Если парогазовый пузырь полностью перекрывает сечение отверстия, то ток по цепочкам резко уменьшается, проводящие цепочки разрушаются и тем самым предотвращается пробой между электродами. Установлено, что при диаметрах отверстий 1 и 2 мм и данной толщине диафрагмы 100 мм парогазовый пузырь полностью перекрывает сечение отверстий. При диаметре отверстия 3 мм и более парогазовый пузырь выносится подъемной силой и потоком жидкости, не успев полностью перекрыть отверстия. Поэтому условие полного перекрытия отверстий диафрагмы парогазовыми пузырями выполняется при с 11/д = - , --- О,ЖО,З;ЗимАИа = -- =0,1(0,3.Таким образом, для ограничения тока между электродами, т.е, снижения энергетических затрат, необходимо, чтобы параметр д/д был меньше 0,3.Пример . Эффективность работы проверяется на подсолнечном масле, содержащем 7/О проводящих примесей в виде мельчайших капель воды. На электроды площадью 50 см, расстояние между которыми 60 мм, подают 9,10 э В постоянного напряжения. Вблизи высоковольтного пористого электрода напряженность поля 1,510 В/м. Перфорированная диафрагма выполнена из оргстекла с диаметром отверстий 2 мм, вплотную расположенных одно к другому, параметр 51/5 -- У/1. Толщина диафрагмы 10 мм, время обработки 4 мин. Анализ пробы масла, взятого на выходе устройства, показывает, что в нем содержится 0,260/О остаточной воды. Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, 10 А.Пример 2. Для сравнения проведем опыт по электрофильтрации подсолнечного масла, содержащего 70/О проводящих примесей, на ячейке, аналогичной изображенной на фиг. 1, отличающийся тем, что в межэлектродном пространстве отсутствует перфорированная диэлектрическая диафрагма. На электроды подают максимально возможное напряжение 3 10 В, время обработки 4 мин. Анализ отфильтрованного масла показывает, что оно содержит 1,20/О остаточной воды, Ток, проходящий через масло в межэлектродном пространстве, 2 10 А.Таким образом, установление перфорированной диэлектрической диафрагмы в межэлектродном пространстве электрофильтра позволяет повысить напряженность поля, ограничить ток, а тем самым повысить эффективность электрофильтрации и сократить энергетические затраты,1165429Фиг.2Составитель Л. Юлдашева Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор Л. Бескид Заказ 4261/ О Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4