Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Тарабакин Денис Александрович
Создание и исследование генератора озона для обеспечения
защиты социально Ц значимых объектов.
05.04.03 - машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной
техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт- Петербург
2012
Работа выполнена на кафедре УКриогенная техникаФ ФГБОУ ВПО УСанкт - Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологийФ
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Борзенко Евгений Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Жердев Анатолий Анатольевич
кандидат технических наук, доцент
Зюканов Виктор Михайлович
Ведущая организация: ОАО УКриогенмашФ
Защита диссертации состоится У Ф 2012 г. в часов
на заседании диссертационного совета Д 212.234.01 при ФГБОУ ВПО УСанкт - Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологийФ по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, тел/факс (812)315-30-15.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета
Автореферат разослан У Ф 2012г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.234.01
доктор технических наук, профессор Рыков В.А.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Озон является идеальным экологически чистым и мощным окислителем, способным вступать в химические реакции при нормальном давлении и температуре окружающей среды. Озон по окислительной способности занимает второе место, уступая только фтору и значительно превосходя другие широко применяемые окислители. Окислительный потенциал фтора равен - 2эв, озона 2,07 эв, а хлора - 1,30 эв. Озон быстрее других окислителей вступает в реакции и в меньших концентрациях.
В отличие от других окислителей озон в процессе реакции не образует никаких продуктов, которые загрязняли бы окисляемое вещество. Он или полностью расходуется на окисление или же, при его частичном использовании, продуктом восстановления озона является кислород. Это обстоятельство в ряде случаев оказывается решающим при выборе того или иного окислителя, т.к. часто задача отделения продуктов восстановления окислителя от обрабатываемого вещества представляет значительные трудности, а иногда и вовсе практически невыполнима. Таким образом, применение озона способствует решению проблемы обеспечения безотходных экологически чистых технологий и производств.
Основные технологические процессы, в которых применение озона технически и экономически оправдано, следующие:
- очистка (обеззараживание) питьевой воды;
- очистка промышленных стоков (в металлургии, нефтепереработке, на целлюлозно-бумажных комбинатах и др.);
- энергоэффективное хранение пищевых продуктов в объектах холодильной техники;
- озоно-кислородная отбелка целлюлозы;
- обработка жидких радиоактивных отходов, переработка изношенных автопокрышек в резиновую крошку, переработка тяжелых нефтяных фракций и т.д.
Одной из перспективных областей применения озонных технологий является применение озона для обеспечения защиты социально-значимых объектов. В настоящее время озон широко используется в таких социально-значимых объектах, как объекты хранения пищевых продуктов, объекты массового скопления людей и т.д. Так при низкотемпературном хранении пищевых продуктов применение озона позволяет существенно снизить потери продуктов за счет замедления метаболических процессов и подавления развития вредной микрофлоры. Начиная с 1975 года на хладокомбинатах Росмясомолторга начали применять озон при хранении плодоовощной продукции и продукции животного происхождения, что позволило сократить потери от микробиологической порчи в 1,5..2,0 раза по сравнению с традиционными рекомендуемыми режимами холодильного хранения.
Анализ выполненных исследований в области создания эффективных озонаторных установок показал, что к настоящему времени не определена приоритетная конструкция генератора озона, которая может преимущественно применяться в устройствах, обеспечивающих условия жизнедеятельности и защиты в социально-значимых объектах.
Затраты на производство озона составляют наиболее существенную часть в общих затратах при реализации экологически лояльных производств с применением озона, поэтому создание генераторов озона, обеспечивающих высокую эффективность синтеза озона при меньших затратах на их производство, является актуальной задачей.
Цель работы: разработка и исследование эффективной конструкции генератора озона и исследование влияния озона различной концентрации на обеспечение защиты социально-значимых объектов.
Для достижения цели необходимо было решить ряд самостоятельных задач:
1. разработать конструкцию генератора озона, отвечающую требованиям энергоэффективности, простоты изготовления и надежности в эксплуатации;
2. провести экспериментальное исследование процесса получения озона в разработанной конструкции генератора озона;
3. разработать математическую модель процесса теплообмена в генераторе озона;
4. провести экспериментальные исследования совместного влияния озона различной концентрации, низкой температуры и механического нагружения на материал электроизоляции электрических и информационных линий связи;
5. разработать методику экспериментальных исследований по влиянию озона на поведение мелких биообъектов;
6. провести экспериментальное исследование по влиянию озона на контрольную группу мелких биообъектов и провести статистическую обработку результатов с использованием непараметрического критерия Уилкоксона для сопряженных пар;
7. разработать специальное электрофизическое устройство для обработки пищевых продуктов в объектах низкотемпературного хранения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана новая конструкция генератора озона с электродами, реализующими поверхностный разряд;
- экспериментально установлено, что генератор озона с поверхностным разрядом вплоть до концентрации озона в кислороде равной 40..50 г/м3 имеет одинаковые технические характеристики по удельному выходу озона с единицы площади
электрода и удельным энергетическим затратам на его синтез с генератором озона барьерного типа, являющимся наиболее совершенным в настоящее время;
- впервые получены систематические экспериментальные данные по совместному влиянию низкой температуры, озона различной концентрации и механического нагружения на материал изоляции электрических и информационных линий связи; - впервые проведены экспериментальные исследования, по влиянию озона на поведение контрольной группы мелких биообъектов в условиях близких к реальным;
- предложено устройство для обеззараживания воздушной среды, в помещениях, воздуховодах, каналах, где расположены трубопроводы, электрические кабели и др. элементы.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
- созданы конструкции генераторов озона, которые существенно превосходят параметры работы генераторов озона зарубежных фирм и могут быть эффективно использованы для обеспечения защиты социально-значимых объектов;
- сделаны обобщения экспериментальных данных по совместному влиянию озона различной концентрации, низкой температуры и механического нагружения на электроизоляцию электрических и информационных линий связи и даны конкретные рекомендации по использованию электротехнических материалов в социально-значимых объектах, в которых применяется озон;
- показано, что озон является веществом, активно отпугивающим мелкие биообъекты в том числе и из каналов, по которым проходят электрические и информационные линии связи, обеспечивая тем самым устойчивость функционирования социально-значимых объектов;
- предложена конструкция устройства для обеззараживания воздушной среды, которая позволяет повысить эффективность процесса озонирования в объектах холодильной техники.
Достоверность результатов исследований обеспечивалась
- применением аттестованных измерительных средств и апробированных методик измерения;
- хорошей повторяемостью полученных результатов измерений;
- соответствием полученных экспериментальных данных результатам расчета.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. конструкции генераторов озона, работа которых построена на принципах с использованием барьерного и поверхностного типов разряда;
2. результаты экспериментального исследования генераторов озона с барьерным и поверхностным типами разряда;
3. математическая модель процесса теплообмена в генераторе озона;
4. результаты экспериментальных исследований материалов электроизоляции электрических и информационных линий связи в условиях, отвечающих реальным;
5. результаты экспериментального исследования по влиянию озона на поведение контрольной группы мелких биообъектов в условиях близких к реальным.
Апробация работы:
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
V Международной научно-практической конференции Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития (г.Москва, 2008 г.); Международной научной конференции студентов и молодых ученых Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии и средства переработки сельскохозяйственного сырья и производства питания (г.Москва, 2009 г.); 6-ой Международной научно-практической конференции Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития (г.Москва, 2009 г.); Международной научной конференции Холодильная и криогенная техника. Промышленные газы, системы кондиционирования и жизнеобеспечения (г.Москва, 2010 г.); 38-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава, докторов, аспирантов и сотрудников университета УВлияние озоно-воздушной среды на мелкие объекты в изолированной камереФ (г. Санкт-Петербург, 2011г.); УНизкотемпературные и пищевые технологии в ХХI векеФ: материалы V международной научно-технической конференции. УСоздание и исследование генератора озона для объектов низкотемпературного хранения пищевых продуктовФ (г. Санкт-Петербург, 2011г.)
Личный вклад автора заключается в разработке современных методик исследования, в проведении экспериментальных исследований, обобщении полученных результатов.
Все вошедшие в диссертационную работу результаты получены лично автором. Публикации: по теме диссертационный работы опубликовано 9 печатных работ, из них 4 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.
Научная работа по применению озона с целью безопасности крупных спортивных объектов отмечена дипломом 9-ой Международной научной конференции молодых ученых Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии (г.Москва, 2010 г.).
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, 5-ти глав, изложена на 132 страницах машинописного текста, списка использованной литературы из 102 наименований из них 88 отечественных и 14 зарубежных авторов, содержит 65 рисунков и 27 таблиц.
Содержание работы
В диссертационной работе обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулирована цель диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость.
Приводится краткий обзор работ отечественных и зарубежных авторов по созданию генераторов озона различных конструкций, по исследованию возможности применения озона в различных областях техники и по применению низких температур в процессах получения озона. Сформулированы цели и задачи научного исследования. Несмотря на большое количество работ, задачи, поставленные в диссертации, в опубликованной литературе отражены не в полной мере.
Работа посвящена экспериментальному исследованию генераторов озона различной конструкции при работе на сухом воздухе и кислороде. Разработке математической модели процесса теплообмена в генераторе озона и обобщению экспериментальных данных. Показано, что разработанная конструкция генератора озона с плоскими электродами (Рис.1) обладает технологическими преимуществами перед генератором озона с мембранными электродами (Рис.2), не превосходя его по основным техническим характеристикам. Исследования новой конструкции генератора озона с поверхностным разрядом показали его высокую эффективность и возможность широкого спектра применения ввиду его конструктивной простоты и низких затрат на производство и эксплуатацию.
В результате выполнения работы по совершенствованию электрода генератора озона мембранного типа была создана плоская конструкция электрода, которая по своим технологическим характеристикам и эксплуатационным свойствам превосходила электрод мембранного типа. Эта конструкция собирается по более совершенной технологии - с применением вакуумной пайки нержавеющей стали. Проведенные экспериментальные исследования и сопоставление полученных результатов показывают, что значительного эффекта по основному параметру - удельным энергозатратам не было получено. Но конструкция при этом обладает рядом преимуществ технологического и эксплуатационного характера.
Рис. 1 Плоский электрод. | Рис.2 Мембранный электрод. |
Дальнейшие исследования были направлены на создание эффективной и простой конструкции генератора озона, которая бы включала в себя достижения генератора озона с барьерным разрядом, но была бы более простой в конструктивном исполнении. Учитывая это, была разработана трубчатая конструкция генератора озона с поверхностным разрядом. На рис.3 представлена принципиальная схема разработанного генератора озона с поверхностным разрядом.
Рис. 3 Схема генератора озона с поверхностным разрядом.
В разработанной конструкции наружный электрод генератора озона трубчатой конструкции с барьерным разрядом был заменен на проволочную спираль. Экспериментальная модель генератора озона состоит из внутренней трубы диаметром 50 мм и активной длиной 180 мм, покрытой стеклоэмалевым диэлектриком толщиной 0,5 мм. Материалом трубы является нержавеющая сталь (08Х18Н10Т). С внутренней стороны она охлаждается проточной водой. Труба также является низковольтным электродом с потенциалом земли. На внешней поверхности стеклоэмалевого слоя трубы размещается проволочная спираль, диаметром 2 мм и шагом ~6 мм. Высокое напряжение подается на спираль через специальный ввод простой конструкции.
На рис. 4 приведены результаты экспериментального исследования трубчатых генераторов озона с барьерным и поверхностным разрядами. Были получены зависимости концентрации озона от вложенной в разряд мощности для каждой конструкции. Сопоставление результатов проводилось с использованием параметра объемной плотности мощности. Сопоставление результатов исследования, показывает, что разработанная конструкция генератора озона с поверхностным разрядом до концентрации озона равной 40Е50 г/м3 обладает такой же эффективностью, как и генераторы озона с барьерным разрядом.
Для исследования влияния температуры охлаждающей жидкости (воды) на концентрацию озона в озоно-кислородной смеси была создана экспериментальная установка. Эксперименты проведены при постоянном расходе кислорода равном 0,3 м3/ч и частоте питающего напряжения равном 15 кГц. Постоянство температуры охлаждающей воды обеспечивалось работой холодильной машины, мощностью 700 Вт, заполненной хладагентом R22. Перед проведением экспериментов проводилось охлаждение воды в накопительном баке до температур соответственно: 8, 12, 16, 20С. Емкости накопительного бака равной 60 литрам хватало на проведение одной серии экспериментов. Жидкость из накопительного бака в генератор озона подавалась с помощью циркуляционного насоса. Температура воды поддерживалась автоматически.
На рис. 5 представлены экспериментальные результаты исследования влияния температуры охлаждающей воды на концентрацию озона. Подтверждается влияние температуры охлаждающей жидкости на концентрацию озона, которая увеличивается с ростом параметра объемной плотности мощности (P/V).
1.Генератор озона с барьерным разрядом и двусторонним охлаждением; 2.Генератор озона с барьерным разрядом и односторонним охлаждением; 3,4 Генератор озона с поверхностным разрядом (проволока диаметром 2, 0,35 мм); |
Рис.4 Результаты экспериментальных исследований генераторов озона.
1. Температура охлаждающей жидкости 8С. 2. Температура охлаждающей жидкости 12С. 3. Температура охлаждающей жидкости 16С. 4. Температура охлаждающей жидкости 20С. |
Рис. 5 Концентрация озона в зависимости от плотности мощности при различной температуре охлаждающей воды.
По форме кривых можно сделать аппроксимации этих кривых уравнением второго порядка. В результате аппроксимации получаем
, (1)
Где с0, с1, с2 Цакоэффициенты, зависящие от температуры, приведёны в таблице.
T, С | c0 | c1 | c2 |
8 | Ц3,7828 | 180,15 | Ц125,97 |
12 | Ц4,0754 | 164,65 | Ц110,41 |
16 | Ц3,2209 | 154,12 | Ц104,25 |
20 | Ц3,2533 | 139,33 | Ц90,678 |
Влияние температуры можно учесть с достаточной точностью при аппроксимации коэффициентов уравнения (1) линейной функцией:
Таким образом, окончательное выражение для вычисления концентрации озона:
.
Сравнение вычислений по приведённой формуле с экспериментальными данными показывает, что погрешность, составляющая при высоких значениях не более 3 %, увеличивается до 15 % при стремлении к нулю объёмной плотности мощности.
Математическая модель процесса теплообмена в генераторе озона с поверхностным разрядом. Для описания процесса теплообмена в генераторе озона с поверхностным разрядом были рассмотрены дифференцированные уравнения движения, неразрывности и энергии. Был принят ряд допущений, вытекающих из анализа конкретной конструкции:
- поперечные (радиальные) составляющие скорости потока u, v отсутствуют.
При этом остается только продольное движение (теплоперенос при этом осуществляется как в продольном, так и поперечном направлении);
- объёмные силы отсутствуют. В дальнейшем это допущение может быть пересмотрено;
- теплофизические свойства не зависят от температуры (принимаем на этапе математической формулировки; в компьютерных расчётах зависимость может быть учтена в итерационном процессе поиска решения);
- давление постоянно (диаметр соизмерим c длиной трубки, трубка короткая);
- жидкость (газ) идеальна.
При такой постановке задачи уравнения неразрывности и движения можно рассматривать независимо от уравнения энергии.
Поскольку уравнения гидродинамики для течения теплоносителя и хладоносителя идентичны, далее индексы к для кислорода и в для воды по возможности опускаем.
Уравнение движения (при отсутствии радиальной составляющей скорости):
. (2)
Уравнение неразрывности:
. (3)
Уравнения (2), (3) дают после интегрирования распределение скорости вдоль трубы. Граничное условие на входе в трубу wz=0= w0. На выходе из трубы (zа=аL) применяем условие неразрывности GL=G0, где G0=0w0F и GL= LwLFЦ массовые расходы на входе и выходе, кг/с. Получаем второе граничное условие.
В результате интегрирования уравнений (2), (3) получаем распределение скорости потока вдоль трубы
. (5)
Уравнение энергии:
. (6)
Подобное уравнение может быть записано для каждого канала (внутренняя труба, межтрубное пространство).
; (7)
. (8)
Аналитическое решение системы (5), (6) в случае зависимости cp, , от искомой температуры невозможно. Следует применить численные методы.
Численное решение поставленной задачи проводилось применительно к условиям проведения экспериментальных исследований процесса синтеза озона в генераторе с поверхностным разрядом. Расчеты выполнены для пяти значений электрической мощности и четырех значений температуры охлаждающей воды (рис. 5). Результаты решения показали, что среднемассовая температура кислородно-озонной смеси в разрядном промежутке зависит от температуры охлаждающей воды.
Использование этиленгликоля в качестве охлаждающей жидкости с температурой 258 К при одинаковой электрической мощности равной 150 Вт позволяет снизить температуру в разрядном промежутке на 17С.
Также разработана методики ускоренных испытаний материала электроизоляции электрических и информационных линий связи в социально-значимых объектах. Анализируются результаты исследований влияния различных концентраций озона, низкой температуры и механического нагружения на стойкость электрических и информационных линий связи.
Объектом исследований служили образцы электротехнической продукции общепромышленного назначения (ВВГ, ВВГнг, ПВС, ПВ-3). Принципиальная технологическая схема экспериментальной установки представлена на рис. 6.
1 Ч источник электрического питания; 2 Ч генератор озона; 3,10 Ч расходомер; 4 Ч делитель потока; 5 Ч кислородный концентратор; 6 Ч изотермическая исследовательская камера; 7 Ч холодильная машина; 8 Ч озонометр; 9,11 Ч каталитический разложитель озона ; 12 Ч киловольтметр С-96. |
Рис. 6 Принципиальная технологическая схема экспериментальной установки.
Как видно на рис. 6 использованное в экспериментальной установке оборудование позволяет обеспечить в изотермической исследовательской камере условия, которые имеют место в объектах низкотемпературного хранения пищевых продуктов. При этом следует отметить, что рабочая концентрация озона, например при низкотемпературном хранении пищевых продуктов, как правило, составляет от 2,0 до 100 мг/м3 .
При среднем сроке службы таких объектов, равном примерно 20-ти годам, исходя из принципа аддитивности, определялась концентрацию озона в озоно-кислородной смеси, которую необходимо было поддерживать при проведении экспериментальных исследований.
Программа исследования электротехнических материалов при различных температурах и концентрациях озона включала следующие этапы:
- исследование влияния температуры на свойства изоляции электротехнических материалов;
- исследование влияния продолжительности воздействия озона при низких температурах на свойства изоляции электротехнических материалов;
- исследование влияния концентрации озона на свойства материалка5еа изоляции электротехнических материалов.
Сопоставление проводились по следующим параметрам:
- по наличию разрушения изоляции образца;
- по изменению структуры изоляции образца за счет изменения поверхности материалов образцов, изменения цвета, появления постороннего запаха;
- по изменению величины испытательного напряжения по сравнению с паспортными величинами для каждого электротехнического материала в соответствии с техническими условиями.
Исходя из того, что образцы были нагружены в большей степени по сравнению с их нагружением в реальных условиях и учитывая, что большая половина образцов сохранила свою целостность, можно считать, что в условиях длительной эксплуатации материалов в условиях низких температур и небольших концентраций озона (до 40 мг/м3) они могут служить в течение всего срока эксплуатации.
Результаты исследования материалов изоляции на пробивное напряжение показали, что после суммарного воздействия низких температур (до -24С) и высоких концентраций озона до 100 г/м3 провода марок ВВГ, ВВГ нг , ПВ-3 и ПВС выдерживают пробивное напряжение 3 кВ.
Были также проведены исследования на растровом электронном микроскопе (РЭМ) Ч приборе, позволяющем исследовать объекты с произвольной геометрией и с разрешением на порядок лучше, чем у оптического микроскопа. Объектом исследования на нем являлись образцы электрической изоляции.
Проведенные исследования показали, что после восьмичасового воздействия озона высокой концентрации существенных изменений в структуре изоляционного материала на исследуемом участке не произошло. При этом глубина проникновения электронного пучка в изоляцию составляла до 0,8Е2,0 мм. На основании проведенных исследований можно заключить, что изоляция кабелей ВВГ, ВВГнг, ПВС, ПВ-3 не изменит свои эксплуатационные характеристики в течение всего гарантийного срока службы.
В работе отражена разработка методики экспериментальных исследований по влиянию озона на поведение мелких биообъектов, проведены экспериментальные исследования а, также проведена статистическая обработка результатов с использованием критерия Уилкоксона для зависимых варианс.
Применение озона для защиты социально-значимых объектов, неизбежно связано с его влиянием на мелких животных, которые могут находиться в помещении. Ранее отмечался репеллентный эффект озона на грызунов, но результаты целенаправленно проведенных экспериментов со статистической обработкой данных, в литературе отсутствуют.
Для проведения эксперимента с мелкими животными был разработан экспериментальный унифицированный стенд, принципиальная схема которого представлена на рис. 7. В качестве подопытных животных в эксперименте использовали десять лабораторных беспородных мышей (n = 10). Каждое животное участвовало ваопыте один раз. Перед началом каждого опыта мышь помещалась в стартовый бокс, после чего озонаторы включали в режим нагнетания воздуха иаоткрывали шиберы (4), соединяющие стартовую и основные камеры А и В. В течение 15 минут животное могло свободно перемещаться по всем камерам, осваивая пространство.
I Ч экспериментальный бокс; II Ч стартовый бокс; III Ч озонатор 1.перегородка; 2.крышка экспериментального бокса; 3.крышка стартового бокса; 4.шиберы для входа в экспериментальный бокс. |
Рис. 7 Схема экспериментальной установки.
При обработке опытных данных выявляли достоверность различий продолжительности пребывания мышей в разных отсеках в опыте и в контроле, а также динамику поведенческих реакций в присутствии озона и в чистом воздухе (рис.8).
Ввиду малой выборки и отсутствия нормальности распределения достоверность различий определяли с помощью непараметрического критерия Уилкоксона для сопряженных пар, в статистическом пакете Statistica,6, который в этих случаях применяется в биологических исследованиях.
В контрольный период достоверных отличий по времени пребывания мышей в отсеках 1 и 2 не обнаружено. В опытный период обнаружилась явная асимметрия - животные достоверно больше времени проводили в отсеке, куда подавался воздух.
Оценка содержания озона в разных отсеках камеры показала, что как вастартовом отсеке, так и в отсеке с воздухом его концентрация была низкой, в отличие от отсека с озоном, где концентрация озона была равной 40 мг/м3.
Рис. 8 Продолжительность пребывания и двигательная активность мышей во время контроля и опыта.
Результаты показывают, что используемая в ходе эксперимента концентрация озона достаточна для отпугивания мышей.
В работе описано новое устройство получения активированной воздушной среды, включая озон, с использованием электронно-ионной обработки воздуха и его применение в смежных областях. Разработанная конструкция обладает большей эффективностью процесса обеззараживания воздуха в помещениях, воздуховодах, каналах, где расположены трубопроводы, электрические кабели и т.д. Рассматривается возможность применения озона для обеспечения безопасности социально-значимых объектов.
Основные результаты и выводы:
1. На основе структурного анализа электрода мембранной конструкции предложен технологически усовершенствованный электрод, имеющий плоские поверхности, покрытые диэлектриком из стеклоэмали. Экспериментальные исследования показали, что разработанная конструкция генератора озона с плоскими пластинчатыми электродами существенно превосходит параметры отечественных и зарубежных генераторов озона по таким основным показателям как энергозатраты, удельный выход озона с единицы поверхности и материалоемкости.
2. Впервые разработана конструкция генератора озона с поверхностным разрядом, отвечающая требованиям энергоэффективности, простоты изготовления и надежности в эксплуатации. Путем сравнительных испытаний генераторов озона с поверхностным и барьерным разрядом установлено, что вплоть до концентраций озона в кислороде равных 40..50 г/м3 они имеют практически одинаковые основные технические характеристики по удельному выходу озона с единицы площади электрода и удельным энергетическим затратам на его синтез.
3. Впервые проведены систематические экспериментальные исследования и получены данные по влиянию озона на свойства материалов изоляции электрических и информационных линий связи, которые показали, что все испытанные образцы кабелей марок ВВГ, ВВГнг, ПВС и ПВ-3 после воздействия низких температур (до -24С), высоких концентраций озона (до 100 г/м3) и времени его воздействия (до 8-ми часов) сохранили свои изоляционные свойства. Следовательно, в социально значимых объектах с применением озона с рабочей концентрацией до 40 мг/м3, могут применяться общепромышленные электротехнические материалы.
4. Впервые в отечественной практике проведены экспериментальные исследования по влиянию озоно-воздушной смеси с концентрацией озона до 40 мг/м3 на поведение мелких биообъектов, в ограниченном пространстве. Экспериментальные данные подтверждают, что в социально значимых объектах, включая объекты низкотемпературного хранения пищевых продуктов , использование озона оказывает репелентный эффект на мелкие биообъекты.
5. На основе разработанной математической модели процесса теплообмена с внутренними источниками теплоты для генератора озона с поверхностным разрядом показано, что с уменьшением начальной температуры охлаждающей воды с 293 К до 281 К концентрация озона возрастает на 12 процентов. Результаты сравнительных расчетов по разработанной математической модели показали, что применение этиленгликоля с низкой начальной температурой вплоть до 258 К является более эффективным для синтеза по сравнению с применением воды в качестве охлаждающей жидкости.
Работа выполнена при активной поддержке доктора технических наук, профессора МГТУ им. Баумана Н.Э. Смородина А.И.
Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Смородин А.И., Тарабакин Д.А.. Перспективы развития озоновых технологий в области питьевого водоснабжения. // Сборник научных трудов Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии, Москва, 2008 г., вып. 4, с. 96-97.
2. Смородин А.И., Тарабакин Д.А.. Развития озоновых технологий в области питьевого водоснабжения. // Материалы 5-ой Международной научно-практической конференции Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития Москва, 2008 г., с. 31-32.
3. Смородин А.И., Тарабакин Д.А.. Взрывопожаробезопасность системы озоно-кислородная смесь - резиновая крошка, образующаяся в процессе утилизации изношенных автопокрышек. // Материалы 6-ой Международной научно-практической конференции Криогенные технологии и оборудование. Перспективы развития Москва, 2009 г., с. 33-34.
4. Смородин А.И., Тарабакин Д.А.. Исследование возможности комплексного применения озона в объектах холодильной техники. // Материалы Международной научной конференции Холодильная и криогенная техника. Промышленные газы, системы кондиционирования и жизнеобеспечения Москва, 2010 г., с. 29.
5. Смородин А.И., Тарабакин Д.А., Борзенко Е.И., Бабакин Б.С. // Сборник научных трудов Надежность и техническая диагностика оборудования перерабатывающих отраслей АПК Возможности применения озонных технологий в водоснабжении: Москва, 2010 г., с.47-48.
6. Тарабакин Д.А., Смородин А.И., Буторина А.В., Ушакова М.В. Экспериментальное исследование влияния озоно-воздушной смеси на отпугивание мышей. // Научно-практический журнал по вопросам санитарно-эпидемиологического благополучия населения, теории и практики борьбы с вредителями Пест - менеджмент (РЭТ - инфо), Москва, № 3 (79), 2011 г., с. 38-41.
7. Тарабакин Д.А., Смородин А.И., Матвеев В.А. Экспериментальное исследование влияния озона и низких температур на изоляцию электротехнических материалов, применяемые в объектах низкотемпературного хранения пищевых продуктов /Экологические системы и приборы - 2011г. - №10 - с. 48-52.
8. Тарабакин Д.А., Смородин А.И., Борзенко Е.И. Создание и исследование генератора озона для защиты социально - значимых объектов/ Экологические системы и приборы - 2012г. - №2 - с. 28-31.
9. Смородин А.И., Тарабакин Д.А., Борзенко Е.И. Создание и исследование генератора озона для обеспечения условий жизнедеятельности защиты социально-значимых объектов/ химическое и нефтегазовое машиностроение - 2012 г.- 3 - с. 19-21.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям