Geum.ru

Отчет о научно-исследовательской работе разработка модулей для производственных технологий

Вид материалаОтчет

Содержание


4. Модуль для обеззараживания воды
4.2 Оценка дозы облучения воды
Список использованных источников
Подобный материал:
1   2   3   4   5

4. МОДУЛЬ ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ


4.1 Конструкция модуля


С
хема модуля представлена на рисунке 4.1. Модуль состоит из следующих частей: камеры обеззараживания, пульта управления, системы промывки.


Рисунок 4.1 – Схема модуля для обеззараживания воды


Камера обеззараживания представляет собой корпус из нержавеющей стали (1) диаметром
18 и длиной 50 см, внутри которого расположен кварцевый чехол (2) диаметром 15 см, герметично соединяемый с корпусом, окружающий УФ-лампу индукционного типа, закрепленную на фланце корпуса (3).

На корпусе камеры обеззараживания расположены: входной кран для подачи исходной воды (4), выходной кран для отвода обеззараженной воды (5), датчик интенсивности УФ-излучения типа ДИ-2 (6), кронштейны крепления камеры, пробоотборник с краном для отбора проб воды для анализа (7). Внешний вид камеры представлен на рисунке 4.2.

Пульт управления модулем содержит блок питания лампы и систему контроля и автоматики для включения и выключения модуля и индикации режима работы. Составной частью модуля является блок промывки БПР-2, предназначенный для удаления загрязнений с кварцевого чехла, возникающих при работе модуля. Модуль в сборе представлен на рисунке 1 Приложения В, а чертежи и конструкторская документация содержатся в Приложении Б.




Рисунок 4.2 – Камера обеззараживания: 1 – корпус, 2 – кран для подачи воды, 3 – кран для отвода воды, 4 – разъем питания лампы, 5 – блок питания, 6 – датчик УФ-излучения, 7 – пробоотборник, 8 – сетевая вилка


4.2 Оценка дозы облучения воды


Согласно гигиеническим требованиям [44], доза облучения воды при обеззараживании ее ультрафиолетовым облучением Q должна составлять не менее 16 мДж/см2.

Обозначим мощность лампы в линии 253.7 нм W Вт, длину камеры – L см, ее внешний радиус – R см, внутренний – r см, скорость течения в камере – v см/с, коэффициент поглощения воды –  см–1. Освещенность внешней поверхности камеры будет:


. (4.1)


Каждый элемент потока воды будет подвергаться этой (если он вблизи внешней стенки) или большей освещенности в течение времени пребывания в камере, которое равно L/v, т. е. получит дозу не менее А L/v. Если в единицу времени через камеру проходит объем воды Р см3/с, то v=Р/[(R2–r2)], откуда

. ( 4.2)


Приняв =0.1 [45], W =60 Вт (см. главу 2), Р= 10 м3/ч=2778 см3/с и геометрические размеры камеры, упомянутые выше, получаем 25 мДж/см2. Большой «запас» по сравнению с требованиями стандарта позволяет увеличить производительность модуля или использовать воду с более сильным поглощением.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В соответствии с техническим заданием на работу разработан модуль для производственных технологий и технологий рационального природопользования для обеззараживания воды и воздуха на основе высокоэффективных ультрафиолетовых индукционных ламп.

Усовершенствованы конструкции и исполнение ультрафиолетовых индукционных ламп мощностью 50, 100, 200 Вт, проведены испытания их электрических, световых и тепловых характеристик, обеспечивающих эксплуатацию.

Создан источник питания ламп, обеспечивающий необходимые режимы питания.

Для обеспечения необходимой производительности по очистке воды и качества очистки модуль легко масштабируется и может быть оснащен сменными лампами различных типоразмеров и мощности.

Модуль является легкоразборным, что обеспечивает (в случае необходимости) быструю и безопасную замену любой его функциональной компоненты.

Модуль прошел испытания на работоспособность при давлении воды во впускном трубопроводе p  8105 Па. Представлен действующий макет на производительность 10   20 м3/час, оснащенный лампой с регулируемой мощностью (150210) Вт и соответствующим источником питания, что обеспечивает достаточный для этой производительности поток УФ-излучения.

В конструкции модуля учтены требования МУ 2.1.4.719-98, а также требования, содержащиеся в Перечне материалов, реагентов и малогабаритных очистных устройств, разрешенных ГКСЭН для применения в практике хозяйственного питьевого водоснабжения
№ 01-19/92-11 от 23.10.92 г. Все комплектующие, примененные в модуле, соответствуют евростандарту.

В отчете по работе приведены:
  • краткое описание научно-технических основ обеспечения необходимых потоков УФ-излучения при использовании наполнения ламп парами ртути с нужными электрическими характеристиками при питании от высокочастотного источника;
  • результаты исследования электрических, излучательных и тепловых характеристик работающих ламп;
  • описание работ по оптимизации светоизлучающего компонента модуля;
  • выполненная оценка инновационного потенциала разработки;
  • технико-экономическое обоснование организации производства индукционных ламп УФ-излучения;
  • конструкторская документация для изготовления обсуждаемых модулей.

Выпуск модулей и ламп для них может быть осуществлен как на предприятиях светотехнической промышленности, так и специализированными малыми и средними предприятиями. Там же может быть освоен и выпуск разработанных источников питания к лампам.

Работа выполнена Петрозаводским госуниверситетом (основной исполнитель) и Институтом теплофизики им. Кутателадзе СО РАН (соисполнитель).


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Безэлектродная разрядная лампа: Патент № 2156008 / Уланов И. М. Заявка № 99102364. Приоритет от 08.02.1999.
  2. Исупов М. В., Уланов И. М., Литвинцев А. Ю., Колмаков К. Н. Экспериментальное исследование энергетических характеристик индукционного разряда трансформаторного типа в парах ртути // Теплофизика и аэромеханика. 2002. Т. 9. № 1. С. 151–161.
  3. Уланов И. М., Исупов М. В., Литвинцев А. Ю., Колмаков К. И. Исследование электрических и спектральных характеристик индукционного разряда трансформаторного типа в парах ртути // Материалы Всероcсийской конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2001 (в 2 томах). Т. 1 / ПетрГУ. Петрозаводск, 2001. С. 162–167.
  4. Оптоволоконная спектрометрия - спектрометрические решения Avantes BV: [Электронный ресурс]. Режим доступа к ст. ссылка скрыта.
  5. Касабов Г. А., Елисеев В. В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы: Справочник. М.: Атомиздат. 1973. 160 с.
  6. Миленин В. М., Тимофеев Н. А. Плазма газоразрядных источников света низкого давления / ЛГУ. Л., 1991. 239 с.
  7. Клярфельд Б. Н. Положительный столб газового разряда и его использование для получения света // Труды ВЭИ. 1940. В. 41. С. 165.
  8. Yavorsky B. On the probabilities of the collision of the first and second kinds between atoms of mercury and free electrons // J. Phys. USSR. 1946. V. 10. № 5. P. 476. Яворский Б. М. Ступенчатые процессы при неупругом взаимодействии атомов с электронами // ЖЭТФ/ 1947.
    Т. 17. В. 4. С. 315–327.
  9. Mc. Connell J. G., Moiseivitsch B. L. // J. Phys. B. 1968. V. 1. № 3. P. 406.
  10. Савченко В. Н. Расчет эффективных сечений возбуждения компонент тонкой структуры 1Р1 и 3Р012 атомов ртути, кадмия и цинка электронным ударом // Оптика и спектроскопия. 1971.
    Т. 30. В. 1. С. 12–18.
  11. Borst W. L. Production of metastable mercury atoms by electron impact // Phys. Rev. 1969.
    V. 181. № 1. Р. 257.
  12. Коротков А. И., Прилежаева Н. А. Определение величины эффективных сечений возбуждения метастабильного уровня ртути 63Р2 // Известия вузов. Физика. 1970. № 12. С. 85–91. Коротков А. И. О функции возбуждения метастабильного уровня ртути 63Р0 // Оптика и спектроскопия. 1970. Т. 28. В. 4. С. 641–644.
  13. Шпеник О. Б., Запесочный И. П. О сечениях возбуждения вблизи порога при электрон-атомных столкновениях // Оптика и спектроскопия. 1967. Т. 23. В. 1. С. 15–21.
  14. Kenty C. Production of 2537 radiation and the role of metastable atoms in argon-mercury discharges // J. Appl. Phys. 1950. V. 21. Р. 1309.
  15. Jougerius H. M. // Thesis Univ. of Utreht. 1961. Р. 87.
  16. Пенкин Н. П., Редько Т. П. Сечение возбуждения и перемешивания уровней 63Р012 атома ртути электронным ударом // Оптика и спектроскопия. 1974. Т. 36. С. 446–452.
  17. Ванштейн Л. А., Собельман И. И., Юков Е. А. Возбуждение атомов уширение спектральных линий. М.: Наука, 1979. 319 с.
  18. Спектроскопия газоразрядной плазмы / Под ред. С. Э. Фриша. Л.: Наука, 1970. 361 с.
  19. Holstein T. Imprisonment of resonance radiation in gases // Phys. Rev. 1951. V. 83. Р. 1159.
  20. Биберман Л. М. К теории диффузии резонансного излучения // ЖЭТФ. 1947. Т. 17. В. 5.
    С. 416–426.
  21. Биберман Л. М. Приближенный способ учета диффузии резонансного излучения // ДАН. 1948. Т. 59. № 4. С. 659–662.
  22. Биберман Л. М., Векленко Б. А. Диффузия излучения в разряде цилиндрической конфигурации // Материалы 1 совещания по спектроскопии. Львов, 1958. Т. 2. С. 99–102.
  23. Биберман Л. М. Перенос излучения в спектральных линиях // Низкотемпературная плазма. М., 1967. С. 93–102.
  24. Векленко Б. А. О функции Грина уравнения диффузии резонансного излучения // ЖЭТФ. 1959. Т. 36. В. 1. С. 204–211.
  25. Сысун В. И. Эффективная вероятность испускания резонансных фотонов атомами в случае контура Фойхта // Оптика и спектроскопия. 1972. Т. 33. № 3. С. 590–591.
  26. Фриш С. Э. Оптические спектры атомов. М.: Гос. изд. физ-мат. лит., 1963. 640 с.
  27. Уваров Ф. А., Фабрикант В. А. Экспериментальное определение эффективных вероятностей испускания фотонов атомами плазмы // Оптика и спектроскопия. 1965. Т. 18. № 4.
    С. 563–570.
  28. Митчелл А., Земанский М. Резонансное излучение и возбужденные атомы. М.: ОНТИ, 1937. 285 с.
  29. Грим Г. Спектроскопия плазмы. / Под ред. Г. В. Шолина, Г. Е. Смолкина. М.: Атомиздат, 1969. 452 с.
  30. Собельман И. И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физмат, 1963. 640 с.
  31. Биберман Л. М., Гуревич Н. М. Прозрачность ртутных паров для резонансной линии ртути
    253,7 нм при малых оптических плотностях поглощающего слоя // ЖЭТФ. 1949. Т. 19. В. 6.
    С. 507–514.
  32. Каган Ю. М., Касмалиев Б. Оптические и электрические характеристики положительного столба разряда в смеси ртути с инертными газами // Оптика и спектроскопия. 1968. Т. 24.
    В. 5. С. ё 663–669.
  33. Физические величины: Справочник / Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М.: Энергоиздат, 1991. 1231 с.
  34. Крюков Н. А., Пенкин Н. П., Редько Т. П. Температурная зависимость коэффициентов диффузии метастабильных атомов ртути в инертных газах // Оптика и спектроскопия. 1977. Т. 42. В. 1. С. 33–41; 1974. Т. 37. В. 4. С. 805–807.
  35. Langmuir I., Tonks L. // Phys. Rev. 1929. V. 34. P. 876.
  36. Crawford F. W., Self S. A. On the low pressure mercury vapor discharge mechanism and the origins of Langmuir’s paradox // Inter. Journ. of electronics. 1965. V. 18. № 6. P. 569.
  37. Миленин В. М., Тимофеев Н. А. Время формирования максвелловского распределения электронов по энергиям в положительном столбе ртутного разряда низкого давления // ЖТФ. 1978. Т. 48. № 9. С. 1841–1844.
  38. Грановский В. Л. Электрический ток в газах. Установившийся ток. М.: Наука, 1971. 544 с.
  39. Каган Ю. М., Пенкин Н. П. О концентрации возбужденных атомов в ртутном разряде // Известия АН. Сер. физическая. 1950. Т. 14. № 6. С. 721–726.
  40. Пенкин Н. П., Палладин М. Н. Об определении концентрации возбужденных атомов ртути в разряде в смеси паров ртути с инертным газом // Вестник Ленинградского ун-та. 1955.
    № 8. С. 113–122.
  41. Калязин Ю. М., Миленин В. М., Тимофеев Н. А. Положительный столб разряда низкого давления в тройных смесях ртути с неоном и аргоном // ЖТФ. 1981. Т. 51. № 8.
    С. 1612–1617.
  42. Калязин Ю. М., Миленин В. М., Тимофеев Н. А. Положительный столб разряда переменного тока высокой частоты (десятки килогерц) в смеси паров ртути с аргоном // Физика плазмы. 1983. Т. 9. № 6. С. 1282–1286.
  43. Eckert H. U. Induction Plasmas at Low Frequencies // AIAA Journal. 1971. № 8. P. 1452.
  44. МУ 2.1.4719-98. Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды.

Copyright © 2023. All rights Reserved.