SU1662646A1

SU1662646A1 - Gas separating apparatus

Info

Publication number: SU1662646A1
Application number: SU894682358A
Authority: SU
Inventors: Владимир Константинович Семенов; Леонид Михайлович Макальский
Original assignee: Московский энергетический институт; Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл разделени смеси газов на отдельные компоненты и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства дл обогащени газов отдельными его составл ющими и при очистке газов от вредных газовых примесей. Цель - интенсификаци процесса разделени газов на отдельные составл ющие и упрощение конструкции аппарата. Аппарат содержит корпус с патрубками входа и выхода продуктов разделени , отделенными друг от друга перегородкой с отверсти ми дл пропуска ионов газа, коронирующий электрод, расположенный по оси камеры и подключенный к полюсу высоковольтного источника посто нного тока, когда второй заземленный полюс подключен к корпусу аппарата. Перегородка из диэлектрического материала с сопротивлением ρ≥10H/ε₀εKE, где H - межэлектродное рассто ниеThe invention relates to devices for separating a mixture of gases into individual components and can be used in various sectors of the national economy for enriching gases with its individual components and for cleaning gases from harmful gas impurities. The goal is to intensify the process of separation of gases into individual components and simplify the design of the apparatus. The apparatus includes a housing with inlet and outlet nozzles of separation products separated by a partition with openings for the passage of gas ions, a corona electrode located along the axis of the chamber and connected to the pole of a high-voltage DC source when the second grounded pole is connected to the apparatus body. A septum of dielectric material with resistance ρ≥10H / ε ₀ εKE, where H is the interelectrode distance

E - напр женность пол E - tension sex

ε, K - диэлектрическа проницаемость и подвижность ионов раздел емого газаε, K is the dielectric constant and mobility of the ions of the gas being separated

ε₀ - электрическа посто нна . Отношение рассто ни между перегородкой и стенкой корпуса к межэлектродному рассто нию находитс в пределах 0,02 - 0,5, отношени шага между равномерно расположенными отверсти ми к межэлектродному рассто нию - менее 0,2, а отношение суммарной площади отверстий к общей площади перегородки лежит в пределах 0,06 - 0,16. Патрубки входа и выхода снабжены регулируемыми заслонками. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 4 табл.ε ₀ is electrically constant. The ratio of the distance between the partition and the wall of the housing to the interelectrode distance is within 0.02-0.5, the ratio of the pitch between evenly spaced holes to the interelectrode distance is less than 0.2, and the ratio of the total area of the holes to the total area of the partition is within 0.06 - 0.16. Inlet and outlet connections are equipped with adjustable dampers. 1 zp. F-ly, 1 ill., 4 tab.

Description

руемые заслонки 8 Аппарат может быть выполнен цилиндрическим и пр моугольным.Dampers 8 The unit can be cylindrical and rectangular.

Перегородка А выполнена из диэлектрического материала с удельным поверхностным сопротивлением р , определ емым из отношени The partition A is made of a dielectric material with a specific surface resistance p, determined from the ratio

Р Ј0 Е КЕ P Ј0 E KE

где Н - межэлектродное рассто ние между коронирующими электродами и стенкой корпуса;where H is the interelectrode distance between the corona electrodes and the wall of the housing;

Е - напр женность электрического пол между ними:E - electric field intensity between them:

е, К - диэлектрическа проницаемость и подвижность ионов раздел емого газа со- ответственно;e, K is the dielectric constant and mobility of the ions of the gas being separated, respectively;

Ј0 - электрическа посто нна , отношение рассто ние h между перегородкой и стенкой корпуса к межэлектродному рассто нию 0,02 h/H 0,5, отношение шага I между равномерно расположенными отверсти ми к межэлектродному рассто нию Н удовлетвор ет неравенству 1/Н 0,2, а отношение суммарной площади отверстий So к общей площади перегородки S удовлетвор ет условию 0,06 So/S 0,16,Ј0 is the electric constant, the ratio h between the partition and the wall of the body to the interelectrode distance is 0.02 h / H 0.5, the ratio of step I between evenly spaced holes to the interelectrode distance H satisfies the inequality 1 / H 0, 2, and the ratio of the total area of the holes So to the total area of the partition S satisfies the condition 0.06 So / S 0.16,

Аппарат дл разделени газа работает следующим образом.The gas separation apparatus operates as follows.

Газова смесь поступает по входному патрубку 2 и проходит вдоль аппарата. Ко- ронирующий электрод 7 создает в аппарате ионы. При положительном коронном разр де ионизируетс компонент с более низким потенциалом ионизации (таким газом может быть, например, гелий), в отрицательном коронном разр де - молекулы смеси газов с более высоким значением сродства к электрону (например, кислород, окись углерода ).The gas mixture enters the inlet pipe 2 and passes along the apparatus. The corona electrode 7 creates ions in the apparatus. With a positive corona discharge, a component with a lower ionization potential is ionized (such gas can be, for example, helium), in a negative corona discharge — gas mixture molecules with a higher electron affinity (for example, oxygen, carbon monoxide).

Двига сь по силовым лини м электрического пол , ионы достигают поверхности диэлектрической перегородки и осаждаютс на ней, зар жа ее. Часть ионов проходит сквозь отверсти в перегородке к осади- тельному электроду. После того, как диэлектрическа перегородка зар дитс , напр женность электрического пол вблизи ее поверхности уменьшаетс практически до нулевого значени , тогда как вблизи отверстий она увеличиваетс ,Moving along the power lines of the electric field, the ions reach the surface of the dielectric septum and deposit on it, charging it. A part of the ions passes through the holes in the septum to the precipitation electrode. After the dielectric barrier is charged, the intensity of the electric field near its surface decreases to almost zero, while near the holes it increases,

Под действием перераспределенного электрического пол начинаетс интенсивный транспорт ионов через отверсти перегородки в зазор между перегородкой 4 и корпусом 1. Попада на поверхность корпуса , ионы нейтрализуютс и отвод тс по боковому выводному патрубку 3. Обедненна газова смесь отводитс по центральному выводному патрубку 3. При проходе ионовUnder the effect of the redistributed electric field, an intensive transport of ions through the walls of the partition into the gap between the partition 4 and the housing 1 begins. On the surface of the housing, the ions are neutralized and discharged through the lateral discharge nozzle 3. The depleted gas mixture is withdrawn along the central ion outlet

сквозь отверсти возникает интенсивный электрический ветер, скорость которого достигает дес тков метров в секунду, что затрудн ет возврат нейтрализованных ионовan intense electric wind arises through the hole, its speed reaching tens of meters per second, which makes it difficult for the neutralized ions to return

через отверсти в перегородке в зону коронного разр да. Электрический ветер заставл ет нейтрализованный газ двигатьс по каналу между корпусом и перегородкой. Таким образом, обеспечиваетс макси0 мальное выделение ионизированной в коронном разр де компоненты смеси газа.through the holes in the septum to the corona zone. The electric wind causes the neutralized gas to move through the channel between the housing and the partition. Thus, maximum separation of the components of the gas mixture ionized in the corona discharge is ensured.

Дл примера в качестве входного газа использовалс комнатный воздух. В области указанных критериальных соотношенийFor example, room air was used as the inlet gas. In the area of the specified criterion relations

5 аппарат обеспечивал поток ионов кислорода сквозь отверсти в перегородке с плотностью 1012-10 ионов/см2.с.5, the apparatus provided the flow of oxygen ions through the holes in the partition with a density of 1012-10 ions / cm2. S.

Теоретические значение предельно достижимых плотностей потока Го2 ионов кис0 лорода, выдел емых из атмосферного воздуха в зависимости от межэлектродного рассто ни Н приведены в табл 1The theoretical value of the maximum attainable flux densities, Go2, of oxygen ions emitted from atmospheric air as a function of the interelectrode distance H is given in Table 1.

Таким образом , предлагаемый аппарат обеспечивает высокую степень..выделени Thus, the proposed apparatus provides a high degree of .. allocation

5 ионов кислорода из воздуха.5 oxygen ions from the air.

Предельное минимальное значение удельного поверхностного сопротивлени р , при котором происходит эффективное разделение 1013 1/см2с дл различныхThe limiting minimum value of the specific surface resistivity p, at which an effective separation of 1013 1 / cm2s occurs for various

0 межэлектродных рассто ний, приведено в табл. 2 (эти значени соответствуют выражению в самом общем случае, приведенному в0 interelectrode distances are given in Table. 2 (these values correspond to the expression in the most general case given in

1П Н1P N

описании изобретени р -).Description of the invention p -).

Јо Ј КЕЈ to KE

5 Важным параметром, определ ющим работу аппарата разделени газов вл етс отношение рассто ни между перегородкой и заземленным корпусом h к рассто нию между коронирующими электродами и5 An important parameter determining the operation of the gas separation apparatus is the ratio of the distance between the partition and the grounded housing h to the distance between the discharge electrodes and

0 корпусом Н.0 housing N.

Экспериментальные данные по исследованию разработанного устройства приведены в табл. 3 (Го2 поток ионов кислорода из воздуха).Experimental data on the study of the developed device are given in Table. 3 (Go2 flow of oxygen ions from the air).

5five

Частота отверстий на диэлектрической перегородке вли ет на интенсификацию разделени газов. Экспериментальные исследовани показали, что при малой частотеThe frequency of the holes in the dielectric septum affects the intensification of the separation of gases. Experimental studies have shown that at low frequency

0 количество разделени газов мало.0 the amount of gas separation is small.

Это св зано с тем, что величина рассто ни между отверсти ми перегородки приводит к возникновению обратной короны и происходит срыв разделени газов. ПриThis is due to the fact that the distance between the openings of the septum leads to the appearance of the inverse corona and the breakdown of the separation of gases occurs. With

5 большой частоте отверстий разр дные влени , транспортирующие отдельные компоненты газа к отверстию возникают только у отдельных отверстий и разделение идет, не снижа эффективности (см. табл. 4).At the high frequency of the holes, the discharge phenomena transporting the individual components of the gas to the hole occur only at the individual holes and the separation proceeds without decreasing the efficiency (see Table 4).

Claims

It is established that the efficiency of gas separation depends on the relative area of the holes on the dielectric plate. The optimal range can be considered 0.06: Ј S0 / S 0.16 outside this range, the oxygen output from the air is more than 100 times (see Table 5) . Claim 1. Gas separation apparatus comprising a housing with inlet and outlet connections of separation products, a partition separated from each other, provided with openings installed along the housing wall, a corona electrode located along the axis of the housing, connected to a high-voltage output of a constant voltage source. the second output of the source is connected to the housing of the apparatus, characterized in that, in order to intensify the process of separation of gases into individual components and simplify the design of the apparatus, The rod is made of a dielectric material with a specific surface resistance p, satisfying the condition

0 yun

p to KE

where H is the distance between the corona electrodes and the wall of the housing;

E is the intensity of the electric field between them,

E, K is the dielectric constant and mobility of the ions of the gas being separated,

Ј0 electric constant; the ratio of the distance h between the partition and the wall of the body to the interelectrode distance (H) is 0.02 h / H 0.5; the ratio of step I between evenly spaced holes to the interelectrode distance satisfies the inequality I / H 0.2, and the ratio of the total area of the holes So to the total area of the partition S satisfies the condition 0.06 So / S 0.16.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the gas inlet and outlet nozzles are equipped with adjustable dampers.

Table 1

Table 3

Table 4

Table 5

Products

A split Y

Dream gas

and

e