Введення
Математичне моделювання використовується в самих різних областях для вирішення дослідницьких і прикладних задач. Суть такого моделювання полягає в тому, що будь-який процес або об'єкт можна описати за допомогою відомих математичних формул, що виражають фізичні, економічні та інші закони. Потім цей опис, тобто модель, можна піддати будь-яким випробуванням без жодного ризику для людей і без найменших фінансових витрат, і уважно вивчити результат.
Математичне моделювання - це засіб вивчення реального об'єкта або процесу шляхом їх заміни математичною моделлю, більш зручною для експериментального дослідження за допомогою ЕОМ.
Математична модель є наближеним представленням реальних об'єктів або процесів, вираженим в математичних термінах і зберігає істотні риси оригіналу. Математичні моделі за допомогою логіко-математичних конструкцій, описують основні властивості об'єкта або процесу його параметри, внутрішні і зовнішні зв'язки.
За допомогою математичного моделювання пропонується вирішити проблему вдосконалення бар'єрних електричних озонаторів.
Однією з головних проблем роботи озонаторів є проблема тепловідведення. Близько 80-85% електроенергії перетворюється в тепло, що вимагає створення великої системи охолодження. Приблизно 10-15% обсягу всього озонатора займає розрядний проміжок, в якому відбувається утворення озону, інша ж частина припадає на охолоджуючу систему.
Властивості, застосування і способи отримання озону
Озон - складається з триатомним молекул О3 аллотропная модифікація кисню, що володіє при нормальних умовах характерним запахом і блакитним кольором.
Застосування озону зумовлене його властивостями:
. сильного окисляє агента:
· для стерилізації виробів медичного призначення
· при отриманні багатьох речовин в лабораторній та промислової практиці
· для відбілювання паперу
· для очищення масел
. сильного дезинфікуючого засобу:
· для очищення води і повітря від мікроорганізмів (озонування)
· для дезінфекції приміщень та одягу
· для озонування розчинів, що застосовуються в медицині.
Одним з істотних переваг озонування, у порівнянні з хлоруванням, є відсутність токсинів після обробки, тоді як при хлоруванні можливе утворення істотного кількості токсинів і отрут, наприклад, діоксину.
Озон утворюється у багатьох процесах, що супроводжуються виділенням атомарного кисню, наприклад, при розкладанні перекисів, окисленні фосфору і т. п.
Утворення озону проходить по оборотної реакції:
O2 + 68 ккал/моль (285 кДж/моль)? 2O3.
У промисловості його отримують з повітря або кисню в озонаторах під дією бар'єрного електричного розряду.
Бар'єрний розряд - розряд, що виникає між діелектриком і металом або між двома діелектриками в колі змінного струму. Електросинтез озону в бар'єрному розряді характеризується невисокими концентраціями озону, але порівняно високою економічністю, в порівнянні з іншими типами електричних розрядів.
Будова і види озонаторів
У промисловості застосовують озонатори двох типів: циліндричні і пластинчасті. Один з електродів озонатора може бути чисто металевим, а інший обов'язково покритий бар'єром з діелектрика, наприклад, склом або емаллю.
Циліндричні озонатори являють собою два циліндри із загальною віссю, вставлений один в інший, утворюючи трубчастий елемент. Циліндр меншого діаметру виготовляють з діелектрика, покритого з внутрішньої сторони металевим напиленням (електрод з бар'єром), циліндр більшого діаметри виготовляють з металу. Такі трубчасті елементи об'єднуються в блоки і поміщаються в ємності з охолоджувальною рідиною. Таким чином, охолоджуються лише зовнішні електроди.
Вихід з ладу одного елемента озонатора циліндричного типу призводить до аварійної зупинки і необхідності демонтажу цілого блоку елементів, що є істотним мінусом даного типу озонаторів.
Пластинчасті озонатори складаються з плоских металевих електродів, розділених шаром діелектрика. Пристрій системи охолодження складніше, ніж у трубчастих елементів, але великим плюсом є легкість заміни елементів пластинчастого озонатора.
Існує також два режими течії газу в озонаторе: ламінарний і турбулентний.
Ламінарна течія - течія, при якому газ переміщається шарами без перемі...
