Метал-диэлектрик(МД) немесе диэлектрик - диэлектрик (ДД) электродты озонатор

Кіріспе

 

Бүгінгі таңда ғылыми техниканың өркендеуіне байланысты әртүрлі өндіріс орындарындағы қалдық сулар мен ластанған қоршаған ортаның ауасын тазалау үшін дамыған батыс елдерінде қуаты әртүрлі озонатор қондырғыларын жасау күн сайын дамуда.Дамыған елдерде озонатор қондырғыларының басым көпшілігі барерлік разрядқа негізделіп жасалған. Өкінішке орай мұндай барерлік разрядқа негізделген озонаторлардың қуаты төмен сонымен қатар өнімділігі аз болып келеді. Сондықтан мен бұл дипломдық жұмыста шағын жоғарғы жиілікте жұмыс жасайтың озонатордың электрлік сұлбасын зерттеп, талдадым. Дипломдық жұмыс төрт бөлімнен, оның ішінде қорытындыдан, 18 атауды қамтыған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Жұмыс 2016-2018 жылдары Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университетінің Электротехника, электроника және телекоммуникация кафедрасында әртүрлі өлшеммен және әртүрлі конструкцияда электрлі тәжі – разрядқа негізделген озонатор қондырғысы қарастырылып, тәжірибелік зерттеу жұмыстары жасалынды. Жасалынған озонатор қондырғысы негізінде мынадай параметрлерге сай келуі тиіс: өнімділіктің жоғарылығы, конструкциясының қарапайымдылығы, жұмыста сенімділігі, меншікті энергия шығындардың аз болуы керектігі дәлелденген.

Бірінші тарауда электрлік тәжі разрядқа негізделген ЭТРО-01, ЭТРО-02 озонатор қондырғыларының жұмыс істеу технологиялары мен құрылысы қарастырылды. Сонымен қатар жалпы осы бөлімде баламалы жел арқылы электр энергиясының өндіру жолдарының технологиясы қарастырылды.

Екінші тарауда жоғарғы жиілікте жұмыс жасайтың озонатор қондырғысының электрлік сұлбаларына есептеулер мен тәжірибелік зерттеулер жүргізілді. 

Үшінші бөлімде бизнес-жоспар келтірілген, мұнда жобаға экономикалық тұрғыдан негіздеме берілген, жобаның өтелу мерзімі мен оңтайлылығы көрсетілген.

Төртінші тіршілік әрекетінің қауіпсіздігі бөлімінде жұмыскерлерді оператордың жұмысы кезінде туындап отыратын қауіпті және зиянды факторлардан қорғау құралдары ұсынылып, электрқауіпсіздігі мәселелері қарастырылған, еңбек жағдайларына талдау жасалып және жасанды жарықтандыру жүйесі мен автоматты өрт сөндіру жүйесі есептелген.

 

1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ

ЭЛЕКТРЛІК ТӘЖІ РАЗРЯДҚА НЕГІЗДЕЛГЕН ЖОҒАРҒЫ ЖИІЛІКТЕГІ ОЗОНАТОР ҚОНДЫРҒЫЛАРЫ

(ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ)

 

1.1 Озонаторлардың заманауи құрылыстары

Газдарды шығару үшін қолданылатын құрылғыларды сипаттамас бұрын сол шығарылатын газдарды алу тәсілдерін біліп алған жөн. Озонды алу тәсілдері:

· барьерлік разряд;

· электролиз;

·  фотохимиялық;

· жоғарғы жиілікті электірлік өріс және т.с.с. тәсілін қолданады.

Өндіріс орындарында көпшілік жағдайда озонды барьерлік немесе тәжі разряд арқыл синтездеп алады. Онда төменгі молекулярлық бірақ жоғары электрондық температура болғандаозонның түзүлуіне қолайлы жағдай жасалады. Барьерлік разряд конденсатор астарына жоғары кернеу берген кезде пайда болады, осы кезде астарлар диэлектрлік барьерлермен жабылған (эмаль, әйнек, кварц), бірақ барьерлер арасында газ бен атмосфераның бірдей қысымында газ толтыру үшін бос орын қалдырады. Жоғары кернеуді озонатор астарларына берген кезде потенциалдар айырымы газдық ортаның диэлектрлік беріктігін жоғарылатып жіберуі мүмкін, сол кезде ол тесіледі, және барьерлер арасында көп мөлшерде микроскопиялық разрядтар пайда болады, ол ұшқындық сипат. Каналдағы зарядталған бөлшектер жоғары күшке жетеді және сондықтан газ молекулаларын және бос атомдарды азды көпті ұсақ радикалдарға бөледі. Бастапқы реакция өнімі төменгі температурадағы газ ортасына түсіп ондағы молекулалармен байланысады, әртүрлі химиялық реакция береді және қарқынды озон түзеді. Барьерлік разряд пен тәжі разрядтың химиялық әсер ету сипаттары ұқсас, әсіресе ол теріс тәжіге қатысты.

Разрядтағы химиялық реакция кинетикасы Н. К. Кобозев, С. С. Васильев және Б. Н№ Еремин зерттеген. Сонымен қатар құрылыс реакциясы және озон бөлінуі үшін бірінші тәртіп алынған, сол арқылы негізгі дифференциалдық теңдеу келесідей болады:

 

                       (1.1)

мұнда, [n_оз]- озон концентрациясы;

[n_к]- бастапқы оттек пен қоспаның құрамы;

[К_об және К_р]- озонның түзілуі және бөліну реакция константасы;

 

(1.1) өрнегін нөлге теңестіре отырып теңкөлемді стационарлық озон концентарциясының қоспа құрамынан тәуелділігін аламыз:

 

 (1.2)

 

(1.3)

 

Мұндағы, Р_р- разряд қуаты;

V - разряд көлемі;

t - разряд ұзақтығы.

 

Озонаторды құрастырғанда белсенділігінің негізгі көрсеткіші болып энергетикалық шығын болып табылады, ол таратылған бірлік энергияға алынған озон санын анықтайды (г/кВт*сағ). Бұл өлшем әртүрлі газдық разряд формасында жұмыс жасайтын озонаторларды салыстыру үшін қажет. Басқа маңызды көрсеткіш ретінде озон бойынша жалпы қарқындылық болып табылады (г/сағ), ол өңделетін өнімнің көлемі және заттың қажеттілігіне тәуелді. Озонды алу үшін электрлік разряд формасының таңдауы осы екі параметрге тәуелді, сонымен қатар жалпы қарқындылық неғұрлым көп болса, соғұрлым энергетикалық шығуға қажеттілік жоғары болады.

    Озонаторлардың техникалық сипаттамаларын салыстыру 1.1 кестеде келтірілген. Онда электрлік разрядтың әртүрлі формасында төменгі және жоғары жиіліктерде жұмыс жасайтын озонатор конструкциясының озон бойынша энергетикалық шығуы 40-75 г/кВт*сағ аралығында өзгереді, ал олардың өнімділігі кең ауқымда жатыр.

 

1.1 кесте. Әртүрлі озонаторлардың техникалық деректері

Озонатор түрі	Өндіруші	Өнімділік, г/сағ	Кернеу,кВ	Қуаты,кВт	Энергиялық шығыны,
ОП-121	З-д Курган-Химмаш	1600	16	22	45
ОПЧ-61	Дзержинский НИИ-Химмаш	5000	12	90	78
Озонатор (эмаль)	Пат.№40160, США	450	6	0,99	410
Озонатор (эмаль)	МГУ,Россия	480	7	2,6	190

 

    Келтірілген мәліметтер бойынша мынындай қорытынды жасауға болады: эмальдандырылған электродты озонаторлар заманауи өндірістік озонаторларға қарағанда артықшылықтары бар, олардың энергетикалық шығыны 200-400 Вт*сағ тең, ол жоғарғы жиілікті озонаторлар өнімділігінен 5-10 есе және 50Гц-те жұмыс жасайтын озонаторлардан әлдеқайда жоғары. Мұндай құрылғының бірдей өнімділікте салмағы төменгі жиілікті құрылғыдан ондаған есе аз.

    Озонатор шықпасындағы озонның өңделуімен таралуын яғни энергетикалық шығынын келесідей теория жүзінде есептеуге болады. Озонаторлық құрылғылардың өнімділігін есептегенде негізінде минималды энергия шығындары осылай көрсетіледі:

 

(1.4)

 

    Мұндағы, 1эВ = 4,45019*10^-26(кВт*сағ)

    Кейде шығындар одан да көп болу керек деп есептейді, өйткені оттегі электрондармен соқтығысқанда диссоцияцияланады, сөйтіп 7,08эВ энергиясымен қозба қалпына түседі. Сонымен қатар шығындар 2кВт*сағ/кг-ға дейін өсіп кетеді. Шынайы жағдайда минималды шығындар 1,48 эВ/молекулаға тең озон түзілетін жылумен есептеледі. Ауыстырғанда ол ~0,83кВт*сағ/кг немесе 1,2l/кг О³/кВт*сағ тең.

    Көптеген озонатор құрылғылары төмен энергетикалық шығынды береді, ал ең тиімдісі барьерлік разряд болып табылады. Барьерлік разряд қағидасы бойынша жұмыс жасайтын озонаторлар үшін жақсы шығын ол ~0,2кг/кВт*сағ тең.

    Тәжілік разряд озонды алу құрылғысының негізі ретінде қаланған. Бұл құрылғыда оттегі атмосфералық қысым кезінде түтікше арқылы өткен және тұрақты тоқ кезінде қолданылған. «Жарты тәжілік» озонды алу үшін газды иондағыштар белгілі. «Жарты тәжілік» разряд режимі, электродтың бірі сым және екіншісі – металл пластина немесе қабырғалары бар әйнек жанасатын газдан алшақ өткізгіш сұйықтық болғанда орын алады. Бұл жағдайда острия разрядтарында болатындай химиялық реакциялар орын алады.

    Импульсті кернеудің қозғалыстағы толқыны қолданылған озонатор өте тиімді болып есептеледі. Бұл озонатордың озонды өндіру тиімділігі жоғары кернеулі төртбұрышты импульс арқасында және импульс фронтының жылдамдығын ~1кВ/нс өсіруінде. Мұнда импульстар қозғалстағы толқындарды түзеді және озон шығуын 2-3 есе өсіре отырып интенсивті тәжі құрады.

    Тәжілік разрядта озонды өндіру тиімділігін өсірудің бір жолы «электрлі газды динамикалық әсер» пайдалану, ол тәжілік разрядта жетерліктей жылдамдықпен желдеткенде пайда болады. Ауа ағынының болуы жалпы сипатын өзгертеді және стримерлердің алдын ала тесілулерін және олардың пайда болуын қиындатады. Соның нәтижесінде алдын ала тесілу аймақтары тартылады және тынышталған ауада жарқыл тесілуге алып келетін кернеуде жоғары тоқ алуға болады. Мысалы, ауа ағымының 200 м/с жылдамдығында озонның 80г/кВт*сағ-тан жоғары энергетикалық шығарылымы алынған, 100мА разрядты токта озонатордың өнімділігі 200 г/сағ құрайтынын айта кеткен жөн.

Электродтың қиғаштық радиусы r_қ - инемен байланысты бағыттаушы экрандауды ескергендегі электродтардың арасындағы R қашықтық Rr > 10 қатынасын құрайтын электродтарының бірі қиғашты кіші радиустың инесі түрінде жасалған және өндіруші ортадағы ағыс бағытына ассиметриялық түрде бағытталған, ал басқасы өндірілген ортадан шығуға арналған бұрғымен қамтамасыз етілген пластина түрінде жасалған тәжді разрядтағы озонатор ұсынылған. Бұл озонатордың сенімділігі мен тиімділігін арттырып, газ-газ, газ-сұйықтық және газ-қатты дене фазалары арасында өңдеу жүргізуге мүмкіндік береді.

Тәждік разрядтағы озон мен озонаторларды алудың белгілі тәсілдері мен құрылымдарын қарастыру арқылы тұрмыстық санитарлы және шаруашылық мақсаттарға ең жарамды озонаторлар аз электродаралық қашықтықтағы микросым тәждік разрядтарға негізделгенін көруге болады. Бұл озонаторлар озонның орташа өнімділікті озонаторларының ( 10-100 г/ч) қатарына жатады, және озонның энергетикалық шығымы 50 г/кВт*сағ дейін бола тұра құрылымының қарапайымдылығы мен эксплуатация кезіндегі ыңғайлығымен ерекшеленеді және энергетикалық қатынастарда да айтарлықтай тиімді. Тәждік электродтардың тиімділігі мен өмір сүруін ұзартып, қолданыстағымен салыстырғандағы озонның энергетикалық шығымын арттырсақ, мұндай озонаторлардың әрі қарай өңдеу мен жаңарту болашағы жарқын екені көрінеді.

 

1.2 Атмосфералық ауадағы озонның концентрациялануын бақылау әдісі

Атмосфералық ауадағы озонның концентрациялануын бақылаудың белгілі әдістерін талдау олардың әрқайсысы қойылған тапсырма мен зерттеушілердің қандай да бір әдісті таңдауына байланысты артықшылықтар мен кемшіліктерге ие екенін көрсетеді. Көптеген белгілі озонаторларда қауіпсіздік және озонмен қоршаған орта мен адамның улануы тұрғысынан рұқсат етілмейтін шығымда және жұмыс жасау көлемінде озонның концентрациялануын өлшеуге арналған бақылау құрылғылары жоқ. Сол себепті озон ауалық қоспа шығар кезде озонның құрамын үздіксіз бақылап отыратын озонометрді жасап шығару мәселесі өзекті тапсырмалардың бірі болып табылады.

Озонның концентрациясын өлшеу озонның физико-химиясы мен технологиялық озон өндірісінде өзекті мәселе болып табылады, ал ауадағы озонның құрамын үздіксіз бақылау тұрмыста және кызмет көрсету ғимараттарында және емдеу бөлмелерінде және ауруханаларда озондық дайындауда да аса қажет. Барлық жағдайларда озонометрлердің құрылымының қарапайымдылығы мен жоғарғы мехотұрақтылық кезіндегі жұмыс жасау ыңғайлылығы мен өлшеу дәлдігіне талаптар қойылады.

Ауадағы озонның концентрациясын анықтаудың белгілі тәсілдері мен бақылауға арналған құрылғылары йодометриялық, интерферометриялық және фотометриялық әдістерге негізделген, көп жағдайда стационарлық құрылғылар болып табылады және қиын жүзеге асырылу мен орындалуымен ерекшеленеді. Классикалық йодометриялық әдіс те озонды бақылауды жүзеге асыру кезіндегі қиындықтарымен ерекшеленеді және өлшемдердің үздіксіздігін қамтамасыз етеді.

Қазіргі таңда озонды бақылау мен талдаудың жүздеген әдісі бар. Шартты түрде оларды физикалық, физико-химиялық және химиялық деп бөлуге болады. Басқа классификация бойынша оларды абсолютті және салыстырмалы деп те бөлуге болады.Ең алғашқы классификация бойынша өлшеулі концентрацияның тікелей көлемін білуге болады; озондарды калибрлеу жүзеге асырылатын олардың ең дәл нәтижелері алғашқы стандарттау қызметін атқарады, екіншілері озонды концентрациялау функциясы болып табылады, көлемді өлшейді және өздері калибровканы талап етеді.

Физикалық әдістер озонды сипаттайтын физикалық өлшемдерге негізделген, мысалы, УФ-көрінетін және ИК-спектр облысының жұтылу қарқындылығымен. Физико-химиялық әдістер озонның әртүрлі реагенттермен әрекеттескен кезде пайда болатын физикалық эффектілеріне негізделген, мысалы, хемилюминесценция мен жылу реакциясы. Химиялық әдістердің қатарына озонның сәйкес реагенттерімен әрекеттесуі кезінде бөлінетін әсер етуші азық түліктер санын өлшейтін немесе озонмен макромолекулалар әрекеттесуі кезіндегі полимердің молекуларлық салмағының азаюын анықтайтын әдістерді жатқызуға болады.

Осылайша, мысал келтірер болсақ, метереологтар озонның интегралды санын бағалау үшін атмосфераның көлденең тірегінде спектрдің екі бөлігіндегі күндік радиацияның жұтылуын салыстыратын спектрофотометрикалық әдіс қолданады. Олар бір бөлігінде озон сәулеленуді жұтса, келесі бөлігінде жұтылу минималды түрде болуы керек шартымен таңдалып алынады.

Озонның кіші концентрацияларын өлшеу үшін люминолды флуоресценцияны озонмен сөндірген кездегі басқа люминесцентті әдіс қолданылады. Әдетте люминолды минералды тасымалдаушыларға жағады, және газды қоспамен зерттелетін өлшеулі санды өткізетін индикаторлық түтікшелерге таратады. Содан соң түтікшелерді сынап шамының жарығымен жарықтандырады және жұтылған бөліктің ұзындығы бойынша озонның концентрациясын анықтайды. Әдістің сезімділігі 0,15 мкг/л құрайды.

Озонның люминисцентті және хемилюминисцентті талдаушыларының әртүрлі нұсқалары ұсынылған. Олардың көбісінде сенсибилизаторлардың орнына әртүрлі қоспалармен люминол қолданылады. Бұл әдістің артықшылығына электрлік белгілер ретіндегі талдау нәтижелерін алу мүмкіндігі жатады. Люминолдың сілтілік ерітіндісімен суландырылған қағазды қолдану немесе люминолдың гематинді қоспасын сезімталды элемент ретінде қолдану сезімталдылықты 0,3 – 0,005 мкг/л дейін жеткізуге көмектесті.

Озонның үлкен концентрацияларын ( 1-7%) оның ыдырау жылылығы бойынша өлшеу тәсілі белгілі. Озонмен концентрацияланған қоспалардың ыдырауы қарқынды жылумен бірге жүреді және жылу эффектілерін өлшеу қиындық тудырмайды. Газ ағымы термопар орналасқан катализатор (саликагельді кобалть оксиді) қабатынан өтеді. Бұл әдіспен озонның аз санын өлшеген кезде жылуды жинау үшін аса сезімтал белгілер мен көпірлік схемалар қолданылады. Құрылғының бір кемшілігі катализатор белсенділігінің үнемі төмнедеп отыруы болып табылады.

Жоғарыда келтірілген әдістердің көпшілігінде кемшіліктерден басқа, әрқайсысына сай ортақ кері үлкен инерттілік бар. Талдауға кететін уақыт 5 минут пен 200 минутқа дейінгі аралық, оларды кинетикалық өлшемдерге жарамсыз етеді.

Мұндай жағдайларда, әдеттегідей, УФ- және ИК-бөліктеріндегі жарықтың жұтылу өлшемдеріне негізделген әдістер қолданылады. ИК-спектріндегі жарықтың жұтылу әдісін қолданған кезде оның сезімталдылығы өлшеу дәлдігі +15% құрайтын УФ-бөлігінен төмен екені орнатылған, сонымен қатар оптикалық тығыздықтағы өзгерістер құрылғымен айтарлықтай тез анықталмайды.

Озонның органикалық қосылыстармен кинетикалық реакцияларын зерттеудегі ең жақсы нәтижелері озон концентрациясының УФ-бөлігіндегі жарықты жұтуын өлшеу үшін қолданылған кезде алынған. Әдістің үлкен артықшылықтарының қатарына озонның ағымдағы концентрациясын тікелей бақылау мүмкіндігі мен 2*10^-7 ден 2,5*10^-3 моль/л дейінгі диапазонда жарық ағымының толқынының ұзындығын өлшеу жолын тәжірибеден өткізу кезіндегі концентрацияларды өлшеу мүмкіндігі жатады.   

УФ-жарықты жұту негізінде өндіріс пен ғылыми зерттеу лабораторияларында табысты түрде қолданылатын газды қоспалардағы озон концентрациясын анықтауға арналған озонометрлер өңделіп және жасалып шығарылды. «Альфа фото» (Н.Н.Семенов атындағы химиялық физика институты, Мәскеу қаласы) ғылыми өндірістік кооперативі жасап шығарған АФ озонометрі белгілі. Ол озон концентрациясының 0,005 ден 200 г/м³ ге дейінгі диапазонындағы газды қоспалардағы (жекелей алғанда, озонаторлардың шығу кезіндегі) озон концентрациясын өлшеуге арналған. Құрылғы жұмыс жасайтын 4 диапазонға ие (г/м³): 0,005-0,2; 0,05-2; 0,5-20; 5-200. Озон концентрациясының салыстырмалы өлшеу қателігі 5% дан аз. УФ сәулеленуінің қайнар көзі ретінде төмен қысымды сынап шамы қолданылады.

Озонды талдаудың жанама әдісі негізінде жұмыс жасайтын озонометрлерді калибрлеу үшін озон калибраторы қолданылады. Озон калибраторы талдамалы газ ағымындағы озон концентрациясының белгілі бір деңгейін жүйелі түрде құрап отыратын қарапайым тексерілген құрылғы болып табылады. Озон калибраторының жұмысшы элементі ультрафиолеттік сәуленің қайнар көзі – төмен қысымды резонансты сынап шамы орнатылған фотохимиялық ағым реакторы болып табылады. Сынапты шамды қосу импульсивті қуат көзі арқылы жүзеге асады. Газ ағымы кезінде жинақталатын озонның концентрация деңгейі 5*10¹¹ ден 5*10¹² 5а дейінгі см³ тегі озон молекулаларының кез келген интервалында болуы мүмкін, оған қарамастан инструменталды қателік 15% дан аспауы керек.

 

1.3 Озондық технологиялардың үрдістері мен аппараттарынқолдану

Озон түтінді газдардың, өндірістік және тұрмыстық ағын сулардың құрамындағы көптеген улы қосындыларды жоятын жоғарғы тиімділікке ие экологиялық тазалағыш екені белгілі. Оған қазіргі таңда ерекше шиеленіскен табиғатты қорғау тапсырмаларын орындаудағы ең маңызды орын тиесілі. Болашақта озонды қолдану көлемі ең алдымен экологиялық талаптардың арқасында кеңейе бермек. Қазақстан ТМД елдері арасындағы экологиясы ең нашар елдер қатарына жататындығына байланысты озонды жасайтын және өңдейтін аппараттарға және олардың негізінде экологиялық таза технологиялар (озондық технология) жасауға деген талаптар ерекше өзекті және өткір болып табылады. Оларды қолдану экологиялық зиян заттардың туындауын жояды, ауыз судың сапасын айтарлықтай жақсартады, ауа бассейніндегі канцерогенді қоспаларды азайтады, және жалпылай алғанда, қоршаған ортаны қорғауға қызмет етеді.

Озон экологиялық керемет тазартқыш ретінде сумен қамтамасыз ету жүйелеріндегі суды дайындауға, ағын суларды тазартуға және атмосферадағы газды қалдықтарды тазалауға тиімді зат ретінде қолданылады.Көбінеозон технологиясын қолдану экологиялық зиянды заттардың пайда болуын болдырмайды, ауыз судың сапасын айтарлықтай жақсартады және ауа бассейніндегі канцерогенді қоспалардың мөлшерін азайтатыны тәжірбие бойынша бекітілген. Ағынды сулардың озонизациясы ағынды суларды тазарту қондырғыларын пайдаланып, суды дезинфекциялаумен бірге бета-белсенді заттарды (ББЗ), органикалық еріткіштерді, бояғыштарды, сульфаттарды және ауыр металдар иондарын тазартуда көп қолданылып келеді. Мұнай өнімдерімен ластанған судың озонизациясы оның органолептикалық қасиеттерінің жақсаруына септігін тигізеді, себебі су түссізденеді, оның бетіндегі мұнай пленкасы жойылып, мұнай өнімдеріне тән ерекше иіс жоғалады. Ауа бассейнін азот пен күкірт оксидтерімен ластайтын өнеркәсіптік газдарды жылу электр стансаларынан терең тазалауға арналған озон технологиясы белгілі.

Озон органикалық қосылыстармен және полимерлі материалдармен белсенді өзара әрекеттесіп, оларды жойып жібереді. Оның озонид түзіп, екі байланыс арқылы қосылуы ерекше қызықты. Реакция газды ортада да, ерітіндіде де жүреді.

Озонның фенолмен өзара әрекеттесуі альдегидтер, қышқылдар мен бұзылған хош иісті ядролармен (мысалы, ханолин сияқты) аз улы туындыларымен әрекеттескен кезде пайда болады. Озонның феноликалық қосылыстарға тиімді әсері оны фенолды ағын суларды тазарту үшін пайдалануға үлкен мүмкіндіктер береді.Негізінде озондауды жүргізген кезде ең алдымен қарапайым цианидалар қышқылданады, одан кейін озонға қатысты әртүрлі белсенділік танытатын кешендер (металдармен байланысқан) қышқылданады. Соңғыларымен мыс пен никель цианидтері жақсы әрекеттеседі, себебі олардың иондары әрекеттесуін катализациялайды. Күміс пен кадмий күрделі қосылыстарының тотығу жылдамдығы қарапайым цианидтермен бірдей. Озонның мырыш цианидімен өзара әрекеттесуі нашар болып табылады. Қалыпты жағдайда темір мен алтынның өте тұрақты комплекстерінің ыдырауы елеусіз жүзеге асады.

Озондау әдісінің кемшіліктері сумен жабдықтау және сарқынды суларды тазарту әдістерінде қолданған кезде оның шектелуіне себеп бола алмайды, озонды пайдаланудың ұзақ уақыт тәжірибесі және озон қондырғыларының жұмысы әдісті жоғары тиімді деп сендіреді. Озонизация техникасын одан әрі жетілдіру әдісі өзіне тән кемшіліктерді жояды және ол кең қолданысқа ие болады. Қазіргі уақытта ағынды суларды тазарту үшін озон технологиясын пайдаланудың мүмкін еместігі күмән тудырмайды.

Жалпы айтқанда, озон бірегей бактерицидтік қасиеті бар және жоғары тотықтырғыштық әлеуетке ие газ бола отырып, адам қызметінің түрлі салаларында және әртүрлі салаларда әртүрлі және ауқымды қолданысқа ие болып табылады. Төменде озон және озон технологиясын қолданудың жүйеленген негізгі бағыттары көрсетілген.

Тамақ өнеркәсібі және қызмет көрсетуде - жарамдылық мерзімі, әсіресе тез бұзылатын, жаңа піскен көкөністер, жемістер, дәнді дақылдар, сүт өнімдері, ет, жұмыртқа және т.б. Үй-жайларды, кемелерді, цистерналарды, құбырларды дезинфекциялау және зарарсыздандыруда. Булық және химиялық өңдеуді ауыстыру кезінде. Залдар, жұмыс кабинеттері, дүкендер, қоймалар, фермалар, дәретханаларды дезодоризациялау және зарарсыздандыруда. Өндіріс немесе азықтандыру үшін пайдаланылатын суды қосымша тазарту және озонизациялауда. Сүт жасайтын зауыттарды, шарап зауыттарында, сыра қайнату зауыттарында, ет және балық өңдеу зауыттарында және дүкендерде, құс фабрикаларында, шошқа кешендерінде. Ванилин өндірісі, мұнай мен майларды тазарту процестерінде, шарап пен коньяктың ескіруінде. Медицинада - хирургия, терапия, дерматология, косметология, акушерлік және гинекология, стоматология, анестезиология, реанимация, онкология, невропатология, кардиология. Артрит, туберкулез, венерологиялық, жұқпалы, көз, тамырлы аурулар. Медициналық құралдарды зарарсыздандыру.

Санитария және эпидемиология - әртүрлі үй-жайларды, дүкендерді, қоймаларды, ауруханалық бөлмелері, асханалары, медициналық және басқа құралдар мен материалдарды стерилизациялау, суды тазарту және зарарсыздандыру - дезинфекциялау. Кеміргіштер мен ұшатын жәндіктердің шығарылуында.

Ветеринарлық медицина - жараларды және тері ауруларын, жануарлардың асқазан-ішек ауруларын, жануарларға, әсіресе жас жануарларға арналған озондау.

Ауыл шаруашылығы, тұрмыстық мақсаттағы үй-жайларды санитарлық тазарту, ауыз суды тазарту, ванналар, бассейндер мен аквариумдарды озонизациялауда. Көгеру, шіру, жертөлелердегі саңырауқұлақтарды, жерқоймаларда, көкөніс қоймаларында, моншаларда, ірі қара мал шаруашылығы мен үй шаруашылығындағы бұзылудан қорғану және қорғауда. Мал азығын, мал шаруашылығын, инкубаторларды, жылыжайларды, жұмыртқаларды, жас жануарларды жақсы дамуы үшін, паразиттердің бұзылуында. Құбырларды тазартуда. Балық шаруашылығында қолдану. Зиянды жоятын және өнімділікті 50% -ға дейін арттыратын тұқымдық емдеуде. Сақтау мерзімін екі, үш есе ұлғайту үшін ауыл шаруашылығы өнімдерін қайта өңдеу - көкөністер, астық және т.б. Пестицидтерді жоюда. Ара мен шаянды паразиттерден бірегей тазалауда. Балық, ет және оның өнімдерін, соның ішінде тұзды мұздатылған түрінде өңдеуде.

Қалалық басқару - тұрмыстық және өнеркәсіптік ағынды суларды және ауаны тазалау. Пайдаланылған автокөлік шиналарын қоса алғандағы қалдықтарды жою. Ауыз суды тазарту және қайта тазарту.

Тасымалдау қызметі - стерилизаторлар мен су тазартқыштар, цистерналарды, тоңазытқыштарды, контейнерлерді, азық-түлік кемелерін дезинфекциялау және зарарсыздандыру.

Банктер, мұрағаттар, кітапханалар - жұмыс кабинеттерінде ауаны тазарту, зарарсыздандыру және дезодоризациялау. Өсімдік банкноттардың, кітаптар мен журналдардың беті, қағаз құжаттары мен қағаз шаңы болып табылатын микроорганизмдерді жою. Емдеу белгілі бір көлемде және белгілі бір уақытқа дейін немесе тазалаумен озонды толтырудан тұрады. Ұстау ұзақтығы және қажетті концентрациясы барынша тиімділікке бағдарланған тиісті әдістермен анықталады.

Химия өнеркәсібі - органикалық аралық өнімдер мен пластмасса өндірісі, нафталин фракциясының тазалығы, марганец катализаторының активтенуі, альдегидтер мен қышқылдардың пайда болуымен көмірсутектерді тотықтыру, никель және кобальт гидрометаллургиясы, ванадий мен гальий рецептерині, металл оксидтерінің синтезі, кеннен алтын мен күмісті алу , химия өнеркәсібінің тазарту кешендерінде.

Жеңіл өнеркәсіп - парфюмерия, камфора, май және темекі өнімдерін өндіруде.

Сонымен қатар озон, оны зерттеу жұмыстарында өз тәжірибелерінде қолданатын ғалымдар мен мамандарды назарын аудартты. Мысалы, химияда озон күшті, әмбебап тотықтырғыш ретінде қолданылады, себебі көптеген реакцияларға қатысатын бірегей О (D) атомының қалыптасуының негізгі көзі болып табылады; биологияда - микроорганизмдерде әрекет ететін зат ретінде: физика және физикалық химия - жартылай өткізгіштер, сұйық кристалдар, өткізгіштер және ферромагниттік пленкаларда.

Озон технологиясы ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылады, мұнда озондалған ауаның бактерицидтік және дезодоранттық қасиеттері озонды ауыл шаруашылығы өнімдерін өндіру, өңдеу және сақтау үшін алуан түрлі пайдалануға мүмкіндік береді.

Бірқатар зерттеулерде ең кең таралған ауыл шаруашылық улыхиматтарының бүкіл тобы озонизацияға ұшырады. Олар 2-5 мг / л ерітіндісінде шоғырланған кезде және 4-5 мг / л озонды дозада өңделген кезде барлығы тотықпайды. Озонның көптеген қолданудың осындай пайдалы қасиеті бар, қазіргі уақытта оған деген қызығушылық Жердегі барлық тіршілікке әр түрлі аспектілеріне қатысты болып табылады. Атмосфералық озон тірі жасушаларға зиян келтіретін Күннің ультракүлгін сәулелерін сіңіреді. Сондықтан, озон қабатының жоғалуы немесе тіпті айтарлықтай азаюы Жердегі барлық тіршілік үшін қолайсыз салдарға әкелуі мүмкін. Соңғы жылдары Озон қабатындағы O₃ құрамының жалпы азаюы байқалады, ол 12 жыл ішінде 10% ды құраған. O₃-ні қысқарылуының ықтимал себептерінің бірі - атмосфераға шығарылатын өнеркәсіптік заттардың эмиссиясы, бұл бірқатар елдердің үкіметтеріне хлорфторкөміртекті қосылыстардың өндірісіне тыйым салатын нормативтік актілерді қабылдауына әкелді.

 

    1.4 Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатор

    Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатор жоғарғы кернеулі импульсті техника қатарына жатады. Химия өнеркәсібінде озонмен катты және газорталарын,ал медицинада дезинфекция ,дезодорацияда қолданылады және де ауыл шаруашылық өнеркәсібінде көкеніс сақтау және өңдеу мақсатында қолданылады одан басқа ауа кондиционерінде және мұздатқыш құрылғысында қолданылады және т.б.Классикалық түрдегі озонатор қондырғысы айнымалы ток көзіне қосылған және де арасы диэлектрик ортаменен оқшауланған .Қоздыру жиілігін үлкейткен сайын барьерлі озонатордың өнімділігін арттыруға болады,механикалық конструкциясын өзгертпей ақ. Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатордың функционалдық схемасы.

1.1-сурет. Функционалдық схема және кернеу эпюрлері жоғарғы жиілікті барьер озонаторының жұмысын түсіндіреді

    Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатор құрамы 1 және екінші 4 металл электродынан құралады.1 және 4 электродтар бір-бірінен әлдебір арақашықтықта өзара параллель орналасқан.Бір-бірінен әлдебір разрядты арақашықтықта 2 ауа каналы ретінде ол 1-дің ішкі электрод бетінде орналасқан,ал 2 жанынан 3 диэлектрлік барьер орналасқан.Ол ультрадыбыстық резонатор функциясын атқарады.Бұл деген айнымалы электр өрісі әсерінен диэлектрлік барьер 3 механикалық тербелістер ультрадыбыстық жиілікте жасайды.Металл электродтары 1,4 және 3 диэлектрлік барьермен бірге біріңғай механикалық қондырғыны құрайды.Құрылғының электрондық бөлігі тактті генератордан 5 жоғарғы жиілікті импульс генераторынан 6 амплитудалық электр сигналы (b) 3...7 есе тактті генератордан жоғары 5, бұл екінші кіріс модуляторына түседі 7.Нәтижесінде модулятордың шығысында күрделі айнымалы кернеу шығады. Генератордың шығысында 5,6 модулятордың кірісі 7,қосымша күш металл электродына 1,4 қосылған.

 

    1.5Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатордың жұмыс істеу приципі

    Тактті генератор 5 ультрадыбыстық жиіліктегі 20...70кГц(а)электр импульстарын өндіреді.Олар 7 модулятордың кірісіне түседі.Жоғарғы жиілікті импульс генераторы 6 қос электр толқындарын өндіреді.Суретте импульс генераторы 6(b) тактті генератордың жиілігінен 5 есе артық 5(а).Озонның синтезі 2 разрядтық арақашықтықта өтеді.Күрделі электр сигналының 1,4 электродына 7(с),кіріс модуляторына барьерлі разряд ауа каналы арқылы шығады.Ультрадыбыстық қосымша 1,4 электрод сигналында диэлектрлік барьердің механикалық тербеліс 3,екі арақашықтығында жоғарғы жиілікті оптимальды озон түзілуін қамтамасыз етеді.Диэлектрлік барьердің 3 механикалық арасында ауамен электродтың араласуынан қолайлы жылудың диэлектрлік барьердің бетінен шығуына ықпал етеді.Бұл өз алдынан 1,2...1,3 есе токтың тығыздығын арттырады 2 диэлектрлік барьердің жатуына және сынуын азайтады.Разрядты ортаның 2 бірқалыпсыз токтың түскен кернеудің жиілігіне байланысты 55-70кГц жиілікте жұмсақ ауа газды ортада жұмсақ тербелістер пайда болады.Нәтижесінде озот құрамдас түзілулер азаяды озонның тиімді шығысы көбейеді.

        

    1.6 Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатордың тиімділігі

    Құрылғы 110-230кГц жиілікте ультрадыбыстық тіреуіштің жиілігіне тәуелсіз жұмыс істейді.Құрылғыны құрау қарапайым,пайдалы әсер коэффиценті жоғары,кең алқапты қолданысы бар,жоғарғы берікті және де ұзақ қолданысқа ие.Жоғарғы жиілікті барьерлі озонатор жоғарғы өнімді тұрақты жұмыс сипаттамасына ие.

Озонды сақтау мен су құбыры станциясы (немесе су тазартқыш құрылғы) аймағында тазаланған оның жарылғыш қасиетін ескерсек, оның экономикалық тиімсіз және аса қауіптілігін білеміз. Сондықтан озон қолдану объектісінде тура қабылданатын реагент (тотықтырғыш) ретінде қарастырылады. Соған байла-нысты озон тасымалданған уақытта озонды ауа қоспасында озон концентрациясының төмендейтінін ескеру керек. Сондықтан су құбырларының озонды синтездеу орнынан, өңдейтін түйіскен камераларға дейінгі аралығы 100м. артық болмауға тиіс. Өйткені озон тасымалдау кезіндегі коцентрациясының төмендеуінің кері әсері оның 10-15%-ның жоғалуына әкеледі. Озонды ауадан алу принципиалды және технологиялық сұлбасы 1.2-суретте көрсетілген.

Бастапқы құрылғыдан Озон генераторының (озонатор) артығырақ қажет негізгі элементтеріне:

‒ электрлік қорек көзі;

‒ газды беру жүйесі (компресорлық топтама);

‒ озон беруші газды дайындау жүйесі;

‒ қолданылған ауа қоспалы озонды әкету жүйесі және қалдық озонды ыдырату;

Барлық құрылғы келесі үлгіде жұмыс жасайды.

Атмосфералық ауа фильтырынан шаң мен кесек қоспалардан тазару үшін өтіп, компресорға жиналады.Содандан кейін ауа жинағышқа келіп суытылған және кептірілген ауа адсорберлардан және шаң тазартқыш фильтырлардан тұратын кептіргіш блокқа келіп түседі, одан озон генераторына барады.

    Озон генераторынан озонды ауа қоспасы түйіскен камераларға келеді. Мұнда өңделетін сумен араластырылады. Су бетіне жиналған ауамен озон нейтрализаторға жіберіледі (каталитикалық немесе термиялық ыдырату аппараты), содан кейін ауаға шығарылады.

 

мұндағы, 1-бәсеңдеткіш; 2-ауа сүзгісі; 3-компрессор; 4-соңғы тоңазытқыш; 5-ауа жинағыш; 6-жылу алмастырғыш; 7- ылғалсыздандырғыш; 8-ауа кептіру блогы; 9-қысым реттегіш; 10-озон генераторы; 11-түйіскен камера; 12-озон нейтрализаторы; 13-газды бақылау аймағы; 14-диспергация жүйесі; 15-озонды атмосфераға шығару алдындағы бақылау аймағы; 16-желдеткіш; 17-атмосферадағы ауа; 18- тазарған ауа; 19- озонды ауа қоспасы; 20 - өңделген озонды ауа қоспасы; 21- ыдырағаннан кейінгі ауа қоспалы озон.

1.2-сурет. Озонды алу және қолданудың принципиалды сұлбасы

Қазіргі кезде әлемдік деңгейде ірі озонатор жасайтын фирмалар әртүрлі конструкцияда озонатор генераторларын және көмекші құрылғыларды шығарады.

 

1.7 Тосқауыл разрядта озонды электросинтездеу және озонаторлар-дың жұмысының тиімділігіне әсер ететін негізгі факторлар

Конструкциясы бойынша қазіргі заманға сай озонаторларды алғаш рет 1894ж. Сименс ұсынды. Қазіргі кезде өндірістік масштабтарда озонды плазмохимиялық синтезге негізделген қондырғылардан (озонаторлардан) алады. Озонаторларда «тосқауыл разряд» жүзеге асады, бұл терминді алғаш рет 1951ж. МГУ проффессоры Е.Н.Еремен енгізді. Ол озонаторда диэлектрлік бөгеттің (бір немесе екі электродтардағы) болуын жақсы бейнелейді. Зарядтың аймағында диэлектрик болғандықтан озонатор арқылы тек айнымалы ток қана өте алады. Озонаторлар атмосфералық ауадағы көтеріңкі қысымда жұмыс жасағандықтан бұл озонның пайда болуына жақсы әсерін тигізеді. Газдық аралықта «тесілу» үшін 3-15кВ жоғарғы кернеу қажет. Мысалы,қоректенетін кернеудің жиілігі жоғары болған сайын разрядтың кедергісі төмен болады. Сондықтан электрлік қорегінің кернеуі төмен болады. Озонаторлардың маңызды сипаттамаларын физико-химиялық және құрылымдық параметрлерді қарастырамыз. Озон бойынша өнімділігін (кг/с), озонды тудыратын концентрациясын (г/м³) және энергия тұтынушылығын (кВт·г/кг) өлшейміз.

Озон электрлік разрядтың генераторы арқылы өткізілетін  ауа мен оттегінің әсер ету кезінде пайда болады. Бөгетті разрядтың физикалық мағынасы мынадай зерттеу жұмыстарында қарастырылған (91-93).

Зерттеу жұмыстарына сүйенсек озонаторларға жұмсалатын электр энергиясының шығыны басты мәселе. Сол себепті өндірістік озонаторлардың құрылымын қарапайым әрі энергия шығының төмендетіп қазіргі заманға сай даярлау қажет. Үрдіс кезінде озонаторға жұмсалатын электр энергия мәселесіне қысқаша тоқталып кеткен жөн.

Электр разряды арқылы өткен атмосферадағы ауа немесе оттек газындағы молекула диссоциацияланады және иондалады. Бұл барлық үрдіс кезінде қорек көзінен алынған энергияны жұмсалады. 

Жалпы озонды өңдеудің үш түрлі реакциясы бар(ол үшін атомдық оттегі қажет). Бұл үрдіс кезінде жүретін реакциялар төменде қарастырылған.

‒ Біріншіден электронды соққы кезінде оттегінің молекуласын екі атомға ыдыратады, қалыпты жағдайда ол үшін 6,0 эВ қажет;

‒ Екіншіден біріншіге ұқсас, бірақ оттегінің бір атомы қозған күйде пайда болады, ол үшін 8,4 эВ қажет.

‒ Үшіншіден атмосферадағы ауа үшін ондағы оттек атомындағы қозған электронмен азоттың молекуласы соқтығысқаннан кейін пайда болады, ол үшін 6,17 эВ қажет.

Осы барлық мәселерде энергия ерекше физикалық бірлік электрон-волтьта (эВ) өрнектелген. Яғни бір электрон вольт(эВ) -тең.

Оттек молекуласы диссоциация кезінде екі атомға ыдырайды да озонның екі молекуласын құрайды. Осы кезде озонның бір молекуласына жұмсалатын энергияның шығынның мөлшері 1.2-кестеде көрсетілген.

 

    1.2-кесте. Озонның бір молекуласын алуға жұмсалған энергия

	Энергия/мол О3,W,эВ	Озонатордың энергетикалық шығыс		Тиімділігі, %
Термохимияның теориялық мәні	1,47	1220	0,82	100
Озонның пайда болу каналы(бірінші)	3,0	598	1,67	49
Озонның пайда болу каналы(екінші)	4,2	427	2,34	35
Озонның пайда болу каналы(үшінші)	3,1	581	1,72	48

 

    Кестеде келтірілген энергия тұтынудың өлшемдері минималды мәндер болып табылады. Шынайы үрдісте басқада каналдардың энергия шығыны бо-лады, сондықтан да келтірілген сандар 1,7-2,0 есе артуы тиіс.

    Озонның концентрациясының артуы кезінде озонды ауа қоспасының энергия шығыны тез артады. Ол озонатор фирмаларындағы «Озония» мәліметтерінің 1.3-суретінде жақсы көрсетілген.

    Айталық жай қарапайым озонатордың құрылымы шынайы минималды энергия шығыны 3,8-4,6кВт·с/кг озонды құрайды. Әдебиеттермен жарнамалық материалдарда электр көзінің осындай меншікті шығыны бұдан да төмен мәні кездеседі, ол технологиялық озонның концентрациясы (15-25 г/м³) негізделуі кезінде. Біздің ойымызша осы мәндерді бағалау кезінде белгілі бір сақтық қажет.

1 - ескі технология - ауа; 2 - ескі технология - оттегі; 3 - дамыған технология - оттегі; 4 - дамыған технология (1995ж) - оттегі; 5 - дамыған технология (1998ж) - оттегі; 6 - дамыған технология (1998ж) - ауа;

1.3-сурет. Электр шығыны мен озон концентрациясыныңарасындағы тәуелділік

1.8 Салқындату әдістері

Салқындату әдістері ол өте күрделі мәселе. Қазіргі кезде салқында-тудың бірбағытты және екібағытты түрлері өндірісте жүзеге асырылуда. Бұл құрылымдық шешімдердің пайдасымен кері әсерін қысқаша түрде қарастырып өтейік.

Бірбағытты салқындату. 1950ж пайда болған Вельсбахтың АҚШ құрылымы деп аталатын бірбағытты салқындатудың классикалық нұсқасы. Құрылымның негізі-судың ішкі жағынан салқындататын жұқа қабырғалы түтікке ішінен металдандырылған әйнек түтік қондырылған, бұл коаксиалды жинақ үлкен кернеуді дайындайтын озон генераторлаушы элемент болып табылады. Бұндай түтіктердің жинағы құбыр тақталарында жөнделеді және суыту су арқылы жүзеге асады.

 Мұндай сұлба бойынша көптеген отандық кәсіпорындар жұмыс жасайды. «Курганхиммаш», «Техозон», «Сиэл», «ЗИХ»  (төменде осы кәсіп-орындардың өнімдеріне тоқталып кетеміз).

Мұндай құрылымның артықшылығы жоғарғы технология болып табылады. Мысалы, диэлектрик бұзылған кезде электродты ауыстыру 10-15 мин алады. Сонымен қатар батыс және Ресей фирмалары соңғы жарты ғасырда бұл құрылымды жоғары технологиялық жетістікке жеткізді. Құрылымның тиімділігін арттыру үшін барлық практикалық тиімді жолдар зерттелген. Велсбах түріндегі озонатор 1000 Гц дейінгі жиелікте жұмыс істейді. 

Мұндай құрылымның кемшіліктеріне қуаттың аз тығыздығы мен үлкен сыйымдылығы жатады.

Ішінен әйнектелген ішкі металдық түтік суыған кезде металдық орталық түтікті Велсбах құрылымының  нұсқасы - біршама күрделі. Демек диэлектрик істен шыққан кезде металдық түтікті ауыстырған жөн, ал ол үшін барлық озонатордағы суды төгу керек. Шынымен, мұндай қиындық бірнеше жақсы жылу алумен ақталады, себебі тосқауылды разрядты жылудың көп бөлігі диэлектрлік электродқа жақын бөлінеді. Мұндай нұсқа бойынша тек жапон фирмасы «Фудзи» озондағыштары ғана жұмыс жасайды. Зертханалық зерттеулерге сәйкес бұл нұсқада жылу алу 10-12% жақсарады, бірақ өндірісттік озонаторларда мұндай мәліметтер кездеспейді.

Екібағытты салқындату.Екібағытта салқындату жылу алуды 4–есе арттырады және 2-8кГц дейінгі жоғары жиеліктермен жұмыс жасауға мүмкіндік береді. Жоғары вольтты электродтың салқындату мәселесін келесі жолмен  шешуге болады:

а) жоғарғы кернеуді өшіретін спиралдар арқылы су өткен кезде жоғары вольттік электродты сумен суыту. Құрылымы зертханалық құрылғыларда кеңінен қолданылады, бірақ өндідістік озонаторлар үшін ол пластмассалық материалдардың жеткіліксіз тұрақтылығының кесірінен жарамсыз.

б) жоғары вольтты электродты диэлектрлік сұйықтықпен салқындату. Көбіне жиілікті иондалған жоғары таза су қолданылатын «Мәскеулік озона-торлар» фирмасының озонаторларының құрылымдары белгілі.

Бұл кезде су айналымда жұмыс жасау керек болғандықтан, тоңазыт-қышты машина мен жылу алмастырғышты орнатқан жөн. Тоңазытқыш машина салқындатуды жоғарғы нәтиже үшін қайталау керек. Көріп отырғаны-мыздай сұлба өте күрделі. Арнайы диэлектрик сұйықтықты майларды және полимерлік субстанцияларды қолдану жоғарыда аталған мәселелерді шектетпейді. Мұндай озонаторлар (а,б нұсқадағы) өндірісте алғаш рет Воро-неж қаласындағы «Химавтоматика» зауытында, екінші рет М.В.Хруничев атындағы Мәскеу қаласындағы  зауытта қолданылды. Дегенмен бұл шешімдер кең тарамады, бірақ «Мицибиси» Жапондық фирмасы өндірістік өнімділігі 1 сағатта 40 кг озон өндіретін озанатордың жасалғандығын хабарлады.

 

Метал-диэлектрик(МД) немесе диэлектрик - диэлектрик (ДД) электродты озонатор

Бұл өте маңызды концтрукциялық ерекшелік. Екі нұсқаның да өзіндік ерекшеліктерімен кемшіліктері бар. «Металл диэлектрик» элекродты озонаторы «диэлектрик - диэлектрик» электродты нұсқаға қарағанда өте қарапайым және сенімді. Сонымен қатар мұндай озонатор сыйымдылығы ДД түріндегі озонаторға қарағанда екі есе үлкен. Сәйкесінше оған екі есе үлкен қуат енгізіліп көп озон алуға болады. авторлардың экспериментті жұмыстарының нәтижесіндеозон концентрациясы металл электродқа қараған-да диэлектрикті электродта жоғары екенін көрсетілген. Сондықтан бұл жағдайда, үлкен концентрацияда озон қажет кезде конструкциясы екі диэлектірлі тосқауылды озонатор қолданылады.

Озанатордың көлеміндегі электродтардың үстіңгі бетінің өлшемдері маңызды конструкциялық параметрлер болып табылады. Қажетті озонның көлемін алу үшін не қуаттың тығыздығын арттыру арқылы немесе дәл сол қуат тығыздығында электродтардың беткі қабатының ұлғаю жолымен алуға болады. Соңғы үрдісте озонаторға берілетін жылулық жүктемелер азаяды, озонның синтезі өте жағымды режимде жүреді.

Жақсы салқындату және озонатордың көлемін толығымен толтыру, түтіктердің диаметрін азайту, түтікті озонанатордың өнімділігін арттыруының қарапайым шешімі болып табылады. Егер классикалық конструкцияларда шетелдік және отандық озонаторларда диаметрі 50-80мм түтіктер қоладанылса, ал «Ведеко» және «Шмидинг» фирмалары диаметрі 12-14мм түтікті қолданады. Ал отандық конструкциялар қатарында өте төмен диаметрлер қолданылады. «Ведеко» фирмасының озанаторлары бүкіл әлемде салыстырмалы кең қолданылады және басқа конструкциялармен сәтті бәсекелесе алады. Дегенімен тығыз жағдайларда түтіктердің үлкен саны металл сиымдылығының артуымен және энергетикалық жүктеменің тең өлшемін күрделендіруге әкеледі. Тесілген түтіктерді табу тағыда бір күрделі мәселе болып табылады. Бірақ бұл барлық техникалық мәселелердің шешімі бар.

 

1.10 Диэлектриктің материалы

Диэлектрикке жаңа материал іздеу тосқауыл разрядпайда болғаннан кейін басталды. Бұл сұрақ көптеген жұмыстарда тереңірек қарастырылды. Бұл материалды қамти отыра, біз бірнеше қорытынды шығарамыз:

‒ диэлектрик ретінде кез келген полимерлік материалдарды қолдануға болмайды. Бұл қосылысқа жататын көміртегілер біртіндеп күйіп кетеді және диэлектрик бұзылады;

‒ қазіргі кезде өндірістік практикада тек үш диэлектрик сынап, эмаль, алюминий оксиді қолданылады.  

Шыны– көне алғашқы диэлектрик. Қазіргі көптеген отандық озонаторларда шыныны қолданады.

Артықшылығы: арзандылығы, технологиялылығы.

Кемшілігі: жетілмеген геометрия, төмен жылу өткізгіштік.

Эмаль

Артықшылығы: құрамның үлкен вариациялығы, нақты геометрия, жоғары жылу өткізгіштігі. 

Кемшіліктері: салыстырмалы қымбаттылығы, дайындаудың қиын технологиясы.

Алюминий оксиді

Артықшылығы: нақты геометрия, жоғары жылуөткізгіштік.        

Кемшілігі: дайындаудың күрделі технологиясы.    

     Қазіргі кезде Ресейде тек шынымен эмальды қолданады.

     Шет елдерде шыны, эмаль, алюминий оксиді және де мүмкін арнайы керамика қолданылады. Әртүрлі диэлектриктерді бірден салыстыру оңай емес.

     Қазір тек қана келесі жағдайларды айтуға болады:

а) бірбағытты салқындату кезінде суытылмаған,технологиялық үрдіс кезінде салқындатылатын электродтар  диэлектрик шыны құбырдың ішінде болған жағдайда жақсы нәтиже бермейді. Бірақ соңғы шет елдік фирмалардың шығарылымдарында осыконфигурацияда диэлектрик ретінде шыны емес эмаль қолданылады. Бұл металға салынған жұқа эмальді қабаттардың жоғарғы геометриялық дәлдігіне байланысты.

«Озония» фирмасының қазіргі уақыттағы жоғарғы волтті электроды секционирлі болып табылады. Әрбір секция 400мм ұзындықты, диаметрі ±0,01мм кем емес қайта қосу арқылы жұмыс жасай алады.

б) екібағытты салқындату жағдайында жылу диэлектрик арқылы шығарылады. Мұнда эмаль жоғары жылу өткізгіштігінің арқасында шыныдан біршама артығырақ. Ресейлік өндірістерде шыны диэлектрлі, екібағытты салқындатқыш озонаторлар шығарылып жатыр.

Алюмини оксиді қарапайым эмальдарға қарағанда жоғарғы жылуөткізгіштікке ие , бірақ металл түтікке салынған тығыз диэлектрлі қабат анық қиындықты көрсетеді. Дегенмен тегіс озонаторларда алюмини оксиді жақсы қолданылады.

Ереже бойынша озондауды орнату төрт функцияналды блоктардан тұрады, оларға келесілер жатады:

‒ Шығыс газын алу мен дайындау жүйесі;

‒Электрлік қорек көзі бар озонның  генераторы;

‒ Контактілік реактор және қалдық озонды тарату аппараты;

‒ Оттегіден озонды синтездеу кезінде кейде өңделген оттегіні қайта қолдану үшін бесінші функционалды блок қолданылады.

 

Металл электрод материалдары

    Түтікті озонатор – үлкен металл сыйымдылықты конструкция. Оның үлкен апараттарының салмағы бірнеше тонналарды құрайды. Сондықтанжеңіл және арзан материалдарды іздеу аз жүргізілмеді. Зерттеу (іздестіру) нәтижелері жалпылама жұмыстарда, 1.4-суретте көрініп тұрғандай жақсы материалдарға тоттанбайтын болат және титан болып табылады. Анодталған қышқыл үлдір (пленка) алюминий оның бетінде диэлекрик ретінде аз сыналмаған.

        

 

 

мұндағы, 1-таттанбайтын болат; 2-титан; 3-анодталған алюминий; 4-алюминий

1.4-сурет. Жерлестірілген металл электрод материалына байланысты озонның айналу тәуелділігі

Қазіргі кездегі қолданылатын барлық шетелдік, Ресейлік түтікті озонаторларда конструкционды материал ретінде таттанбайтын болатты қолданады және түтік геометриясына өте қатаң шарт қойылады. Өйткені тең өлшемді разрядты арақашықтық-диэлектрик және металл сапасы сияқты өте маңызды параметр.

Жоғарыда келтірілген қорытынды қысқаша шолуда тосқауылды разрядта озонды синтездеу тиімділігін физика-химиялық және концтрукциялық параметрлерінің әсерін анықтауда тағы бір маңызды сұраққа жауап беру қажет. Озон алынушы газ ретінде нені қолдану тиімді. Атмасфералық ауаны немесе таза оттегіні.

1.12 Ауа және оттек арқылы озонды синдездеу үрдісі

Құрғатылған оттегіні қолданған кезде озон концетрациясы, қазіргі озонаторларда өз салмағының 5-7%-ын құрайды, ал оның алынуына кеткен (озон концентрациясының өз салмағының 8 %-ы кезінде) энергия шығыны 8-10 кВт·сағ/кгО₃ құрайды. Кірістің ұлғаюынан озон концентарациясының разрядты қуаты артады және қәзіргі озонаторларда өз салмағының 18% тең болуы мүмкін. Озонды синтездеуде құрғатылған оттегінен практикалық жалғыз өнім озон болып табылады.

    Ал құрғатылған ауаны қолданғанда озон концентрациясы қазіргі озонаторларда, әрдайым өз салмағының 1,5-2,5%-ын ал оны алуға кеткен (о.к өз салмағының 2 %-ы кезінде) энергия шығыны 13-16 % кВт·сағ/кгО₃ құрайды.

Озонды құрғатылған ауадан синтездеуде озон қатарында (NO,NO₂, N₂O₃,N₂O₅) сияқты суммалық саны шығарылған озон пайызының 10 көлеміне дейін жететін озот оксидтері шығады.

    Ауада қалған озонды сумен реттей отырып, бұл оксидтер разряд құрылымын төмендететін және аппараттың коррозияға төзімсіз элементтерінің бұзылуына әкелетін озот қышқылының пайда болуына әсерін тигізеді.

    Тосқауыл разряд қуатының артуынан шыққан озот оксидінің саны ұлғаяды. Осы жағдайға, NO оксидінің реакцияға қатысуы оттегі атомдарымен озон диссоциация молекулаларының "каталитикалық" рекомбинациялы тізбекті реакцияларын тудыратын «улану» разрядты әсері байланысты. Осы әсер салдары қайта пайда болған озонның толық ыдырауы болып табылады.

        

1.13 Озондау құрылғысының құрылымы мен көрсеткішеріне газдың негізгі әсері

Озондау құрылғысы келесі төрт функционалды блоктан тұрады: негізгі газды алумен дайындаудың жүйесі, электірлі қорек көзді озон генераторы, қосылған реактор және қалған озонды ыдыратушы аппарат. Озонды оттегінен синтездеуде пайдаланылған оттегін қайта пайдалану үшін, кейде бесінші функцияналды блок қосылады.     

Негізгі газды алумен дайындаудың жүйесі

Негізгі газ ретінде оттегіні қолданған кезде, оны алу үшін қолданған жерде ауаны бөлудің арнайы сорбенттермен таңдалған ауаның компонет-терінің активті адсорбциясына негізделген қондырғысы қоладанылу мүмкін. Сонымен бірге оттегін алу арнайы мамандандырылған кәсіпорында, криоген-дік әдіспен шығарылған, сұйық оттегіні буландыру жолымен алынуы мүмкін. Оттегіні криогендік әдіспен алу, қолдану орнында өте сирек және тек жоғоры өнімділікті озондау құрылғысы үшін пайдаланылады.

Адсорбты ауа ыдыратушы құрылғының жұмыс циклы сорбент регенерациясы және оттегіні өндіру тізбектелген кезеңдерден тұрады. Егер қатты ағымды жұмыста (Pressure Swing Absorption) PSA деп аталатын әдіспен бірінші кезең 0,2-1,0 МПа қысымда 2-10 атмосфералық қысымға сәйкес, ал екінші кезеңде тұрақты атмосфералық қысымда жүргізіледі. Егер тұрақты ағымды жұмыста (Vacuum Swing Absorption) VSA деп аталатын әдіспен, бірінші кезең атмосфералық қысымда өтеді, ал екінші кезең атмосфералық қысымнан төмен қысымда өтеді. Ауа ыдырату үрдісін үзіліссіз жүргізу үшін, адсорбты құрылғы кезекпен жұмыс жасайтын бірнеше адсорберлармен жабдықталады. Қатты ағымды режим үшін ыдыраған ауа көлемінің, алынған оттегінің көлеміне қатынасы 15\1-ін ал тұрақты ағымды режим үшін 5\1-ін құрайды.

Егер негізгі газ ретінде ауа қолданылса, ол қоршаған ортадан алынады және компрессорлық салқындату, кебу және фильтрлеу кезеңінен дайындау жүйесінен өтеді. Ылғал құрамдылығын төмендету үшін ауа адсорбциялық қондырғы арқылы өтеді, ол 0.1 МПа қысым кезінде -60ºС аспайтын кезде шығатын ауадағы шық нүктесінің температурасын ұстап тұруды қамтамасыз ететін, қыздырылған немесе қыздырылмаған режимінде жұмыс жасайды.

    Электрлі қорек көзі бар озонның генераторы. Озон генераторы мен озонның қорек көзінің құрылымдық орындалуы қолданылатын газға тәуелді емес. Бірақ негізгі газдың бірдей шығындарымен бірдей жұмсалатын қуатында оттегіні қолданған кезде озонның тап сол генераторының өнімділігін ауаны қолдануға қарағанда 2-2,5есе үлкен. Сәйкесінше тап сол жағдайдағы озонның концентрациясы оттегідегінде, ауаға қарағанда қанша есе үлкен болса, сонша есе болады. Озон генераторының салқындатуға арналған судың мөлшері, оттегіні қолданатын озон генераторы ауаны қолданатын тап сол өнімділікті озонның генераторына қарағанда 40-50 % аз. Озон бойынша бірдей өнімділік кезінде озонның генераторының габаритті өлшемдері мен қорек көзі, оттегіні қолданған жағдайда ауаны қолдануға қарағанда азырақ.

Түйіспелі реактор.Суды озондаған кезде озонмен су арасындағы әрекеттестікті қамтамасыз ететін түйіспелі реактор негізгі газға тәуелді болады. Егер озонның оттегі генераторы қолданылса, ауаны қолданғаннан гөрі газдағы озонның өте жоғары концентрациялығын қамтамасыз етеді, ол реакция суында болып  жатқандарды тездетуге әкеп соғады. Нәтижесінде реактордың габариттерін төмендетуге мүмкіндік беретін реакторда өңделетін суды ұстап тұрудың қажетті уақыты төмендейді. Басқа факторда оттегіні қолданғанда реактор өлшемін төмендететін, дипергаторлар, құбырлар және бектулі тиекті реттеуіш арматуралар реакторға түсетін төмен көлемді газ шығыны болып табылады.

Қалдық озонды ыдырататын аппарат.Халық пен қоршаған табиғаттың қауіпсіздігіне дейін контактілік реактордан кейін атмосфераға лақтырылатын газдағы қалған озонның концентраттылығын төмендету үшін термокатикалық немесе термиялық түрдегі аппараттар қолданылады. Екі жағдайда да қалдық озонды ыдыратқыш аппараттар қолданылатын электр көзімен олардың габариттері көп болған сайын өңделетін газ бойынша олардың өнімділігі арта түседі. Оттегі үшін өндірілетін озонның бірдей санында байланысқан реактордан аппаратқа түсетін газ саны, ауаны қолданғанға қарағанда аз болады, қалдық озонды ыдыратуға тұтынатын электр энергиясы және ыдыратушы аппараттың габаритты өлшемдері төмен болады.

 

 

2 АРНАЙЫ БӨЛІМ

 

ЖОҒАРҒЫ ЖИІЛІКТЕ ЖҰМЫС ЖАСАЙТЫнОЗОНАТОР ҚОНДЫРҒЫСЫН ТАЛДАУ

 

2.1 Озондау құрылғысына компоненттерді таңдау

Жабдықтарға арналған бөлшектерді таңдау туралы мағлұматты біз алдыңғы технологиялық бөлімде қарастырдық. Озондау құрылғысының құрамына әдетте келесі компоненттер кіреді:

а) кернеуді түрлендіргіш;

б) басқару құрылғысы;

в) генератор O_3.

Озонатор күн жүйесімен қоректенгендіктен оған 12 В - 220 В кернеу түрлендіргіші (инвертор) қажет. Түрлендіргіш ретінде біз «Smart 1000W» компаниясының автомобильді интериерін қолданамыз. Бұл түрлендіргіш келесі сипаттамаларға ие:

а) номиналды кіріс кернеуі - 12 В;

б) жиілігі - 50 Гц;

c) номиналды кернеу 220 ~ 240 В;

d) номиналды қуаты - 1000 Вт;

д) рұқсат етілген қуаты - 2000 Вт;

д) ток жүктемесі - 0,35 А.

Бұл құрылғыны жеткілікті қуаттың төмен құны болғандықтан пайдаланылады.Басқару құрылғысы әдетте жұмыс режимінің түймелері түрінде орындалады, олар екі немесе одан да көп болуы мүмкін.

Генератор ретінде - плиталарға немесе сымға, шыңдарға қосылған электр тізбегі қызмет атқарады. Пластмассадан жасалған материалдар шыны, алюминий және түрлі қалыңдықтағы шыны плиталар үшін ең қолайлы. Барлық плиталар электродтар арасындағы ауа ағындарын қалыптастыратын ойықтармен көп қабатты құрылымға бекітіледі. Бұл жағдайдағы электродтар алюминийдің пластиналары болып табылады, өйткені ол өткізгіш металл, сондай-ақ жақсы жылу өткізгіш болып табылады.

Электр тізбегінде аналогтық электроника мен сандық элементтердің болуы мүмкін. Мысалы, схеманы транзисторлар негізінде немесе Arduino және басқалар сияқты микроконтроллер негізінде жүзеге асыруға болады.

Бұл жобада транзисторларда орындалатын озонатордың электр тізбегі көрсетіледі. 2.1-сурет озонатордың электр тізбегі көрсетілген.

 

2.1 суретте көрсетілгендей, ол екі биполярлық транзисторларда орындалады және озон генерациясы үшін электродтарға қосылады

2.2Электрлік тәжі разрядқа негізделген озонатордың сыйымдылығы мен қуатын есептеу

Электрлік тәжі разрядқа негізделген озонатордың сыйымдылығымен қуатын есептеу кезінде температураның, ылғалдылықтың, қысымның, ток жиілігінің, қоректену кернеуінің нысанын, ауаны үрлеу және радиатордың нысаны сияқты оның жұмысына әсер ететін бірқатар факторлар бар.

Озонатордың қуатын есептеу үшін, формула бойынша тиісінше белсенді және реактивті күштер арқылы (2.1) және (2.2) өрнектерінен есептелетін жүктеменің толық қуатын есептеу қажет:

 

W = U * I,                                                   (2.1)

 

мұндағы U және I ток пен қысымның әрекет етуші мәні.

 

W = P²_A + P²_{PA ,}                                                                            (2.2)

 

мұндағы W толық қуат;

P_A белсенді қуаттылық;

P_PA реактивті қуаттылық.

Толық қуатты есептеместен бұрын, (2.3) және (2.4) формулалары бойынша анықталған белсенді және реактивті қуаттарды табу керек:

 

P_A = U * I * cos                                                    (2.3)

 

P_Pa = U * I * sin                                                    (2.4)

 

мұндағы (2.3) және (2.4) формулаларындағы U және I кернеу мен токтың әрекет етуші мәндері;

сos және sin қуаттылық коэффициенті (0,9 мәніне ие).

Ең алдымен формула бойынша еш қоспасыз толық қуаттылық (2.1) есептеледі:

 

W = 155,56 * 23 * 10^-3 = 3.5(Вт).

 

(2.3) және (2.4) формулаларынан белсенді және реактивті қуаттылықты есептейміз:

 

P_A = 3,5 * 0,9 = 3,15(ВА)

 

P_Pa = 3,5 * 0,9 = 3,15(ВА_р).

 

Белсенді және реактивті қуат белгілі болса, толық қуатты келесі формула (2.2) бойынша есептеуге болады:

 

W = 3,15² + 3,15² = 4.45(Вт).

 

Толық қуаттылық та тұтынылады.

Разряд аймағындағы әрбір газдың тұру уақыты озонизатор арқылы өтетін газ ағысының жылдамдығынан немесе газ шығынының Vp (л/мин) уақытына байланысты. Бұл озонатор бойымен қозғалатын газдың әр бір көлемінде пайда болатын сандардың Vr-ға байланысты екенін білдіреді, яғни озон қабатындағы озонның концентрациясы газ ағымына байланысты болады.

Газды тұтынумен байланысты озонатордың өнімділігі төмендегідей формуламен есептеледі:

 

G = C_O3V_r,                                                    (2.5)

 

мұндағы G озонның өнімділігі (г/сағ);

C_O3озон концентрациясы (г/л);

V_r газ шығыны (л/мин).

 

G = 0,0016 * 1 = 0,0016 г/мин = 0,096(г/сағ),

 

мұндағы V_r = 1(л/мин);

C_O3 = 1,6 (мг/л).

Озонның өнімділігі сағатына граммен (немесе килограммен) өлшенеді. C_O3 (г/л) озонаторының шығымы кезіндегі озонның концентрациясымен қатар, қосымша G өнімділігі озонизатордың маңызды сипаттамасы болып табылады. Озонатордың жұмысының тиімділігін анықтайтын маңызды құндылықтардың бірі - озонның энергия шығымдылығы

 

W= G / P,                                                   (2.6)

 

мұндағы W - озонның г / кВт сағаттық қуаты;

G - озонның өнімділігі;

P – тұтыну қуаттылығы.

 

W = 0,096 / 4,45 = 22 ( г / кВт . сағ ) .

 

Қолданылған кернеудің артуы кезінде әрбір жарты кезеңде разрядты жағу уақыты ұлғайып, ұшқын саны көбейіп, озонның өсуі артады. Алайда озонның стресстік кірістілігінің пропорционалды өсуі белгілі бір уақытқа созылады. Өрттің саны өсуімен қатар, шығарынды аймағының температурасы өсіп, нәтижесінде озонның ыдырауы күшейеді. Озонизатордың қызған кездегі жұмысы тиімсіз болып саналады. Сол себепті, озонатордың жұмыс режимі озонның C_O3 концентрациясының энергиясының шығуына тәуелділігінің қисық сызықты бөлігінің аймағында орналасуы керек.

 

    2.3 Жоғарғы кернеуге негізделген тәжіленуші электродты зерттеу (мысалы озонатор құрылғысындағы)

Ғылыми зерттеу жұмысы барысында әртүрлі разрядқа негізделген озонаторлар құрылғысындағы электродтарды зерттеу жұмыстары жүргізілді. Тосқауыл разрядқа (а), доғалық разрядқа (б), тыныш разрядқа (в) және сол сияқты тәжі разрядқа (г) негізделген озонатор құрылғылары жобаланды (2.2-сурет). Бұл құрылғылардың құрылымы әртүрлі болғанымен, олардың тәжіленуші электродтарына берілетін кернеудің шамасы өзара тең (U_н = 10 - 15кВ). Ал жоғарғы разрядты тәжіленуші электродтардан өтетін токтың шамасы 2-10 мА. Кейбір ғылыми зерттеу жұмыстарында токтың шамасы 5мА болған жағдайда озонатордың өнімділігі 1г/сағ-қа тең деген деректемелер бар. Бірақ зерттеу жұмысы барысында озон тек токқа емес сонымен қатар тәжіленуші разряд айналасындағы температураға (Т⁰С), компрессор өнімділігіне (жылдамдыққа ʋ,м/c), электрод материалы (1-кесте) мен ортаның ылғалдылығына байланысты болып шықты. Мысалы тәжілеуші электродтың меншікті кедергісін төмендеткен сайын озонатордағы ток күші артып, озонның концентрациясы жоғарылайды. Зерттеу жұмысының нәтижесін төмендегі 2.2-суреттен байқауға болады.

 

                                       а)                                                    б)

 

              в)                                                           г)

 

2.2-сурет. Әртүрлі разрядқа негізделген озонатор құрылғылары

Тәжірибелік жұмысты жүргізу барысында оң полюсті тат баспайтын түтік тәрізді электродтың көлденең қимасын тұрақты етіп алып (D₂=40мм), тәжіленуші теріс полюсті электродтың өлшемі ( ) мен материалын (мыс, вольфрам, темір, нихром) өзгерте отырып озонатордың вольт-амперлік сипаттамасы зерттелді. Зерттеу жұмысы кезінде оң полюсті электрод пен теріс полюсті электрод арасындағы вакумнің  меншікті кедергісі анықталды.  

 

2.1-кесте. Ортаның температурасы 20⁰С-кезіндегі кейбір электр материалдарының меншіктік кедергісі. Кейбір заттардың электр кедергісі

мұндағы t=200С тең
Күміс	0,016	Манганин қорытпа	0,43
Мыс	0,17	Константан қорытпа	0,5
Алтын	0,024	Сынап	0,96
Алюминий	0,028	Нихром қорытпа	1,1
Вольфрам	0,055	Фихрель қорытпа	1,3
Темір	0,10	Графит	13
Қорғасын	0,21	Фарфор	1019
Никель(қорытпа)	0,4	Эбонит	1020

2.2-кесте. Тәжіленуші электродтардың материалы мен көлденең қимасы бойынша вольт-амперлік сипаттама  

Тәжіленуші электродтың көлденең қимасы, мм	Көлденең қимасы әр-түрлі тәжіленуші электродтардағы тоқ пен кернеудің өзгерісі
Тәжіленуші электродтың көлденең қимасы, мм	Электродтардың меншікті кедергісі ( ),	Көлденең қимасы өзара тең, бірақ тәжіленуші электродтардың материалы әр түрлі өткізгіштердің вольт-амперлік сипатамасы(ВАС)
d = 0.3 (мыс)	0,017	U, кВ	4.54	5.45	6.36	7.27
		I, мкА	150	290	540	665
d = 0.3 (вольфрам)	0,055	U, кВ	4.54	5.45	6.36	7.27
		I, мкА	145	256	457	580
d = 0.3 (темір)	0,1	U, кВ	4.54	5.45	6.36	7.27
		I, мкА	107	220	400	520
d = 0.3 (нихром)	1,1	U, кВ	4.54	5.45	6.36	7.27
		I, мкА	100	200	340	440

 

2.3-сурет. Тәжіленуші электродтардың вольт-амперлік сипаттамасы

 

Бұл жоғарыдағы 2.2 -кесте мен 2.3 -суреттен байқайтынымыз элетродтың меншікті кедергісі төмен болған сайын электр тогын өткізу қасиеті жоғары болатынын көруге болады. Тәжіленуші электродтардың ішінде ең жақсы тоқты өткізетін мыс пен вольфрам екені анықталды. Себебі бұл электродтардың өзінің меншікті кедергісі темірдікі мен нихромдікіне қарағанда өте аз. Мыс пен вольфрам токты жақсы өткізгенімен олардың негізгі кемшілігі беріктігі жағынан темір мен нихромға қарағанда өте төмен. Тораптан келіп тұрған кернеудің шамасы кей уақытта ұлғайып кетсе немесе тәжіленуші электродтар арасында электр доғасы болған жағдайда үзіліп озонатор істен шығуы мүмкін. Сол себептен озонаторға тәжіленуші теріс полюсті электрод ретінде көлденең қимасы d=0.1мм-ге тең нихром қолданған жөн екені тәжірибе барысында анықталды.

 

2.4. Озонатор қондырғысындағы тәжіленуші электродтарды тәжірибе жүргізу арқылы зерттеп талдау

Электрлі тәжі разрядқа негізделген озонатор тұрығында (корпус) бекітілген оң полюсті тат баспайтын түтікше электрод пен көлденең қимасының ауданы өте кіші ( ) тәжіленуші теріс полюсті электродқа жоғары кернеу берген кезде олардың арасында, яғни вакуумде электр тоғы пайда болады. Термоэлектрондық эмиссия құбылысындағыдай қызған тәжіленуші теріс полюсті электродтың тұрықта бекітілген оң полюсті тат баспайтын түтік тәрізді электродтан айырмашылығы үздіксіз электрондар шығарып отырады. Осы кезде электродтың айналасында электрондық бұлт пайда болады. Озонатор ішіндегі температура артқан сайын электрондық бұлттың тығыздығы да артады. Бұл тәжірибеде қолданылған озонатордың бейнесі мен геометриялық өлшемі төмендегі суретте келтірілген (2.4-сурет).

 

 

2.4 сурет - электрлік тәжі разрядқа негізделген озонатордың

бейнесі

 

Тәжірибелік жұмысты жүргізу барысында оң полюсті тат баспайтын түтік тәрізді электродтың көлденең қимасын тұрақты етіп алып (D₂=40мм), тәжіленуші теріс полюсті электродтың өлшемі ( ) мен материалын (мыс, вольфрам, темір, нихром) өзгерте отырып озонатордың вольт-амперлік сипаттамасы зерттелді. Зерттеу жұмысы кезінде оң полюсті электрод пен теріс полюсті электрод арасындағы вакуумнің  меншікті кедергісі анықталды. 

    2.3 кесте - тәжіленуші электродтардың материалы мен көлденең қимасы бойынша вольт-амперлік сипаттама  

Тәжіленуші электродтың көлденең қимасы, мм	Көлденең қимасы әр-түрлі тәжіленуші электродтардағы тоқ пен кернеудің өзгерісі
d = 0,1 (нихром)	U, кВ	0.9	1.81	2.72	3.63	4.54		5.45		6.36		7.27		7.72
	I, мкА	0	0	25	100	200		320		480		500		650
	Озон, мг/сағ	0	0	5	20	40		64		96		100		130
d = 0,3 (нихром)	U, кВ	0.9	1.81	2.72	3.63	4.54		5.45		6.36		7.27		7.72
	I, мкА	0	0	0	20	100		200		340		440		500
	Озон, мг/сағ	0	0	0	4	20		40		68		88		100
d = 0,6 (нихром)	U, кВ	0.9	1.81	2.72	3.63	4.54		5.45		6.36		7.27		7.72
	I, мкА	0	0	0	0	20		110		220		390		480
	Озон, мг/сағ	0	0	0	0	4		22		44		78		96
d = 0,9 (нихром)	U, кВ	0.9	1.81	2.72	3.63	4.54		5.45		6.36		7.27		7.72
	I, мкА	0	0	0	0	10		50		140		290		340
	Озон, мг/сағ	0	0	0	0	2		10		28		58		68
Тәжіленуші электродтың көлденең қимасы, мм	Электродтардың меншікті кедергісі ( ),			Көлденең қимасы өзара тең, бірақ тәжіленуші электродтардың материалы әр түрлі өткізгіштердің вольт-амперлік сипатамасы (ВАС)
d = 0.3 (мыс)	0,017			U, кВ			4.54		5.45		6.36		7.27
				I, мкА			150		290		540		665
d = 0.3 (вольфрам)	0,055			U, кВ			4.54		5.45		6.36		7.27
				I, мкА			145		256		457		580
d = 0.3 (темір)	0,1			U, кВ			4.54		5.45		6.36		7.27
				I, мкА			107		220		400		520
d = 0.3 (нихром)	1,1			U, кВ			4.54		5.45		6.36		7.27
				I, мкА			100		200		340		440

а) S=0,3 мм² –ге тең әр түрлі тәжіленуші электродтардың вольт-амперлік сипаттамасы

 

Төмендегі суретте нихромнан жасалған тәжіленуші электродтың көлденең қимасы (мм²) әр түрлі болған кездегі вольт амперлік сипаттамасы көрсетілген.

 

б) S=0,1мм²(Нихром) кездегі вольт – амперлік сипаттамасы 

 

2.5- сурет - озонатордағы тәжіленуші электродтардың көлденең қимасы әр-түрлі болған кездегі вольт-амперлік сипаттамалары

 

в) S=0,3 мм²кездегі вольт – амперліксипаттамасы

 

г) S=0,6 мм²кездегі вольт – амперліксипаттамасы

 

д) S=0,9 мм²кездегі вольт – амперліксипаттамасы

 

2.6 - сурет - озонатордағы тәжіленуші электродтардың көлденең қимасы әр-түрлі болған кездегі вольт-амперлік сипаттамалары

 

    Тәжіленуші электродтардың ішінде ең жақсы тоқты өткізетін мыс пен вольфрам екені анықталды (2.5-сурет және 2.3-кесте). Себебі бұл электродтардың өзінің меншікті кедергісі темірдікі мен нихромдікіне қарағанда өте аз. Мыс пен вольфрам токты жақсы өткізгенімен олардың негізгі кемшілігі беріктігі жағынан темір мен нихромға қарағанда өте нашар. Тораптан келіп тұрған кернеудің шамасы кей уақытта ұлғайып кетсе немесе тәжіленуші электродтар арасында электр доғасы болған жағдайда үзіліп озонатор істен шығуы мүмкін. Сол себептен озонаторға тәжіленуші теріс полюсті электрод ретінде көлденең қимасы d=0.1мм-ге тең нихром қолданған жөн екені тәжірибе барысында анықталды.

 

    2.5Жоғарғы жиілікті аллюминилі электроды бар озонатор

    Уфалық мемлекеттік университетінің ғылыми зерттеу институтының электронды процестердің физикалық лабораториясында Политех ЖШО мен бірге өндірістік озонатор шығарылып іске қосылған,өндірістік жиілігі 7кГц алюминиден жасалған салқындатқыш электрод.Озонатордың меншікті өнімділігі 70г озон сағатына.                            P=0,22f[Вт/мольО] (2.7)

    (2.7) формулада көрсетілгендей озонатордың бірлік көлемдегі жиіліктерінің артуына байланысты жоғарғы шегі 10кГц ке дейін озонның мөлшерлі өндірісі тура пропорционал.Қазіргі таңдағы IGBT транзисторлары ток күші 190А кернеуі 1200В болатын транзисторлар бар.Тек бір күрделі кедергі жоғарғы жиіліктегі озонаторда газаразрядтық аумақты суыту ,себебі

3О₂=2О₃  ке айналдыру үшін керек электр энергия тәжірибелік зерттеулер кезінде анықталған (2.7) формула.

Сондықтан озонатор арқылы 5м³/сағ құрғатылған ауаны жіберетін болсақ жәнеде оны суытпайтын болсақ,онда ауаның 7000 Гц температурасы мына шамаға өзгереді.

 

 

（2.8）

 

мұнда i–еркін жүру коэффициенті (i=5);R–универсалды газ тұрақтысы,ол тең болады 8,31∙103Дж/К∙кмоль,Q–жылу жарқырауды жасау үшін электр тогының бөлінуі қажет,m–масса ауаның озонатор арқылы өтуі,тең болады 1,3кг×5м3,µ–ауаның молекулалық массасы, мына формула бойынша анықталады:

µ= 0,8∙28+0,2∙32 29,

 

(28–азоттың молекулалық массасы,32–оттегінің молекулалық масссасы, 0,8 және 0,2 – ауадағы азот пен оттегінің үлесі).

Сол себепті озонатордың кірісіндегі температурасы 20ºС(293ºК) болса,шығысындағы температурасы 1073ºК(800ºС).Бұндай температурада озон түзілсе де қайтадан О₂  түріне айналады.Сол себепті жоғарғы жиіліктегі озонаторда ең басты мәселе суытқыш. (3) те ұсыныс төменгі кернеулі алюминилі цилиндрлі тесіктері бар керамикалық труба түрінде жасау.Қалыпты түрде озонның суытқыш бөлігі төменгі кернеулі электродтардың сууы сумен жүзеге асады .Ал бірақта жоғарғы жиілікті озонаторда жоғарғы кернеулі аймақты сумен суыту қауіпті жағдайға алып келген.Озонатор жұмыс істеу жағдайын тоқтатқан.Қондырғы және оның жұмыс істеу тәртібі (2.7 а) суретінде алюминилі электродтың конструкциясы көрсетілген.Біздің озонаторда газаразрядтық трубкалардың диаметрі 36мм олар бір-бірінен 50мм арақашықтықта орналасқан.Жалпы 12 тесігі бар,20 көлденең тесігі диаметрі 7мм салқындатқыш сұйықтықтың ағып шығуына арналған.Газаразрядтық трубкалар (2.7 б) суретіндегідей орналасқан .Олар цилиндірлік керамикалық барьер түрінде .Олардың ішінде жоғарғы кернеулі электродтар орналасқан.Олар болат шек түрінде тартылған.Бағыттаушы цилиндр түрінде (2.7 в)сурет.Аллюминилі каркастың шеттерінде газаразрядты трубкалар екі жағынан ауа сорғыш түбінде қатты диэлектриктен құралған.Бұның бір жақ шетінен ауа сорғыштарға ауа қойылады ал екінші жағынан озонмен аралас ауа алынады. 

 

Сур 2.7.алюминилі электродты озонатордың конструкциясы: а)газды шығаратын түтіктерден тұратын аллюминилі электрод;б)газоразрядты трубка жоғарғывольтты электродпен;в)газ жинау түтіктерінің ұштарымен жасалған ауа жинағыш.

 

Алюмини каркасқа және жоғары кернеулі электродтарға жоғарғы жиілікті айнымалы кернеу 2.8сурет.Трансформатор фериттік өзекшеден құралады-1,текстолит тақталарының жоғарғы және төменгі жағында бекітілген-2 .Бастапқы орам ЛЕПШД маркалы лит қышқылынан жасалған.Екінші орам бір-бірімен байланысқан секциялар түрінде жасалады.Трансформатордың негізгі орамасы жартылай өткізгіш жартылай көпірдің түрлендіргішінен беріледі,сипаттамасы төменде келтірілген.Кіріс ауа жинағышында компрессордан алдын-ала суытылған және салқындатылған ауа шығады.Ауа жинағышқа алдын ала кептірілген немесе суытылған немесе оттегі аралас газ жіберіледі.Газды өткізуге арналған түтіктерде ,барлық электродтарда кернеудің жоғары болуына байланысты жанып кетуі мүмкін.Жоғарғы кернеудің арқасында газаразрядтық трубкаларда молекулалардың диссоцияциясы пайда болады.Осы категориямен қамтылған кеңістіктің ішінде оттегінің атомдық түрі О₂-20 айналады.Электрэлементтің кернеуі ауыспалы және ауа газ шығатын камераға жеткілікті жылдам қозғалады,сондықтан жоғары вольтты электродтың жанында осы ауаның иондалу үрдісі электр өрісінің күші үзілуден үлкен болған кезде ғана өтеді.Бұл атомдар бір-бірімен диссоцияциясымен баған күйде оттегінің молекулаларын түзеді ол озон молекуласына айналады. Озонатордың есептеу элементтері және модельдеуі .Біздің лабораторияда жасалған озонатор электрлік конденсатор,оның сыйымдылығы бір-біріне тізбектей қосылған(4).2.9 сурет газаразрядтық трубканың көлденең қимасы .(5) формула электр өрісінің разрядтық трубкадағы озонатордың есептік моделі,айнадай суреттер әдісіне негізделген.Бұл формулада С_б=С_а

 

, (2.9)

 

(2.10)

(2.11)

 

N=газаразрядты трубканың саны(біздің жағдайда N=12); έ-диэлектірлік кедергі материалының салыстырмалы өткізгіштігі(озонаторда пайдаланылатын түтіктерді өндіру үшін пайдаланылатын кеуекті емес кремнийлі керамикада έ≈10);ε₀=диэлектірлік тұрақты, тең болады 8,85·10^-12[Ф/м]; ӏ-газды ағызу түтігінің ұзындығы ;（біздің жағдайда ӏ=4м）; d-диэлектірлік барьердің ішкі диаметірі, d =0,03м;δ-диэлектірлік барьердің қалыңдығы,δ=2м; r-жоғарғы вольтты электродтың радиусы;l_к-газды ағызу түтігінің көлденең қимасы k-жоғары вольтты электрод (барлық осындай электродтар n,біздің жағдайда n=8).l_к мәні үшбұрыштың есептеуінен алынады,жоғары вольтты электродтар арқылы ұшқын қимасының көлденең қимасы жазықтықта қалыптасады,диэлектірлік тосқауылдың ішкі цилиндірлік бетінің орталығы және айнадағы бейнесі k-бұл электрод:

 

（2.12）

Мұнда R₁-цилиндр радиусы,оның үстінгі жағында жоғары вольтты электродтар бар,R-диэлектірлік барьердің ішкі жоғарғы радиусы,R₂-жоғары вольтты электродтың айналы кескінінен тосқауылдың ішкі беттерінің осіне дейінгі қашықтық:

R₂=R²/R₁（2.13）

Айналы кескіннің келісілген теориясы.

r радиусы цилиндр беті,жарқылдау аймағын қамтитын келесі формуламен анықталады:

 

(2.14а)

Мұнда τ-жоғары вольтты электродтың электірлік зарядының сызықтық тығыздығы, Ε_пр –оттегі бар газдың электірлік беріктігі(ауа үшін Ε_пр=2·10³кВ/м) . τмәні кернеудің жоғары вольтты электродтағы лездік мәнімен анықталады :

 

τ=u₀₃·c₀₃(2.14б)

мұнда u₀₃-озонатор электродтарындағы кернеу.

Бірақ c₀₃（2.9）және（2.11）сәйкесіншеr-ға байланысты келісілген.

Сондықтан r анықтау （2.9）,（2.11）,(14б) ішінде (14а) орнатылғаннан кейін келесі теңдікті аламыз.

 

 

（2.14в）

Мұнда

 

 

（2.14е）

Осы формуладан кейін,абсалюттік мәннің өсу кезеңінің аралығында озонизатордағы кернеу жылу аймағының радиусы пропорционалды түрде артады.Сондықтан бұндай разрядты жүгіруші（бегущим）разряд деп атаған.Бұл （2.10）формуладан,с_а активті аймағының сыйымдылығы артады.Осы аймақта u_aкернеуде артады.

 

（2.15）

r_np-темірлі сымның радиусы,r_max-жарты кезең ішінде жарық сәулелену аймағына айналатын максималды цилиндірлік бетінің радиусы.

 

2.10 суретте озонаторды ауыстырудың электр тізбегі берілген,интервалы үш бөлікке бөлінген.Бұл схемада ЭДС u_г1, u_г2, u_г3 үш түзеткіш көпірі қосылған,ол （2.15） формуламен есептеледі,ал сыйымдылығы С_пк（2.16） формуламен есептеледі.

 

.                                                                                 （2.16）

Мұнда С_ак+1 және С_ак （6） формула бойынша есептеледі,ал r_к+1 және r_к мәндер үшін, (r_max- r_np ) аралығында интервал бөлінеді.

 

.

Сурет . 2.8.Жоғарывольтты трансформатор: 1 – ферритті жүрекше; 2 – текстолитті плата;

w және w – бірінші және екінші орам

 

Цилиндірлік беттік радиусының келесі формулалары (2.13а)

Озонатордың қозғалғыш барьері бар дискреттік модулі.

Озонатордың тәжірибелі өндірістік талдауы (2.12а) суретте тәжірибелі өндірістік озонатор бейнеленген (2.12b) суретте қорек көзі бар озонатор суреті бейнеленген .

1

Сурет .2.9.  Газоразрядты трубканың көлденең қимасы:R–диэлектрлік цилиндірлік тосқауылдың ішкі бетінің раиусы;δ–оның қалыңдығы,R –жоғары вольтты электродтан цилиндрге дейінгі қашықтық

Сурет 2.10.Озонның дискіреттік үлгісі бар кедергі ағымымен:С₆ конденсатор,сыйымдылығы диэлектірлік кедергі сыйымдылығына тең;R_u-резистор,иондалған аймақтың баламалы кедергісі болып табылады;С_п1, С_п2 ,С_п3-конденсаторлар,сыйымдылығы озонатор белсенді аймағының сыйымдылығынатең,бұрын қалай иондалған (С_п1<С_п2<С_п3);u_г1,u_г2,u_г3 ,-жоғары вольтты және төмен вольттық электродтар арасындағы кернеу,онда бірінші кезекте жоғары вольтты электродқа жақын бөліктің бұзылуы орын алады- u_г1 ,содан кейін орта бөлігінде u_г2> u_г1, және соңында барлық активті аймағы u_г3>u_г2.

Жоғарғы жиілікті озонатор қондырғысын электр көзімен қоректендіру.

Озон шығаратын қондырғының қуат көзі түзеткіштерден тұрадыVD1…4, жиіліктегі түрлендіргіш, жоғары вольтты жоғары жиілікті трансформатор Т₁.Құрылымы(2.11) суретте берілген.Жиілік түрлендіргіші жартылай көпір тізбегі арқылы жүзеге асырылады,электролиттік конденсаторлар С₁ және С₂ мен негізгі элементтерді VT1 жәнеVT2 қосқанда.Негізгі элементтері интеграцияланған қарсы параллельді ультражылдам диодтары бар IGBT транзисторларға қолданылады.Кілтті басқару жоғары вольтты өздігінен жүретін көпірлі IR215Хдрайверлерді пайдалану арқылы жүзеге асады,MOSFET және IGBT транзисторларға арналған.Арттырылған кернеу жоғары вольтты Т₁ трансформатордың бастапқы орамасына жіберіледі,индуктивті L₂катушкасымен қосылған.

Түзеткіш желіден қуат алады 220В, 50Гц.Оның кіріс тізбегіне фильтірлі радио сүзгі FU және индуктивтілік катушка L₁қосылған.

Стандартты драйвер,ол R₃ резисторды қамтиды, С₄ және С₆ конденсаторлары,VD5 диоды инверторға параллель түзеткіштің шығуына қосылған.Транзисторлар тізбегінің тізбегін реттеу үшін R₄-С₃  қолданылған,онда R₄ резистордың кедергісі өзгеруі мүмкін.

Біздің озонаторда бұрын көрсетілгендей бұл жиілік тең таңдалады 7кГц.

 

 

Сурет 2.11 .Транзисторлық жоғары жиіліктіозонаторды электрмен қамту тізбегі:SA1-сөндіргіш;FU-радио кедергі сүзгісі;L_1-катушканың кіріс индукторы;VD1…4-түзеткіш блок;C₁;R₃,C₃,R₄,C₅,VD₅,C₆жүргізушіні электрмен жабдықтау элементтері IR215X;R₅, R₆-VT1 және VT2 қуат транзисторларының негіздерінің кіру резисторлары;С₂ және С₃ көпірлік конденсаторлары;R₁,R₂ теңестіруші резисторлар;L₂-катушканың шығыс индуктитілігі;Т₁-жоғары вольтты жоғарығы жиілікті трансформатор;О₃-озонатор.

 

 

Сурет .2.12.өнеркәсіптегі озонатор суреті: а – қорек көзінсіз; б – қорек көзімен

 

    Бұл озонатордың өнімділігі суытылған ауамен 70г/сағ ал оттегімен 100г/сағ қорек көзі 1,54 кВт( кернеуі 220В ток 7А). 2.13 суретте кернеудің асциллограммалары бейнеленген.11м³/сағ кеткен шығыны озон 4,4м³ қа тең болды.Өнімділігі 11*4,449г/сағ .1м³/сағ-27г/м³(27г/сағ 6м³/сағ) кеткен кезде өнімділігі 63г/сағ .

Ауаны дайындау циликогельді құрғатқыш арқылы сутылады. Ауа 0,5 атм қысыммен температурасы артық емес 15^оС.Озондық ауа қоспасы шығыс кезінде артық емес 30^оС.

 

Сур.2.13.Озонатор осциллограммасы: а – түрлендіргіш көпірінің шығу кернеуі;

1

б – транзистордың басқару сигналы VT(осы транзистордың база-эмиттерлік кернеуі);в –бастапқы трансформатор кернеуі

 

    2.6 Қондырғыдағы ауа үрлегіш компрессордың электрлік күйін есептеу

    Қазіргі кезде жоғарғы жиілікпен жұмыс істейтін озонаторды кей уақытта өндіріс орнында үшфазалы кернеу жүйесімен қамтамасыз етуге тура келеді. Сол үшін қондырғыдағы электр машиналарының электрлік жағдайын есептеуге тура келеді. Үш фазалы машиналар жағдайында үш фазалы ток қолданылады.Ең алдымен үш фазалы токты машиналармен жақынырақ және кеңірек танысайық, жақсы түсіну үшін айнымалы ток жағдайындағы электрлік есептеудің символикасына қысқаша кіріспе жасаймыз.Электр айнымалы кернеудің уақытша сипаттамасы мына таңдеумен сипатталуы керек

 

(2.17)

 

Бұл жердегі  - амплитуда,  -нөлдік фаза нүктесінің бұрышы және шеңберлі жиілік

(2.18)

 

Фазаның нөлдік нүкте бұрышымен және амплитудасымен тиісті ток мына теңдеу бойынша анықталады:

 

(2.19)

 

Кернеу мен ток  арасында фазалық бұрыш үшін мына формула жарамды:

 

 (2.20)

 

Осы кезде оң бұрыш жағдайында кернеу фазалары токтан асады, теріс бұрыш жағдайында кернеу токтан кейін келеді. 2.14-суретінде ток пен кернеудің уақытша графигі берілген. Фазаның нөлдік нүкте жағдайында  және  бұл жерде үшін фазалық бұрыш анықталады, бұл кернеу осы жерде ток алдында жүретінін білдіреді.

 

 

2.14-сурет. Ток қисығы мен кернеудің уақытша графигі, сондай-ақ амплитуданың векторлық диаграммасы ( )

    Келесі сипаттамаларда амплитуда бұл жерде кернеу амплитудасы, векторлық диаграммада тік вектор ретінде тіке салынған. Басқа амплитудалар оған қатысты тиісті фазалық бұрышпен салынған.Осындай амплитуданың векторлық диаграммасын құру 2.14-суретте көрсетілген.

Айнымалы шамаларды сипаттау кезінде орташа шама қызығушылық тудырады. Синусоидалды тербеліс кезінде арифметикалық орташа шаманы құрастыру кезінде оң және теріс шамалар қысқарады, онда электротехникада уақытша квадраттық орташа шама қолданылады, ол тиімді шама деп аталады. Период ұзақтығымен функцияның тиімді мәні төменде көрсетілгендей анықталады:

 

                      (2.21)

 

Ток пен кернеудің синусоидалды формасы жағдайында тиімді шамалар үшін мына теңдеу алынады:

 

(2.22),

сондай-ақ

(2.23)

 

    Тиімді мәннің векторлық мәні 2.14-суретіне ұқсас  еді, негізгі айырмашылық  тиімді шамаларға сәйкес келетін векторлар ұзындығы кем болады. Математикалық мән тұрғысынан вектор суретін комплексті сандар жазықтығында сурет ретінде беруге болады. Нақты мәндер осі (Re) математикалық қарама-қарсы горизонталь осі бойынша вертикаль орналасады. Комплексті шамалар келесі қарастыруда формулалардың асты сызылған символдары ретінде көрсетіледі.

 

(2.24)

 

болғанда жоғарыда келтірілген мысал үшін фазалық бұрышпен және  жорамал шамамен токтың тиімді шамасының векторын келесі комплексті суреттеу алынады:

 

(2.25)

 

    Конструкциялық бөлшектер – катушакалар мен конденсаторлар ток пен кернеу арасында фаза бойынша жылжудың алдын алады. Жазықтықта комплексті сандарды сипаттау үшін реактивті кедергілер деп аталатын жорамал кедергілер енгізіледі.

    2.25-суретінде кедергіні тізбекті қосу мен катушкалар және ток пен кернеудің тиісті векторлары көрсетілген. Бұл жағдайда кернеу нақты  шамалар осінде тірек шама ретінде берілген ( . Бұл мысалда ток I нөлдік нүктенің фазалық бұрышына бұрылған , нәтижесінде ток пен кернеу арасында фазалық бұрыш  құрайды. Бұл шама осы мысалда ерікті таңдалған.

2.25-сурет. Кедергі мен векторлы диаграммалы катушкаларды тізбекті қосу

 тогы жағдайында кедергіге арналған кернеу R мына формула бойынша есептеледі:

 

                      (2.26)

 

Кернеу векторы  векторға  ұқсас сол бағытқа қаратылған. Катушкада кернеу L тиісті индуктивтілік шамасы бойында немесе  реактивті кедергі бойынша, сондай-ақ  теңдеуі бойынша есептеледі

 

=jX· = ·X·I·                      (2.27)

 

кернеуді  кернеуі бойынша анықтауға болады:

 

     (2.28)

 

 және  кернеу векторларын параллель жылжытуға орай  векторы векторлық диаграмманы тұйықтайтын вектор ретінде алынады.

Сәттік қуат p(t) тұрақты токқа арналған есептеу кезіне ұқсас мына формула бойынша есептеледі

 

p(t) = u(t)·i(t                       (2.29)

 

P активті қуат  немесе орташа қуат оң және теріс p(t) қисық бетінің айырмашылығы және уақыт осі ретінде есептеледі. Мына теңдеу бойынша

 

                     (2.30)

 

интегралды формада активті қуат Pанықталады. Кернеу қисығының гармоникалық формасы мен  фазалық бұрышты ток жағдайында ол мына формула бойынша анықталады

 

                    (2.31)

 

Фазалық жылжу кезінде ток пен кернеу арасындағы ±  алаңына оң құрауышпен теріс  сияқты шама бойынша және активті қуат нөлге тең болады. Бұл қолда ешбір қуат жоқ деген сөз емес. Барлық энергия бұл жағдайда тұтынушы мен генератор арасында әрі және бері айдалады. Бұл энергияның айдалатын бөлігі болады және басқа бұрыштық фазалар жағдайында Q реактивті қуат күші ретінде белгіленеді:

 

                       (2.32)

 

Фазаның оң бұрышы жағдайында реактивті қуатта оң, бұл жағдайда реактивті индуктивті қуат туралы айтылады. Фазаның теріс бұрышы және теріс реактивті қуаты жағдайында реактивті сыйымдылықтық қуат туралы айтады. Кейде ол жағдайда фазалық бұрыш 180  өзгерген токтар мен кернеулер үшін басқа векторлық жүйе қолданылады, бұл шатасуға әкелуі мүмкін.

Байқалатын (жорамал) қуат S мына теңдеу бойынша анықталады

 

 немесе                        (2.33)

 

Егер бірліктерді қарастырса, онда реактивті және байқалатын (жорамал) қуат активті қуатқа ұқсас ток пен кернеу көбейтіндісі болып табылады. Алайда бұл жерде жақсы ажырату үшін басқа шамалар қолданылады. Реактивті Q қуат В·  бірліктерінде (вольт­-ампер реактивті) және байқалатын S (жорамал) қуат В-А (вольт-ампер) шамаларында беріледі.

 

Қуат коэффициенті

 

Pактивті қуаттың байқалатын S(жорамал) қуатқа қатынасын сипаттайды. Теріс және оң фазалық бұрыш үшін косинус бірдей мәнге ие болатындықтан, қуат коэффициенті жиі «индуктивті» немесе «сыйымдылықты» қосудан тұрады. Бұл жағдайда фазалық бұрыштың теріс немесе оң болып табылатындығы анықталады.

 

Айнымалы өріс

 

Егер элетр өткізгіш арқылы ток өтетін болса, онда өткізгіш пен катушка үшін 2.26-суретінде көрсетілгендей магнитті өріс туындайды.

2.26-сурет. Токтыөткізгіштің және токты катушканың магниттік өрісі

 

Электр токты I өткізгіш үшін ток өткізгіш арқылы өтеді, өткізгіштен r қашықтықта магнитті өрістің кернеулігі есептеледі

 

                      (2.34)

 

Магниттік өрістің H кернеулігімен қатар өрістің магнитті тұрақтысы арқылы есептелетін B магниттік ағынының тығыздығын анықтауға болады

 

(2.35)

 

және материалға байланысты болатын магниттік өткізгіштік шамасы :

 

 

                      (2.36)

 

 

2.27-сурет. Сол жақта: үш жылжыған 120  катушкалы (шоғырланған орам) айналатын үш фазалы өрісті генерациялауға арналған статор қимасы

 

Ортада: қимасы. Оң жақта: үш фазалы токтың біріктірілген орауының үш өлшемді суреті (таратылған орам)

Пайдалы үш фазалы айнымалы өрісті құру кезінде магнитті өріс өткізгіш арқылы ток өтуі кезінде туындайтын құбылыс пайдаланылады. Бұл жағдайда үш фазалы токпен өтетін -қа үш жылжыған орауыш қолданылады. Ол үшін U1, U2, V1, V2, W1 және W2 қосылған U,V және W үш орауыш 2.27-суретте көрсетілгендей, біреуі екіншісіне қатысты  жылжумен орналасады.

Егер тек уш фазалы токтың орауыштары  кеңістіктік жылжытуы айнымалы токтың  жылжыған уақыты бойынша берілетін болса, айнымалы өріс туындайды. Бұл 2.28-суретінде байқалады. Бұл жерде екі түрлі (wt=0) және II (wt=p/2) уақыт нүктелерінде сәйкес токтар көрсетілген, олардың мәндерін 2.28- суретінен алуға болады. Магниттік өрістің солтүстік полюсі II уақыт нүктесінде сағат тілі бойынша -қа бұрылатыны анық көрінеді. Егер бірнеше түрлі уақыт нүктелері бойынша магнит өрісінің қисық жүрісін құраса, онда айнымалы өріс деп аталатын өзінің бағытын үздіксіз өзгертетеін магниттік өріс алынады.

 

2.28-сурет. 120  синусоидалы токқа уақыт ішінде сәйкес жылжуын қосу кезінде екі түрлі уақыт нүктелерінде магнит өрісінің өзгеруі

 

2.29-сурет. Айналатын өріс құруға арналған үш фазалы ток (үш тарам)

Егер үш фазалы токтың орауыштарымен статорда магнитті өзекті орналастырса, ол тұрақты түрде айналу қозғалыстарын жасайтын болады. Айналымдар саны тікелей ток жиілігімен анықталады, себебі жоғарыда көрсетілген әр ток кезеңіне магнит өзегінің орналасуында бір айналым жасалатын болады. Желі жиілігі бойынша Еуропада f = 50 гц айналымдардың синхронды саны , яғни магнит өрісінің айналу саны = 30000 айн/мин.

Жоғарыда айтылған магнит өрісінде орналасу жағдайында тек екі полюс немесе бір полюстер жұбы болатын кезде N-S(p=1),статорда орамдар полюстердің бірнеше жұптары құрылатындай орындалған. Желімен бірдей жиіліктер жағдайында айналымдар саны полюстер жұптарының екі еселенуі жағдайында екі есеге азаяды. Орамдардың синхронды саны  қорытындысында f желі жиілігі бойынша және p полюс жұптарының саны бойынша анықталады:

 

                      (2.37)

 

Полюстердің бөлінісі

 

(2.38)

 

Полюс жұптарының p саны арқылы d статор саңылауының диаметрі бойынша есептеледі.  амплитудасымен көлемі бойында х кесіндіде уақыт және кеңістік бойынша таратылған В магниттік индукция үшін:

 

 ·                       (2.39)

 

Практикада орамдардың U1, U2, V1, V2, W1 және W2 алты қосылыстары 6.29-суретіне сәйкес жұлдызша немесе үш бұрышпен қосылу бойынша айналатын магнит өрісін құру үшін бірге қосылады. Бұл сыртқы өткізгіштер санын үш L1, L2 және L3 ток жеткізетін өткізгіштерге қысқартады. Жиі осы жеткізгіштер R, S және T литерлерімен белгіленеді. Қажет жағдайда тіреу өткізгіші ретінде N нөлдік сым енгізуге болады. Бұл сымға үш фазалы машиналар жағдайында міндетті тәртіпте талап етілмейді.

 

 

2.30-сурет. Жұлдызша және үшбұрышпен қосылу приципі

«Өткізгіш-өткізгіш» тиімді шамалары және «өткізгіш-нөлдік сым» кернеулері арасында мынадай өзара байланыстар бар

 

                    (2.40)

 

Орташа еуропалық желі үшін өткізгіш пен нөлдік сым арасында кернеудің тиімді шамасы 230 В құрайды және екі өткізгіш арасында  болады. Жеке кенеулер сәйкес фаза бойынша бір-біріне қатысты 2  сәйкес жылжытылған. Фазалар кернеуі  ретінде белгіленетін орамдарда кернеулерді жұлдызшамен қосқан жағдайда, «өткізгіш-нөлдік сым» балама кернеуіне сәйкеседі. Үшбұрышпен қосқан жағдайда фазалар кернеуі «өткізгіш-өткізгіш» кернеуіне сәйкеседі  Сонымен тиісті тиімді шамалар үшін мына теңдеу алынады:

 

(2.41)

 

Жұлдызшамен қосқан кезде  орауыштар арқылы өткізгіштер токтарына сәйкеседі I

 

(2.42)

 

Үш бұрыштап қосқан кезде өткізгіш тогының бөлінуіне орай  токтардың тиімді шамалары орамдар арқылы  коэффициентіне кемиді. Сонымен мынау алынады

 

                      (2.43)

 

жұлдызшамен қосқан кезде орауларда  фазалар кернеуінің  коэффициентіне кемитініне орай  фазалар токтары үшбұрышпен қосумен салыстырғанда  коэффициентіне кемиді:

                      (2.44)

 

Сонымен «өткізгіш-өткізгіш» бірдей кернеулері жағдайында орамдардың бір жүйелерін жұлдызшамен және үшбұрышпен қосуда I өткізгіштер токтары бірдей болмайды. Жұлдызшамен қосқан кезде симметриялы үш фазалы жүйенің жалпы активті қуаты үш фазаның активті қуаттарының қосындысы ретінде есептеледі

 

                      (2.45)

 

Ұқсас үшбұрышпен қосу үшін алынады

 

                      (2.46)

 

Бір фазаның (өткізгіштің) ток және кернеу өлшеулері нәтижелері бойынша сәйкесінше жалпы қосылудың симметриялы тұтынылатын қуатын анықтауға болады.  және жағдайында мынау алынады

 

P=3·      (2.47)

 

Бұл үш бұрышпен қосу қуатының тұтыну салыстырылатын жұлдызшамен қосуға қарағанда үш есе артық екенін білдіріледі.

Реактивті қуат Q пен S байқалатын (болжалды) үшбұрыштар және жұлдызшалар қосылыстар қуаты S активті қуатты есептеуге балама есептеледі. Мынау алынады

 

және                      (2.48)

 

                      (2.49)

 

3 ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ

3.1 Күрделі (бір реттік) шығындар

Бұл шығындарға жататындар: жобалау, өндірістік құрылыстар, жабдықтарды сатып алу, оларды орнына қою (монтаж), оларды реттеу (наладка).

А. Кәсіпорынның шын жобасын жасау үшін үлестірімдер

Мұнда мынадай мәселелер шешілуі керек

 

3.1 – кесте. Қажетті жалақы

Жобалаушы маман	Саны	Айлық жалақы,мың тг	Істейтін уақыт,ай	Жалпы жалақы,мың тг
Инженер	1	70	12	840
Технолог	2	75	6	900
Хим-Биолог	1	90	10	900
Лаборант	1	85	10	850
Барлығы	5			3490

 

Жалпы Жж = 3490 мың

1) әлеуметтік салық – 17 % барлық жалақы қорынан (жзк) жеке зейнеткерлер қоры 10 %

  3490×0,1 = 349

(3490-349)×0,17% = 3 430,67 мың тг

 2) міндетті әлеуметтік есептеулер 3%

       3490 ×0,03 = 104,7 мың тг

 3) жобаға басқа кеткен үлестірімдер (шамамен 5% жоғарғы                                                               соманың қорытындысынан алуға болады)

         3490×0,05 = 174,5 мың тг

 4) жобаның жалпы үлестірім (шығындары) 1-5 баптардың қорытындысы 

         3490+349+3430,67+104,7+174,5 = 7 548,87 ≈ 7 549 мың тг

Б. Ауданды есептеу

өндіріс үйді сатып алу үшін кететін шығындар. өндіріс алып жатқан орынның әр м² – ын 25000 тг – ге сатып аламыз.

S = 1728 м² × 45000 = 77 760 мың тг.

В. Өндіріске қажетті жабдықтарды, жиһаздарды сатып алу

 

3.2 – кесте. Басуға дейінгі процесстер үшін қажетті жабдықтар

 

Жабдық, жиһаз атауы	Саны	Бағасы, мың тг.	Барлық баға, мың тг.
Қуаты 2 кВт озонатор қондырғысы	1	650	650
Стол	1	5	5
Орындық	3	3	9
Шкаф	1	10	10
Барлығы	6		674

 

 

Жабдық	Саны	Бағасы,мың тенге	Жылғы аморт.ережесі %	Жылғы сомма,мың тенге	Айлық аморт.сомма
Қуаты 2 кВт озонатор қондырғысы	1	650	25	163	13600

 

3.3 – кесте. Зертхана жабдықтары

Жабдық, жиһаз	Саны	Бағасы, мың тг	Барлығының бағасы, мың тг
Стол	1	7	7
Пробирка	10	1	10
Барбатор	3	2	6
Конденсатор	1	12	12
Шкаф	2	6	12
Раковина	1	4	4
Барлығы	18		51

 

Жабдыққа кеткен барлық шығын: 674 + 51 = 725 мың тг.

 

 

Жабдық	Саны	Бағасы,мың тенге	Жылғы аморт.ережесі %	Жылғы сомма,мың тенге
Жалпы зертхана	1	51	10	5100

Г. Жабдықты орналастыру

3.4 – кесте. Монтаждау жұмысына қатысатын адамдардың саны, жалақысы

Жабдықты орналастырушы маман	Саны	Айлық жалақы, мың тг	Істейтін уақыты, ай	Жалпы жалақы, мың тг
Инженер	1	70	1	70
Құрылысшы	2	50	1	100
Электрик	1	60	1	60
Бригадир	1	150	1	150
Барлығы	5			380

 

Жалпы 380 мың тг.

2) әлеуметтік салық (17% барлық жалақы қорынан алынған ЖЗҚ) ЖЗҚ - 10% жалақы қорынан.

380×0,1= 38 мың тг.

(380-38) × 0,17 = 58,14 мың тг.

3) міндетті әлеуметтік есептеулер 3%

380 × 0,03 =11,4 мың тг.

4) монтажға қажет материалдар ( сым -, құбырлар, кабельдер, бақылау-өлшеу құралдары) және оларға кететін шығындарды санау керек.

380 × 0,05 = 30,4 мың тг.

Монтаждық жұмыстар үшін жалпы үлестірімдер

380 + 5 = 385 мың тг.

Д. Реттеу жұмысына қатысатын адамның саны, олардың мамандығы, жұмыс мерзімі бекітіліп, жалақы есептелінеді.

3.5–кесте. Реттеу жұмысына қатысатын адамның саны, жалақысы  

Реттеуге қатысатын жұмысшылар	Саны	Айлық жалақы, мың тг	Реттеуге кететін уақыт,ай	Жалпы жалақы, мың тг.
Инженер-лаборант	1	45	1	45
Инженер-электрик	1	55	1	55
Инженер-хим-биолог	1	70	1	70
Бригада	3	10	1	30
Барлығы				200

 

Жалпы 200 мың тг.

1) әлеуметтік салық ( 17% барлық жалақы қорынан алынған ЖЗҚ) ЖЗҚ 10%

200×0,1 = 20 мың тг.

(200 - 20)×0,17 =30,6 мың тг.

2) міндетті әлеуметтік есептеулер 3%

200×0,03 = 6 мың тг.

3) 200+5 = 205 мың тг.

Е) бір реттік жалпы үлестірім – күрделі шығындар келешекте (негізгі қор – Н ).

Бұл А,Б,В,Г,Д тармақтарының қосындысы

      7459+77760+765+385+205 = 88 574 мың тг.

Күрделі шығындарды төлеу үшін банктен 5 жылға 10% алуға болады. Несие үшін ай сайын пайыздық төлемді төлеу керек. бұл тағынды шығындардың бір тармағы. Несиені пайдадан екінші жылдан бастап төрт жылда төлеу керек.

3.2 Ағынды үлесімдер (айлық шығындар)

3.6 – кесте.Жобаланған басылымды дайындау үшін шикізатқа, материалдарға, жартылайөнімдерге жұмсалатын айлық шығындар.

 

Шикізат	Өлшем бірлігі	Бағасы,мың тг	Айлық қажеттілік	Айлық шығын,мың тг
Қағаз Борланған 70г/м2 Борланған 80г/м2 Борланған 90г/м2 Борланған 110г/м2	Кг	150   180   200   240	175   16   175   9	26 250   2 880   35 000   2 160
Бояу	Кг	1500	620	930
Желім	Кг	700	40	28 000
Сым	Кг	1000	75	75
Басу формасы	Дана	1600	1500	2,400
Барлығы				97 965

 

Қорытындыдан 14% қосылған құн салығын есептейді

97 965 × 0,14 = 13 715 мың тг

Материалдарға кететін жалпы шығын

97 965 + 13 715 = 111 680 мың тг

 

3.7–кесте. Айлық жалақы

Маман жұмысшы	Саны	Бір адамның айлық жалақысы, мың тг.	Барлығы, мың тг	Қосымша жалақы 40%, мың тг
Директор	1	120	120	48
Хим-Биолог	1	65	65	26
Инженер – технолог	1	70	70	32
Эколог	1	50	50	23
Электрик	1	45	45	19
Лаборант	1	50	50	23
Тазалаушы	2	35	70	32
Барлығы	8		470	203
			683

1) Жалақы қорына адамдардың демалыс ақшасын қосу керек, оны 7 – 8 % жалақыдан алуға болады.

683× 0,07 = 47,81 мың тг

2. Ауырған адамдарға төлем. Мұны 1,5% төлем ақыдан алады.

683 × 0,015 = 10,245 мың тг.

3.      Әлеуметтік салық (17% айлық жалақыдан – ЖЗҚ)

         683 × 0,1= 68,3 мың тг

         (683 – 68,3)× 0,17 = 671 мың тг

4.      Міндетті әлеуметтік есептеулер 3%

683 × 0,03 = 20,49 мың тг.

3) Өндіріс үйлердің және инженерлік торлардың амортизациясы.

         S = 1728 м² × 45000 = 77 760 мың тг.

Амортизацияға 3% жылдық айналымдар.

(77 760×0,03) / 12 = 194 мың тг.

3.4.9 кесте – Жабдықтар амортизациясы

Жабдықтың аммортизациясы = 10984/12 = 915 мың тг.

 

4. Электроэнергия шығындары

3.4.10 кесте – Жабдықтарға қажет энергия шығыны

 б) Электрожарық үшін жұмсалатын айлық шығындар.

   Ш = А×Э×У×Б

Ш = 1728×0,025×400×0,0056 = 97 мың тг

А – жарықталатын аудан

Э – 1 шаршы метрге қажет электроэнергия

У – жарық жанатын уақыт

Б – электроэнергия бағасы

 

6) Жылуға кететін айлық шығын

Шж =V×Ш×720б

Шж = 7257×30×720×0,0002 = 31353 мың тг

мұндағы: V – цехтың жалпы көлемі,биіктігі 4,2 м;

Ш – 30 ккал текше метрге сағатына кететін жылудың мөлшері; 720 – бір айдағы сағаттар саны; Б – жылудың бағасы 2 х 10^-4 тг бір ккал/сағ үшін.

 

7) Вентиляцияға кететін жылудың шығыны

Шв=V×Ш×У×Б

Шв=7257×0,15×720×0,0002 = 156 тг

V - өндірістегі цехтың жалпы көлемі, м.

Ш – 0,15 ккал бір текше метрді желдету үшін жылудың кеткен мөлшері.

У – желдету уақыты.

Б – жылудың бағасы.

 

8) Ыстық суға және буға кететін шығын

Шы = 21×25×30×112 / 1000 = 1764 тг

 

9) Суық суға және канализацияға кететін шығындар

Шс = 21×25×30×112/1000 = 236 тг

Канализацияға Шк = 236 тг

Барлығы Шж = 1764+236+236 = 2,5 мың тг

 

10) Жөндеуге кететін айлық үлестірім

Жылғы мөлшері швмвмен 8% жабдықтардың және 4% үйлердің бағасынан алуға болады. Айлық шығын 1/12 жылдық сомадан.

131669×0,08 = 10534 мың тг

24300 × 0,04 = 972 мың тг

972+10534 = 11506 мың тг

11506/12 = 958 мың тг

 

11) Еңбекті қорғау үшін шығындар

18) Қосымша шығындар

 

Бұл бапта әкімшілік-басқару аппаратына, кеңселік жұмыстарға, аудитке т.б шығындар кіреді. Оларды шамамен 18-20 % алады.

31280×0,2 = 6256 мың тг

7820×0,2 = 1564 мың тг

 

19) Барлық айлық ағынды шығындар

31280 +6256 = 37536 мың тг

7820 + 1564 = 9384

 

20) Бір бұйымның өз құны

37536/450 = 83 тг.

9384/50 = 187 тг

 

21) Айлық айналма қаржы

Ш – амортизация

37536 × 0,8 = 30028 мың тг

9384 × 0,8 = 7507 мың тг

3.4.1 Баға

1) 83×0,35 = 29,05 тг

83 +29,05 = 112 тг

112 × 0,14 = 15,68 тг

15,68 + 112 = 127 тг

2) 187 × 0,35 = 65,45 тг

187 + 65,45 = 252 тг

252 × 0,14 = 35 тг

252 + 35 = 287 тг

 Қызметтің бағасы

923,18тг

 

3.4.2 Келтірілген шығындар

Мұндағы Шө - жылғы ағынды шығындар

Н – негізгі қор

37536 + 9384 = 46920 мың тг

Шк = Шө + 0,12 Н

Шө = 46920 × 12 = 563040 мың тг

Шк = 563040 + 0,12 × 46920 = 568670 мың тг

 

3.3 Техника-экономикалық көрсеткіштер

8 – кесте. Техника-экономикалық көрсеткіштер

 

Көрсеткіштері	Өлшем бірліктері	Мәні
Өндіріс үйдің өлшемдері, биіктігі	м	60х52 6,7
Жалпы ауданы	м2	1980
Жұмыс ауданы	м2	1760
Жердің ауданы	м2	2400
Негізгі жабдық саны		8
Күрделі қаржы	млн. тг.	235
Жабдыққа күрделі жабдық	млн. тг.	183
Айлық айналма қаржы	млн. тг.	42
Жылғы өнімнің көлемі	млн.дана	8
Жұмыскерлердің жалпы саны	адам	19
Негізгі жұмысшылар саны	адам	13
Бір адамның еңбек өнімділігі	млн. тг.	24
Жылдық өнімнің өз құны	млн. тг.	660
Еңбекті және қоршаған ортаны қорғау үшін кеткен шығындар	мың тг.	230

 

4. ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ЕҢБЕК ҚОРҒАУ

4.1 Қауіпті және зиянды өндірістік факторлар сараптамасы

Еңбек қатынастары Қазақстан Республикасының 2007 жылғы 15 мамырда қабылданған Еңбек кодексіне сай жүргізіледі.

Еңбек кодексі жұмыс беруші мен жұмыскердің арасындағы қарым – қатынастардың нормативтік реттеуді түбірмен өзгертеді. Олардың қарым – қатынасындағы іргетас ендігі жерде екі жақтың да еңбек нәтижелеріне мүдделілігі болып табылады, жұмыскер жұмыс берушінің жоғары еңбек көрсеткіштеріне жетуіне мүдделі, өйткені оның еңбек ақысы, әлеуметтік кепілдіктері мен өтемақылар осыған тікелей байланысты. Міне, осылай жұмыс беруші мен жұмыскер арасында еңбек шарты жасалған жағдайда, жұмыс беруші жоғары өндірістік көрсеткіштерге, жұмыскер еңбек өнімділігіне ұмтылады.

Еңбек шарты бойынша қызметкерлер сыйақы үшін тиісті біліктілігі бойынша жұмысты (еңбек функциясын) атқарады және еңбек тәртіптемесін сақтайды, ал жұмыс беруші еңбек жағдайларын қамтамассыз етеді, қызметкерге Қазақстан Республикасының еңбек заңнамасында, еңбек шартында ұжымдық шартта, талаптардың келісімінде көзделген жалақыны уақытылы және толық көлемінде төлейді және өзге де төлемдерді жүзеге асырады.

Күнделіктізертханалық жұмыс барысында жұмысшылар міндетті түрде қауіпті және зиянды зерханалық факторларынан қорғау ережелерін, сонымен қатар төменде көрсетілген ережелерді сақтауы қажет.

- Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету;

- Сору- тарту желдетуін ұйымдастыру;

- Химиялық заттармен улануда қауіпсіздікті қамтамасыз ету;

- Жасанды жарықтандыру ұйымдастыру;

- Шу және діріл әсерінен қорғау;

- Өрт сөндіру қауіпсіздігін қамтамасыз ету

4.2 Техникалық іс-шаралар

4.2.1 Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету

Электр тоғымен зақымдалу дәрежесіне сәйкес электр қондырғыларымен жабдықталған ғимарат класын белгілеу қажет.

Электр тоғымен зақымдалудан қорғану іс-шараларын, электр желілерінде қысқа тұйықталудың нәтижесінде жарылыс пен өрттердің пайда болуынан қорғаныс (арнайы орындалған электр қондырғыларын пайдалану; қауіпсіз кернеулік, күштік және жарықтандырғыш желілердің тоқ өткізгіш бөліктерін оқшаулау; оларды қолмен ұстап қалудан жеткіліксіз жерге орналастыру; блоктауды, ескерту дабылдарын қолдану; қорғаныстық жерсіндіру мен өшіп қалуды; жеке қорғаныс құралдарын пайдалану т.с.с.).

Кесте

Электр тоғымен зақымдану дәрежесі бойынша ғимараттарды топтастыру (ЭҚЕ нен таңдама)

 

Ғимарат класы	Белгілері
Жоғары қауіптілігі жоқ	Өзге класс ғимараттарының белгілері жоқ
Жоғары қауіптілікті	-ылғал (меншікті ылғалдылық 75% дан жоғары); - тоқ өткізгіш шаң бөлінеді; - тоқ өткізгіш еденнің болуы (металл, жер, темір бетонды, кірпіш және т.б.); -жоғары температура (тұрақты түрде немесе оқтын-оқтын 35°С тан жоғары болып тұрады); - адамның бір мезетте бір жағынан ғимараттың жерсіндірілген метал жабдықтарымен, технологиялық қондырғыларымен, механизмдермен және т.б. екінші жағынан электр қондырғысының қаптамасымен жанасуы.
Аса қауіпті	- аса ылғалды (меншікті ылғалдылық 100% ға жақын); - химиялық активті немесе агрессивті орта; - жоғары қауіптілікті ғимараттың мір мезетте екі немесе одан да көп белгілерінің болуы.

 

Зертханада электр жабдықтарымен жұмыс талаптары:

- тек жерге қосылған электр аспаптары мен құрылғыларында жұмыс істеуге болмайды;

- студенттермен ескертілген барлық электр жабдықтарының кемшіліктері мен түзетілгендіктері туралы оқытушыға немесе оқу-көмекші персоналына хабарлау керек;

- тоққа қосылған электр жылытқыш аспаптарды және істеп тұрған жабдықтарды қараусыз қалдырмау керек;

- жұмыс істеп тұрған электр жабдықтарын шаңын сүртуге тыйым салынады, сөндірулі аспапты тек құрғақ сүлгімен сүрту керке;

- электрэнергиясын беру үзілсе, барлық электр жабдықтарын өшірілуі тиіс.

 

4.2.2 Сору- тарту желдетуін ұйымдастыру

Жергілікті желдету зиянды бөлінгіштерді түзілген жерінен (газ, бу, шаң, артық жылу) сорып алуға және оларды жайдан шығаруға арналған.

Құрама жүйе екі желдетудің жұмысын бір мезгілде қарастырады. Ауа ағынының қозғалу әдісіне қарай орналастыру: табиғи және механикалық (жасанды) болады.

Табиғи желдету кезінде ауа табиғи факторлардың әсерінен араласады: жылы арынның немесе желдің әсерінен.

Механикалық желдету кезінде ауа эжекторлар мен желдеткіштердің көмегімен қозғалады.

Зиянды заттардың көп мөлшерде жұмыс аумағы ауасына кенеттен келіп түсуі мүмкін болатын өндірістік жайларда апаттық желдету қарастырылады.

Кіру желдету жүйелері әдетте ауасы аздау ластанған ғимараттың сыртқы бөлігінде орналасатын ауақоршағыш құрылғыдан, ауа сапасын жақсартатын құрылғылардан, (сүзгілер, калориферлер) ауаны керекті жерге айдайтын ауаөткізгіштен, ауа қозғалысын арттыратын – желдеткіштен, эжекторлардан және ауатаратқыш құрылғылардан (келте құбыр, қондырма) тұрады.

Таза ауаның жиналуына арналған орынды жел бағытын ескере отырып таңдайды. Суық уақыттарда кіру ауа қыздырады.

Кіретін желдетудің сүзгіштері, калориферлері және желдеткіштері жер төледе орналасқан желдету камераларында орнатылады. Ауа жұмыс аумағына демалу деңгейінде (2м дейін) зиянды заттардың жерлері арқылы беріледі.

Сорып алу арқылы желдету камералары кіру желдету камераларынан бөлек орнатылады. Әдетте оларды шатырдың астына немесе техникалық қабаттарда орнатады.

 

4.2.3 Химиялық заттармен улануда қауіпсіздікті қамтамасыз ету

Химиялық заттарды пайдаланылуда, өндірісті және еңбекті дұрыс ұйымдастырмағанннан, профилактикалық шаралардың бұзылғанынан жұмысшыларға зиянды әсер етеді. Оларды өткір немесе созылмалы улануға және кәсіби ауруларға соқтырады.

Өткір уланулар зиянды заттың тезарада жоғары концентратциясының организмге әсерінен шығады. Олардың белгілері тез арада көрінеді, сондықтан уланғандарға 1-ші медециналық көмек беріп, уланудың себебін жоюға мүмкіншілік береді. Уланудың созылмалы түрі-зиянды заттардың аз концентратциясымен ұзақ уақыт бойы алатын әсері, оның организмде жинақталу қабілеті бар.

Уланудың белгілері апталар, айлар өткенде көрінеді және олар кей кезде созылмалы ауруларға апарады. 

Химиялық заттардан уланудың алдын алу шаралары:

- улы газдар, булар бөлінуімен бпйланысты, түтіндегіш, жаман иісті және шаңдайтын заттармен барлық жұмыстар желдеткіштің қосылуымен тек тартпа шкафты жүргізілуі қажет. Бұл кезде, шкаф ішіне бас сұғуға тыйым салынады, бақылау шыны терезе арқылы іске асады;

- күйдіргіш ерітінділерді тікелей раковинаға құюға тыйым салынады, оларды алдын-ала сумен сұйылтып бейтараптау немесе арнайы қышқылды-сілтілік төзімді ыдыстарға төгу керек, оның үстіне қышқыл мен сілті бөлек төгіледі;

- қыздыру немесе буландыру кезінде тыйым салынады:

   а) бейтараптандыру кезінде ерітіндіні тез құюға;

   б) суымаған тұзды колбаларға ыстық немесе суық суды құюға;

   в) ыстық ерітінділі колбаларды (қалың) резинке қолңапсыз немесе үстемесіз су моншасынан алуға;

- ерітінділерді пипеткаға ауызбен алуға болмайды, бұл үшін арнайы резинке грушаларды пайдалану керек;

- ерітінділерді мен заттарды өте жақын иіскеуге болмайды, ол үшін, бір қолда ерітіндісі бар колбаны ұстап, екінші қолмен ауаны колбадан өзіне қарай қуу керек;

 

4.3 Санитарлы-гигеналық іс-шаралар

4.3.1 Жасанды жарықтандыру ұйымдастыру

Табиғи жарықтандыру болмағанда немесе жеткіліксіз болғанда жасанды жарықтандыру қолданылады, қыздырмалық шам, жоғары және төмен қысымды газоразрядтық шамдар, жазық және саңылаулы жарық жолдар ретінде жарықтың осындай көздері іске асырылады.

Зертханада жарықтандыру үлкен орын алады. Рационалды жарықтандыру еңбек етудің оңтайлы жағдайларын жасайды, ал қанағаттандырылмаған жарықтандыру жұмыстың жүруін қиындатады, еңбек өнімділігінің және көздің жұмыс істеу қабілеттілігінің төмендеуіне әкелуі және оқыс жағдайға себепші болуы мүмкін.

Ғимараттағы жарықтандыру жұмыскер ұзақ уақыт бойына барлық үрдістерді бақылай алатындай, көзі талмайтындай және жұмысқа қабілеттілігін қалыпты сақтай алатындай болу керек.

Жарықтандыру құралдарын орналастыру кезінде келесі негізгі шарттарды ескеру қажет: анағұрлым үнемді тәсілмен нормаланған жарықтандыруды жасау, жарықтандыру сапасына қойылған талаптарды орындау, қызмет көрсетуге қауіпсіз және қолалы түрде қол жеткізу, топтық желі монтажының аз тартылуы мен ыңғайлылығы, бекітудің сенімділігі.

Жасанды жарықтану есебін жүргізу негізінен жарықтанудың қалыпты мәнін қамтамасыз ету үшін шамдардың санын анықтау болып табылады.

Химиялық зертхананың ұзындығы А=6м, ені В=4м, биіктігі Н=4 м төбесі әктелген химиялық зертханасының жарықтандыруын есептейміз. Көру жұмысының разряды –IV. Қалыпты жарықтануы Еқ = 200 лк. Жарықтандыру жүйесін қалыпты жарықтандыру ағыны Фл=4550 лм, қуаты 65Вт 4 топтағы люминесцентті шамдарды қабылдаймыз.

Шағылу коэфициенттері:

еден ρед=30%,

қабырға ρқ =50%,

төбе ρт= 70%.

Есептеуді жүргізуді ең алдымен шамдардың ілінуінің есептік биіктігін анықтаймыз:

H_ес = H - h_іл - h_ед , м

мұнда:

Н – бөлме биіктігі, м;

h_іл – шамдардың іліну биіктігі, м (0–1,5 м аралықта қабылданады);

h_ед – жұмыстық беттің еденнен биіктігі, м (шартты жұмыстық биіктік 0,8 м қабылданады);

H_ес = 4 – 1,2 – 0,8=2м

Шамдардың бір-бірінен орналасу арақашықтығы келесідей формуламен анықталады:

γ = z h_ед

γ =(1.2 ÷ 1.4) шамасы аралығында анықтап, шамадардың ең тиімді арақашықтығы

z = γ · h_ед = 1,2·2 = 2,4м

Жарық ағынының пайдалану коэфициенті әдісі бойынша бөлме индексінкелесі формуламен анықталады:

ἰ =

Әрбір шамның жарық ағынын анықтау формуласы:

Ф =  , лм.

мұнда

Е_қ – қалыпты жарықтандыру, лк;

К₃ – қор коэфициенті, К₃ =1,5;

S– жарықтандырылатын аудан, м² ;

 Z – бір қалыпсыз жарықтандыру коэфициенті, Z = (1,2 ÷1,2);

N – шамдар саны;

η – пайдалану коэфициенті, бөлме индексі бойынша анықталады η=59%.

Шамдар санын анықтаймыз:

 

Ф =  =  = 2 дана

4.3.2Шу және діріл әсерінен қорғау

Өндірістік процестерді автоматтандыру және механизмдеу құралдарының дамуы жабдықтарды пайдаланумен байланысты болады, олар жұмыс барысында механикалық тербелістерді жасайды, зияндылық әсері жиілігінен, қарқындылығынан және ортадан байланысты әртүрлі болады. Бұл тербелістер шуылға және дірілге бөлінеді. Естілетін жиіліктер ауқымында таратылатын тербелістерді адам дыбыс ретінде қабылдайды.

Шуыл – қатты, сұйық және газ-тәрізді орталарда пайда болатын механикалық тербелістер кезіндегі әртүрлі жиіліктер мен қарқындылықты (күшті) дыбыстардың ретсіз тіркесуі. Ұзақ шуылдың әсері құлақтың есітуін және көздің көруін төмендетеді, қан қысымын көтереді, орта жүйке және жүрек-сауыт жүйелерін шаршатады, нәтижесінде жұмысшының жұмысында қателер саны көбейеді, еңбек өнімділігі төмендейді. Адамның есту органдары 16...20 000 Гц жиілікті дыбыс толқындарын қабылдайды. 20 Гц-тен төмен (инфрадыбыс) және 20 000Гц-тен жоғары (ультрадыбыс) тербелістер құлаққа әсер етпейді, бірақ толық ағзаға биологиялық әсерін тигізеді.

Дыбыс қысымының деңгейін өлшейтін бірлігі үшін децибел (дБ) қабылданған. Адамның есітитін органдары қабылдайтын дыбыстар ауқымы - 0 ...140 дБ шектерінде болады. 130дБ дыбыс деңгейі ауыртатын сезімді шақырады, ал 150 дБ әр жиілікте есіту қабілетін зақымдайды.

Шу мен дірілдің шекті және одан жоғары деңгейлерінде оларды төмендетуге қажетті деңгейлер анықталады, осыған сүйене отырып шығару көздеріне әсер ету, дыбыс оқшаулауышьжәне дыбыс сіңіруші, діріл оқшаулауыш және діріл сіңіруші құралдарды, жеке қорғаныс құралдарын пайдалану іс-шаралары ұйымдастырылады.

 

4.4 Өртке қарсы іс-шаралар

4.4.1 Өрт сөндіру қауіпсіздігін қамтамасыз ету

Өрт қауіпсіздігі бойынша барлық кәсіпорындарының орналасу арақашықтығы өндіріс категориясына байланысты есептелінеді. Өндіріс категориясы: А – жарылу қауіпі бар; Б,В - өрт және жарылу қауіпі бар; Г,Д- өрт қауіпі бар. Барлық ғимараттар екіге бөлінеді: 1) өрт қауіпі бар, егер ғимарат ішінде біртексіз жанғыш қоспа болса; 2) жарылу кауіпі бар, егер біртекті жанғыш заттар болса.Сонымен, өрт қауіпіне қарсы ара қашықтықтар (минималды ара қашықтық –9 метр, егер А және Б өндіріс дәрежесі болса 60 м астам) таңдап алынады.

Өрт болғанда құрылыс материалдар мен конструкциялардың өз қалпында сақталу қасиеті - өртке төзімділік дәрежесі деп аталады. Ол өртке төзімділік шегімен және құрылыс материалдың жану тобы бойынша анықталады. Өртке төзімділік шегі дегеніміз өрт болған жағдайда құрылыс материалдардың конструкциялардың еш өзгеріссіз тұру уақыты. Максималды – 4 сағат, өртке қарсы қоршаулар, 2-сағат – жай қоршаулар өртке қарсы тура алады. Жану тобы:

а) жанбайтын құрылыс материалдар ( өрт болған кезде жанбай түтіндейді, егер өрт көзін сөндірген жағдайда түтіндеу процессі аяқталады);

б) қиын жанатын – жануы мүмкін бірақ өрт көзін тоқтатқан жағдайда түтіндену процессі жалғаса береді; в)жанатын ( егер өрт көзін сөндірсе де жана беретін құрылыс материалдар).

Өрт кезінде от жалынның үй көлеміндей жайылып өрістеуін шектеу үшін әр-түрлі кедергілер орнатылады. Олар өртке қарсы жабық қабырға, қалқа, қақпа, люк, тамбурлар, шлеуіздер. Бұл кедергілер жанбайтын материалдардан жасалады. Өртке қарсы қабырға дегеніміз –отқа төзімділік шегі екі жарым сағатқа жанбайтын және сынбайтын бітеу қабырғалар. Өртке қарсы қабырғаларға – есіктер мен қақпалар жатады. Олардың орта төзімділігі екі сағаттан кем болмауы керек. Өртке қарсы төбе жабындары көп қабатты үйлерге арналған. Бұл жабындар жанбайтын немесе құрамы тұтас темір бетон ретінде болады.Түтін өртенген үйдің ішінен адамды шығаруға және от сөндіру жұмыстарын сөндіруге кедергі жасайды. Сондықтан өрт шалған үйлерге арнайы люктер қолдануылуы қажет.

 

 

БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР

 

ЭТРО – Электрлік тәжі разрядқа негізделген озонатор;

ТМД – Тәуелсіз Мемлекеттер Достастығы;

ҚР – Қазақстан Республикасы;

МЕСТ – мемлекеттік стандарт;

АКАЗ – анионды көлемдік активті заттар;

УК – ультра күлгін;

Сан ЕжәнеН – санитарлық ережелер және нормалар;

ШРК – шекті рұқсатталған концентрация;

ЗАТР – зертханалық авто-трансформатор;

АҚШ – Америка құрама штаттары;

ЖТ – жиілік түрлендіргіш;

ТТК – тұрақты ток көзі;

АҚ – асинхронды қозғалтқыш;

ТС – ток сезгіштік;

ЖС – жиілік сезгіштік;

ЖМ – жұмыс механизімі;

РМКК – Республикалық мемлекеттік коммуналды кәсіпорын;

МКК – мемлекеттік коммуналды кәсіпорын;

МК – мемлекеттік кәсіпорын;

ПӘК – пайдалы әсер коффициент;

рН – сутек көрсеткіші;

С_оз. – озонның судағы ерігіштігі, мг/л;

β – Бунзен коэффициенті;

М – озонның тығыздығы, г/л;

V_O2к – озонаторға жіберілген ауа құрамындағы оттектің мөлшері мг/м³;

V_O2ш – озонатордан шыққан ауа құрамындағы оттектің мөлшері мг/м³;

l – тәжіленуші электродтың ұзындығы, мм;

S – тәжіленуші электродтың көлденен қимасының ауданы, мм²;

h – электродтардың ара қашықтығы, мм;

Т – түтік ішіндегі температура мөлшері, ⁰С;

λ - түтік қабырғасы арқылы берілетін жылу коэффициенті;

Р – озонатордың қуаты, Вт;

V – су жиналатын резервуардың көлемі, м³;

t – резервуарды сумен толтыру уақыты, м³/мин;

С – конденсатордың сыйымдылығы, мкФ;

f – айнымалы ток жиілігі, Гц;

р – асинхронды қозғалтқыштың полюстер жұбының саны;

R_вакум. – тәжіленуші электродтар арасындағы ауаның кедергісі, Ом/см;

I – озонатордан өтетін ток, мА;

G_оз. – озонатордан шыққан озонның концентрациясы, г/сағ;

мА – милиампер.

кВ – киловольт;

 

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1 Жаңартылған энергия көздерінің жүйелері:Оқулық/Ф.Куашнинг;неміс тілінен аударма.-Астана:Фолиант,2015.-432 б .

2 Алмагамбетов Б.Н.,Бахтаев Ш.А.,Петров В.С.Образование и потери озона в коронном разряде //Комплексное использование минерального сырья.-1991.- №9-С.40-43.

3 Бахтаев Ш.А.,Петров В.С.Озонатор на коронном разряде //Применение электронно-ионной технологий в народном хозяйстве:Тез.докл.4 Всесоюз.конф.М.,1991.-С.104-106

4 Самойлович В.Г.,Гибалов В.И.,Козлов К.В.Физическая химия барьерного разряда.-М:МГУ,1989.-176с.

5 Бахтаев Ш.А.,Бокова Г.И.Генератор озона на коронном разряде:тез.конф.АГУ им.Абая .-Алматы,1993.-Ч.111.-С.33.

6 Боканова А.А., Бахтаев Ш.А.,Иченец В.М.,Қожаспаев Н.К.Новые процессы и аппараты озонной технологии.//Ш Межд.научно-техн.конф.Энергетика ,телекоммуникации и ВО в современных условиях”- Алматы.АИЭС,2002.

7 Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. – М., изд.: МГУ 1998.

 

8 Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.Т. Электросинтез озона. – Изд. МГУ, 1989.

 

9 Патент №2075433 Россиская Федерация ,МПК С01В Высокочастотный озонатор[Текст]/С.В.Шапиро,Б.А.Воронов;патентообладатель С.В.Шапиро.-5064705/26;заяв 15.04.1992;опубл.20.03.1997. .

10 Шапиро С.В.Элементы теории высокочастотного озонатора с бегущим барьерным разрядом [Текст]/С.В.Шапиро//Межвузовский научный сборник “электротехнические комплексы и системы “.-Уфа:УГАТУ,2005..

11 Шапиро С.В.Трехфазный непосредственный инвертор для питания высокочастотного озонатора [Текст]/С.В.Шапиро,В.В.Жидков,Ю.М.Зинин//Электричестого,2013-№3.

12 Рейдер Ю.П. Физика газового разряда.-М:Наука,1987.-591с.

13 Бахтаев Ш.А.,Гринмин И.Г.Короноразрядные приборы.-Алма-Ата:Науки,1975.-212с.

14 Мнацакян А.Х.,Найдис Г.В.,Солозобов Ю.М. К теории коронного разряда в нагретом воздухе //ТВТ.-1968.-Т.24.-№6.-С.1060-1066.

15 Бахтаев Ш.А.,Бокова Г.И.,Петров В.С. Генератор озона:Информ.листок/КазНИИНКИ.-1991.-№277.-3с.

 

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 325; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!