Берека В. О. Електрофізичні процеси при обробці води в краплинно-плівковому стані імпульсним бар’єрним розрядом

Дисертаційна робота присвячена вивченню електрофізичних процесів при імпульсному бар’єрному електричному розряді в газі атмосферного тиску з включеннями, електрофізичні властивості яких суттєво відмінні від властивостей оточуючого середовища з тривалістю імпульсів до 100 нс, визначенні енергетичної ефективності обробки води в полі такого розряду та умов, які забезпечують очищення води від складних хімічних забруднювачів. Основні завдання роботи полягають в створенні однорідного імпульсного бар’єрного розряду за умови наявності неоднорідностей у вигляді крапель і плівок води в міжелектродному проміжку, що підвищує ефективність генерації високоактивних частинок; визначенні параметрів руху рідини, що оброблюється, при якому розподілення електричного поля в міжелектродному проміжку буде сприяти генерації активних радикалів; узгодженні сумісної роботи уніполярного джерела живлення і розрядної камери шляхом моделювання їх сумісної роботи та та встановлення магнітного ключа у вихідному каскаді генератора імпульсів, який стабілізує розряд та надає можливість утилізувати енергію, яка була накопичена на бар’єрі під час прямого імпульсу струму; визначені впливу зміни величин електричних показників імпульсного бар’єрного розряду (частоти повторення імпульсів, струму, напруги) на енергоефективність обробки; створенні прототипу розрядної камери для обробки води імпульсним бар’єрним розрядом по модульному принципу, що дає змогу масштабувати установки для очищення води до рівня промислових (з продуктивністю до 10 м3/добу). Новизна роботи полягає в наступному: Вперше експериментально доведено можливість існування однорідного імпульсного бар’єрного розряду в гетерогенному середовищі з краплями води поблизу яких збільшується напруженість поля, що дає змогу підвищити ефективність генерації радикалів, які використовують у процесі розкладання стійких хімічних сполук. Отримано нові експериментальні результати, які обгрунтовують доцільність використовувати імпульси напруги з тривалістю фронту у декілька десятків наносекунд, застосовувати водяну плівку на поверхні катоду та використовувати діелектричний бар'єр з відносною діелектричною проникністю, яка не перевищує значення 10 для отримання стійкого однорідного бар'єрного розряду в камері з краплями води. Вперше експериментально встановлено, що обробку води імпульсним бар’єрним розрядом з метою розкладання розчинених хімічних сполук доцільно проводити в крапельному стані при субміліметровому розмірі крапель (0,8 – 1,2 мм), визначених тривалості імпульсу порядку 100 нс, частоті повторення імпульсів до 300 Гц, довжині розрядного проміжку до 3,5 мм за яких досягається найвища енергоефективність - до 60 г/кВт*год при 90 % розкладанні метиленової сині в модельному розчині. Науково обґрунтовано та експериментально доведено можливість побудови розрядних камер для здійснення імпульсного бар’єрного розряду на поверхню води, що знаходиться у крапельному стані та у вигляді плівок на поверхні електродів, за модульним принципом шляхом узгодження вихідної ємності генератора імпульсів та сумарної ємності паралельно з’єднаних електродних систем, ємності яких співвідносяться як 2,6 до 1, що дає змогу проводити масштабування установки для очищення води.