RU2553290C1 - Nitrogen oxide generator system - Google Patents
Nitrogen oxide generator system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553290C1 RU2553290C1 RU2014102185/05A RU2014102185A RU2553290C1 RU 2553290 C1 RU2553290 C1 RU 2553290C1 RU 2014102185/05 A RU2014102185/05 A RU 2014102185/05A RU 2014102185 A RU2014102185 A RU 2014102185A RU 2553290 C1 RU2553290 C1 RU 2553290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- discharge chamber
- electrodes
- absorber
- inlet
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 109
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 92
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 abstract description 3
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 abstract description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 abstract description 2
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide(NO) Natural products O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 3
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к плазмохимии, в частности к технологии получения окиси азота (NO) из исходного газа, содержащего, по меньшей мере, азот и кислород, с помощью электрического разряда, и может быть использовано в научных исследованиях (экспериментальные исследования плазмы), в биологии (воздействие на биологические объекты) и медицине (ингаляционная NO-терапия, а также терапия раневой, воспалительной, сосудистой и др. патологий).The invention relates to plasma chemistry, in particular to a technology for producing nitric oxide (NO) from a source gas containing at least nitrogen and oxygen by means of an electric discharge, and can be used in scientific research (experimental studies of plasma), in biology ( impact on biological objects) and medicine (inhaled NO-therapy, as well as treatment of wound, inflammatory, vascular and other pathologies).
Процесс окисления азота (в том числе атмосферного азота) в плазме электрического разряда находит широкое применение в науке, медицине и промышленности. Преимуществами плазменного метода по сравнению с химическим являются легкодоступные запасы сырья (атмосферный азот и кислород), простота оборудования и возможность размещения плазмохимической установки в непосредственной близости от потребителя. В зависимости от конкретного применения, поставленных целей в известных установках применяются различные виды газовых разрядов. Важными факторами, определяющими доминирующие реакции образования NO, являются средняя энергия электронов (Тэл), средняя температура газа (Тгаз) и удельный энерговклад (W/v), где W - активная мощность разряда, v - объемная скорость газа.The process of nitrogen oxidation (including atmospheric nitrogen) in an electric discharge plasma is widely used in science, medicine, and industry. The advantages of the plasma method over the chemical one are readily available reserves of raw materials (atmospheric nitrogen and oxygen), simplicity of equipment, and the possibility of placing a plasma chemical installation in close proximity to the consumer. Depending on the specific application, the set goals in known installations, various types of gas discharges are used. The important factors determining the dominant reactions of NO formation are the average electron energy (T el ), average gas temperature (T gas ), and specific energy input (W / v), where W is the active discharge power and v is the gas volume velocity.
Известно устройство для получения окиси азота авторов А.В. Пекшева, А.Б. Вагапова, С.В. Грачева и др. по описанию изобретения к патенту RU №2183474, кл. МПК7 А61М 11/00, опубликованному 20.06.2002 г.A device for producing nitric oxide by A.V. Peksheva, A.B. Vagapova, S.V. Gracheva and others according to the description of the invention to patent RU No. 2183474, class. IPC 7 A61M 11/00, published on 06/20/2002
Известное устройство включает разрядную камеру, два электрически изолированных друг от друга высоковольтных электрода, размещенных внутри разрядной камеры таким образом, что между упомянутыми электродами имеется межэлектродное пространство, впускной и выпускной каналы, нагнетатель воздуха.The known device includes a discharge chamber, two high-voltage electrodes electrically isolated from each other, placed inside the discharge chamber in such a way that there is an interelectrode space, inlet and outlet channels, and an air blower between said electrodes.
В известном устройстве исходный газ (воздух) через впускной канал подается нагнетателем в разрядную камеру. Одновременно с подачей воздуха на упомянутые электроды подают постоянное напряжение порядка 400 В и с помощью инициатора формируют стационарный дуговой разряд, обеспечивая устойчивую генерацию в межэлектродном пространстве воздушной плазмы с температурой порядка 3700°C, оптимальной для осуществления в ней синтеза окиси азота в соответствии с плазмохимической реакцией N2+O2↔2NO.In the known device, the source gas (air) through the inlet channel is supplied by a supercharger to the discharge chamber. Simultaneously with the air supply to the mentioned electrodes, a constant voltage of about 400 V is applied and a stationary arc discharge is formed with the help of the initiator, providing stable generation of air plasma in the interelectrode space with a temperature of the order of 3700 ° C, which is optimal for the synthesis of nitric oxide in accordance with the plasma-chemical reaction N 2 + O 2 ↔ 2NO.
Из межэлектродного пространства NO-содержащий воздушно-плазменный поток с температурой порядка 3200°C поступает в выпускной канал, включающий камеру закалки, промежуточный и окончательный тракты охлаждения. В камере закалки происходит быстрое остывание (107-108 град/сек) газа до температуры порядка 1000°C, что обеспечивает фиксацию (закалку) окиси азота. Далее из камеры закалки газовый поток проходит через тракты промежуточного и окончательного охлаждения, в которых температура падает до 150°C и 30°C, соответственно. С выхода выпускного канала охлажденный NO-содержащий газ поступает к потребителю.From the interelectrode space, the NO-containing air-plasma stream with a temperature of about 3200 ° C enters the exhaust channel, including a quenching chamber, intermediate and final cooling paths. In the quenching chamber, the gas rapidly cools (10 7 -10 8 deg / s) to a temperature of about 1000 ° C, which ensures fixation (quenching) of nitric oxide. Further, the gas stream from the quenching chamber passes through the intermediate and final cooling paths, in which the temperature drops to 150 ° C and 30 ° C, respectively. From the outlet of the outlet channel, the cooled NO-containing gas is supplied to the consumer.
Недостатком известного устройства является высокая рабочая температура газа. Это связано с тем, что в условиях дугового разряда параметры воздушной плазмы очень близки к равновесным (Тэл/Тгаз≈1). Для подавления других продуктов электросинтеза (закиси и двуокиси азота) и обеспечения эффективной наработки NO основная доля энергии должна расходоваться на разогрев плазмы в целом до температуры 3400-3700°C. При этом высокие тепловые нагрузки на элементы конструкции разрядной камеры и выпускного канала снижают надежность.A disadvantage of the known device is the high operating temperature of the gas. This is due to the fact that in an arc discharge, the parameters of the air plasma are very close to equilibrium (T el / T gas ≈1). To suppress other products of electrosynthesis (nitrous oxide and nitrogen dioxide) and ensure efficient production of NO, the main share of energy should be spent on heating the plasma as a whole to a temperature of 3400-3700 ° C. At the same time, high thermal loads on the structural elements of the discharge chamber and the exhaust channel reduce reliability.
Кроме того, отвод тепла от упомянутых электродов и элементов выпускного канала осуществляется с помощью объединенной системы охлаждения, включающей множество встроенных каналов с высокотемпературными уплотнениями, что усложняет устройство.In addition, heat is removed from the said electrodes and elements of the exhaust channel by means of an integrated cooling system, including many built-in channels with high-temperature seals, which complicates the device.
В то же время в неравновесной плазме (барьерный разряд, искровые разряды), из-за ярко выраженной неизотермичности (Тэл//Тгаз≥10), эффективное окисление азота может быть реализовано при более низких средних температурах газа. В сильно неравновесной плазме (Тэл>1 эв) синтез NO определяется образованием атомов кислорода и азота, образующихся как в начальной фазе разряда при диссоциации молекул, так и в последующих реакциях продолжения цепи, в том числе с участием колебательно-возбужденных молекул. Роль же реакции N2+O2↔2NO в этих условиях становится незначительной.At the same time, in a nonequilibrium plasma (barrier discharge, spark discharges), due to the pronounced nonisothermal nature (T el // T gas ≥10), effective nitrogen oxidation can be realized at lower average gas temperatures. In a highly nonequilibrium plasma (T el > 1 eV), NO synthesis is determined by the formation of oxygen and nitrogen atoms, which are formed both in the initial phase of the discharge upon dissociation of molecules and in subsequent chain extension reactions, including those involving vibrationally excited molecules. The role of the N 2 + O 2 ↔ 2NO reaction under these conditions becomes insignificant.
Известно устройство для получения окиси азота авторов R. Castor, Т. Hammer по описанию к патенту US №6955790, кл. МПК7 B01J 19/08, опубликованному 18.10.2005 г. В известном устройстве синтез окиси азота осуществляется в плазме барьерного разряда (БР).A device for producing nitric oxide by R. Castor, T. Hammer is described as described in US Pat. No. 6,955,790, class. IPC 7 B01J 19/08, published October 18, 2005. In the known device, the synthesis of nitric oxide is carried out in a plasma of a barrier discharge (BR).
Известное устройство включает разрядную камеру, два электрически изолированных друг от друга высоковольтных электрода, размещенных внутри разрядной камеры таким образом, что между упомянутыми электродами имеется межэлектродное пространство, впускной канал и, по меньшей мере, один выпускной канал, газовый фильтр, нагнетатель исходного газа, содержащего, по меньшей мере, кислород и азот, поглотитель, газоанализатор.The known device includes a discharge chamber, two high-voltage electrodes electrically isolated from each other, located inside the discharge chamber in such a way that between the electrodes there is an interelectrode space, an inlet channel and at least one outlet channel, a gas filter, a source gas blower containing at least oxygen and nitrogen, an absorber, a gas analyzer.
В известном устройстве исходный газ, очищенный от механических примесей в газовом фильтре, посредством нагнетателя подается через теплообменник, термостатированный нагреватель и впускной канал в межэлектродное пространство разрядной камеры. При этом на упомянутые электроды подают высоковольтные импульсы напряжения с частотой выше 1 кГц и амплитудой, достаточной для электрического пробоя газового межэлектродного пространства. Наличие слоя диэлектрика (барьера) на внешнем электроде со стороны межэлектродного пространства обеспечивает пробой упомянутого пространства в виде последовательности групп микроразрядов, называемой барьерным разрядом. В БР средняя энергия электронов составляет порядка 3,5 эв, происходит эффективное образование О-атомов в результате диссоциации О2 электронным ударом. Сам же газ остается относительно холодным (порядка 100°C) и основным продуктом электросинтеза является озон (О3). Чтобы подавить процесс образования О3 и сместить баланс реакций в сторону активной наработки NO, подаваемый в разрядную камеру газ предварительно нагревают до 800°C. Из межэлектродного пространства NO-содержащий газовый поток со значительным количеством примеси NO2 (двуокись азота) поступает через выпускные каналы в поглотитель. Далее очищенный от NO2 газовый поток проходит через теплообменник и холодильник для промежуточного и окончательного охлаждения. Охлажденная до комнатной температуры NO-содержащая газовая смесь попадает в газоанализатор и направляется потребителю.In the known device, the source gas, purified from mechanical impurities in the gas filter, is supplied through a supercharger through a heat exchanger, a thermostatically controlled heater and an inlet channel to the interelectrode space of the discharge chamber. At the same time, high voltage voltage pulses with a frequency above 1 kHz and an amplitude sufficient for electric breakdown of the gas interelectrode space are supplied to the said electrodes. The presence of a dielectric layer (barrier) on the external electrode from the side of the interelectrode space provides a breakdown of the space in the form of a sequence of groups of microdischarges, called a barrier discharge. In BR, the average electron energy is of the order of 3.5 eV; O-atoms are effectively formed as a result of dissociation of O 2 by electron impact. The gas itself remains relatively cold (about 100 ° C) and the main product of electrosynthesis is ozone (O 3 ). In order to suppress the process of О 3 formation and shift the reaction balance towards the active accumulation of NO, the gas supplied to the discharge chamber is preheated to 800 ° C. From the interelectrode space, an NO-containing gas stream with a significant amount of NO 2 impurity (nitrogen dioxide) enters the absorber through the exhaust channels. Further, the gas stream purified from NO 2 passes through a heat exchanger and a refrigerator for intermediate and final cooling. Cooled to room temperature, the NO-containing gas mixture enters the gas analyzer and is sent to the consumer.
Недостатком известного устройства является то, что один из высоковольтных электродов выполнен с диэлектрическим покрытием. Микроразряды БР имеют характерный диаметр ~0.3 мм и плотность тока в канале ~100 А/см2 (см. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. - М: Изд-во МГУ. - 1989. - С.117.). Поэтому вдоль поверхности диэлектрика наблюдается резко неоднородное распределение токов. Эта неоднородность вызывает локальный перегрев, сильный градиент температур и механические напряжения, что ведет к снижению прочности диэлектрического барьера и, как следствие, уменьшает надежность.A disadvantage of the known device is that one of the high-voltage electrodes is made with a dielectric coating. BR microdischarges have a characteristic diameter of ~ 0.3 mm and a current density in the channel of ~ 100 A / cm 2 (see Samoilovich V.G., Gibalov V.I., Kozlov K.V. Physical chemistry of a barrier discharge. - M: Publishing House Moscow State University. - 1989. - P.117.). Therefore, a sharply inhomogeneous current distribution is observed along the surface of the dielectric. This heterogeneity causes local overheating, a strong temperature gradient and mechanical stresses, which leads to a decrease in the strength of the dielectric barrier and, as a result, reduces reliability.
Другой недостаток известного устройства связан с тем, что при низких температурах большую роль играет реакция окисления NO+O3→NO2+O2, вследствие чего концентрация NO в БР не может достигать заметной величины. И только при температуре газа порядка 800°C концентрация O3 падает настолько, что создаются благоприятные условия для реакции N+O2→NO+O, обеспечивающей требуемую концентрацию NO. В результате известное устройство дополнительно содержит нагреватель исходной смеси, теплообменник и холодильник, что является недостатком, так как они усложняют устройство.Another disadvantage of the known device is associated with the fact that at low temperatures the oxidation reaction NO + O 3 → NO 2 + O 2 plays a large role, as a result of which the concentration of NO in the BR cannot reach a noticeable value. And only at a gas temperature of about 800 ° C, the O 3 concentration drops so that favorable conditions are created for the N + O 2 → NO + O reaction, which provides the required NO concentration. As a result, the known device further comprises an initial mixture heater, a heat exchanger and a refrigerator, which is a disadvantage, since they complicate the device.
Искровые разряды при давлении газа порядка атмосферного привлекательны для получения окиси азота прежде всего с технологической точки зрения. В искровых разрядах при средней энергии электронов (1-2 эв) окислы азота синтезируются в элементарных реакциях с участием атомов кислорода и колебательно-возбужденных молекул азота. Причем при превышении характеристической величины удельного энерговклада (W/v)мин=1 Дж/см3 основная энергия возбужденных молекул идет в реакцию синтеза окиси азота 
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является устройство для получения окиси азота из воздуха автора W.M. Zapol по описанию к патенту US №5396882, кл. МПК7 А61М 11/00, опубликованному 14.03.1995 г. Известное устройство содержит разрядную камеру, включающую два высоковольтных электрода, размещенных противоположно с образованием межэлектродного пространства, впускной и выпускной канал, газовый фильтр, нагнетатель исходного газа, поглотитель, газоанализатор, причем вход упомянутого нагнетателя соединен с газовым фильтром, выход упомянутого нагнетателя соединен с впускным каналом разрядной камеры, а вход упомянутого поглотителя соединен с выпускным каналом разрядной камеры.The closest in technical solution to the claimed invention is a device for producing nitric oxide from air of the author WM Zapol according to the description of US patent No. 5396882, class. IPC 7 A61M 11/00, published on March 14, 1995. The known device comprises a discharge chamber including two high-voltage electrodes placed opposite to form an interelectrode space, an inlet and outlet channel, a gas filter, a source gas supercharger, an absorber, a gas analyzer, the input of which is mentioned a supercharger is connected to a gas filter, an outlet of said supercharger is connected to an inlet of a discharge chamber, and an inlet of said absorber is connected to an outlet of a discharge chamber.
В известном устройстве очищенный в фильтре исходный газ через впускной канал подается нагнетателем в разрядную камеру, включающую межэлектродное пространство. Под действием высоковольтного напряжения промышленной частоты (50-60 Гц) между высоковольтными электродами образуется искровой разряд, в плазме которого синтезируются окись азота и некоторое количество других газов (озон, двуокись азота и др.). Для удаления нежелательных примесей газовая смесь выводится через выпускной канал в поглотитель. Очищенная смесь поступает в газоанализатор для измерения параметров. Далее NO-содержащая газовая смесь подается к потребителю.In the known device, the source gas cleaned in the filter through the inlet channel is supplied by a supercharger to the discharge chamber, including the interelectrode space. Under the action of a high-voltage voltage of industrial frequency (50-60 Hz), a spark discharge is formed between the high-voltage electrodes, in the plasma of which nitric oxide and some other gases (ozone, nitrogen dioxide, etc.) are synthesized. To remove unwanted impurities, the gas mixture is discharged through the exhaust channel into the absorber. The purified mixture enters the gas analyzer to measure the parameters. Next, the NO-containing gas mixture is supplied to the consumer.
В известном устройстве высоковольтные электроды выполнены в виде остроконечных конусов. При зажигании разряда искровые каналы привязываются к этим выделенным участкам. Так как впускной и выпускной каналы установлены перпендикулярно электродам, то газовый поток, проходящий поперек межэлектродного пространства, только смещает искровые каналы по направлению потока, оставляя их в стационарном положении у точек привязки. Это является недостатком, так как здесь происходит повышенное энерговыделение и тепловая эрозия электродов. В результате снижается ресурс и надежность устройства.In the known device, high voltage electrodes are made in the form of pointed cones. When a discharge is ignited, spark channels are tied to these selected areas. Since the inlet and outlet channels are installed perpendicular to the electrodes, the gas flow passing across the interelectrode space only shifts the spark channels in the direction of flow, leaving them in a stationary position at the attachment points. This is a disadvantage, since there is increased energy release and thermal erosion of the electrodes. As a result, the resource and reliability of the device are reduced.
В известном устройстве высоковольтные электроды вместе с подключенными к ним параллельно накопительной емкостью и индуктивностью образуют контур нагрузки. Разряд возникает периодически (дважды за период), когда на упомянутых электродах достигается напряжение пробоя межэлектродного пространства. При этом через искровой канал протекает ток в виде последовательности затухающих колебаний (цуга) и происходит вложение энергии. Вследствие того, что газовый разряд является нелинейной нагрузкой, энергия полуволны (импульса) питания расходуется не полностью в течение цуга. Неизрасходованная энергия остается в контуре и накапливается в его активных и паразитных элементах, что является недостатком.In the known device, the high-voltage electrodes, together with the storage capacitance and inductance connected to them in parallel, form a load circuit. The discharge occurs periodically (twice per period) when the breakdown voltage of the interelectrode space is reached on the said electrodes. At the same time, a current flows through the spark channel in the form of a sequence of damped oscillations (trains) and energy input occurs. Due to the fact that the gas discharge is a nonlinear load, the energy of the half-wave (pulse) of the power supply is not completely consumed during the train. Unspent energy remains in the circuit and accumulates in its active and spurious elements, which is a drawback.
Неиспользованная энергия частично диссипирует в элементах контура, частично вкладывается в следующих искровых разрядах. Это увеличивает нестабильность электрических параметров цугов (средний ток, вложенная энергия и т.д.). В некоторых импульсах питания параметр удельного энерговклада может оказаться ниже характеристической величины (W/v)мин=1 Дж/см3, что обрывает синтез окиси азота. При этом неизрасходованные атомы кислорода участвуют, в основном, в конкурирующей реакции синтеза озона О2+О+М→O3+M, где М - любая молекула или атом. Деструкция озона требует дополнительного оборудования, что усложняет известное устройство.Unused energy partially dissipates in the circuit elements, partially invested in the next spark discharges. This increases the instability of the electrical parameters of the trains (average current, energy input, etc.). In some power pulses, the specific energy input parameter may turn out to be lower than the characteristic value (W / v) min = 1 J / cm 3 , which interrupts the synthesis of nitric oxide. In this case, unspent oxygen atoms are involved mainly in the competing reaction of ozone synthesis O 2 + O + M → O 3 + M, where M is any molecule or atom. The destruction of ozone requires additional equipment, which complicates the known device.
При создании заявляемого изобретения решалась задача создания устройства для получения окиси азота в широком диапазоне концентраций.When creating the claimed invention, the problem of creating a device for producing nitric oxide in a wide range of concentrations was solved.
Техническим результатом при решении данной задачи явилось повышение надежности и упрощение устройства.The technical result in solving this problem was to increase reliability and simplify the device.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством для получения окиси азота, включающим разрядную камеру, два электрически изолированных друг от друга высоковольтных электрода, размещенных внутри разрядной камеры таким образом, что между упомянутыми электродами имеется межэлектродное пространство, впускной и выпускной канал, газовый фильтр, нагнетатель исходного газа, содержащего, по меньшей мере, кислород и азот, поглотитель, газоанализатор, причем вход упомянутого нагнетателя соединен с газовым фильтром, выход упомянутого нагнетателя соединен с впускным каналом, а вход упомянутого поглотителя соединен с выпускным каналом, новым является то, что первый высоковольтный электрод выполнен в виде диска с отверстием для впускного канала, второй высоковольтный электрод выполнен в виде проволочной петли, установленной вдоль оси разрядной камеры, выход поглотителя соединен с газоанализатором, при этом дополнительно введен формирователь высоковольтных импульсов напряжения с регулируемой частотой следования, включающий резонансный инвертор и электрически соединенный с высоковольтными электродами и с газоанализатором. Кроме того, центральное отверстие в дисковом электроде выполнено с резьбой.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known device for producing nitric oxide, including a discharge chamber, two electrically isolated from each other high voltage electrodes placed inside the discharge chamber in such a way that there is an interelectrode space between the electrodes, an inlet and an outlet channel, a gas filter, a supercharger of a source gas containing at least oxygen and nitrogen, an absorber, a gas analyzer, the input of said supercharger being connected to a gas filter, the outlet of the said supercharger is connected to the inlet and the inlet of the absorber is connected to the outlet, the new one is that the first high-voltage electrode is made in the form of a disk with an opening for the inlet, the second high-voltage electrode is made in the form of a wire loop mounted along the axis the discharge chamber, the output of the absorber is connected to the gas analyzer, while an additional driver of high-voltage voltage pulses with an adjustable repetition rate, including resonant th inverter and electrically connected to high voltage electrodes and to a gas analyzer. In addition, the central hole in the disk electrode is threaded.
В заявляемом устройстве исходный газ входит в межэлектродное пространство разрядной камеры через отверстие в центре дискового электрода. При этом искровые разряды формируются между краем упомянутого отверстия и ближайшим к нему участком проволочной петли. Петлевой электрод располагается на центральной оси разрядной камеры перпендикулярно дисковому электроду таким образом, чтобы края искровых каналов, примыкающие к дисковому электроду, совершали движение по периметру центрального отверстия, а противоположные края, находящиеся на петлевом электроде, колебались во времени в пределах положения равновесия. В результате температура переходных областей «плазма-металл» не превышает точки плавления, что предотвращает тепловую эрозию электродов, повышает ресурс и надежность устройства.In the inventive device, the source gas enters the interelectrode space of the discharge chamber through an opening in the center of the disk electrode. In this case, spark discharges are formed between the edge of the aforementioned hole and the closest portion of the wire loop. The loop electrode is located on the central axis of the discharge chamber perpendicular to the disk electrode so that the edges of the spark channels adjacent to the disk electrode move along the perimeter of the central hole, and the opposite edges located on the loop electrode oscillate in time within the equilibrium position. As a result, the temperature of the plasma-metal transition regions does not exceed the melting point, which prevents thermal erosion of the electrodes and increases the resource and reliability of the device.
Кроме того, выполнение отверстия с резьбой увеличивает скорость вращения газового потока. В результате улучшается охлаждение электродов и повышается надежность устройства.In addition, the execution of a threaded hole increases the speed of rotation of the gas stream. The result is improved cooling of the electrodes and increased reliability of the device.
В заявляемом устройстве формирователь импульсов выполнен на основе резонансного мостового транзисторного инвертора с обратными диодами, в диагональ которого включен контур нагрузки, включающий последовательно соединенные конденсатор (С), дроссель (L) и через повышающий трансформатор высоковольтные электроды разрядной камеры (см. Буранов С.Н., Горохов В.В., Карелин В.И., Репин П.Б. Транзисторный генератор высоковольтных импульсов. - Приборы и техника эксперимента - 1999, №1, с.134). Формирователь образует на электродах разнополярные импульсы напряжения. Для этого транзисторы переключаются в такой последовательности, что резонансный ток переходит с них к обратным диодам с обеспечением режима разрывного (нулевого) тока дросселя. При этом в контуре нагрузки следуют однопериодные импульсы тока с частотой (1) повторения меньшей, чем резонансная частота (см. С.Н. Буранов, В.В. Горохов, В.И. Карелин, В.Д. Селемир описание изобретения к патенту RU 2199814, кл. МПК7 Н02М 7/537, 2003 г., Бюл. №6). Во время первой полуволны тока по достижении на электродах пробойного напряжения и зажигания искрового разряда формирователь производит вложение энергии в плазму разряда. В течение второй полуволны тока неиспользованная часть энергии, возвращается через обратные диоды на вход формирователя. Таким образом, неизрасходованная в импульсе питания энергия выводится из контура нагрузки, не накапливаясь в его элементах. При формировании последующих импульсов снижается величина обратных выбросов напряжения и экстратоков, что повышает надежность устройства.In the claimed device, the pulse shaper is made on the basis of a resonant bridge transistor inverter with reverse diodes, the diagonal of which includes a load circuit including a series-connected capacitor (C), inductor (L) and high-voltage electrodes of the discharge chamber through a step-up transformer (see S. Buranov N. ., Gorokhov V.V., Karelin V.I., Repin P.B. Transistor generator of high-voltage pulses. - Instruments and experimental equipment - 1999, No. 1, p.134). The shaper generates bipolar voltage pulses on the electrodes. To do this, the transistors are switched in such a way that the resonant current passes from them to the reverse diodes with the provision of a rupture (zero) current mode of the inductor. In this case, single-period current pulses with a repetition rate (1) less than the resonant frequency follow in the load circuit (see S.N.Buranov, V.V. Gorokhov, V.I. Karelin, V.D.Selemir description of the invention to the patent RU 2199814, class IPC 7 Н02М 7/537, 2003, Bull. No. 6). During the first half-wave of the current, upon reaching the breakdown voltage on the electrodes and ignition of the spark discharge, the shaper makes an energy input into the discharge plasma. During the second half-wave of the current, the unused part of the energy is returned through the return diodes to the input of the shaper. Thus, the energy that is not consumed in the power pulse is removed from the load circuit without accumulating in its elements. During the formation of subsequent pulses, the reverse voltage spikes and extracurrents decrease, which increases the reliability of the device.
Кроме того, повышается стабильность среднего тока, проходящего через плазму, а также вложенной за время импульса энергии Р и удельного энерговклада W/v=P·f/v. Поскольку при регулировании концентрации NO частота следования импульсов f изменяется в области f≥(W/v)мин·v/P, то улучшение стабильности величины Р позволяет выполнить в широких пределах частотное регулирование без образования озона. Отсутствие озона упрощает газоочистку NO-содержащей смеси в заявляемом устройстве.In addition, the stability of the average current passing through the plasma is increased, as well as the energy P deposited during the pulse and the specific energy input W / v = P · f / v. Since when regulating the NO concentration, the pulse repetition rate f changes in the region f≥ (W / v) min · v / P, the improvement in the stability of the P value allows one to perform frequency regulation over a wide range without the formation of ozone. The absence of ozone simplifies the gas purification of the NO-containing mixture in the inventive device.
На рисунке представлена структурная схема заявляемого устройства для получения окиси азота, где f - регулируемая частота следования импульсов.The figure shows a structural diagram of the inventive device for producing nitric oxide, where f is an adjustable pulse repetition rate.
Заявляемое устройство содержит последовательно соединенный газовый фильтр 1, нагнетатель 2 исходного газа, разрядную камеру 3, включающую высоковольтный дисковый электрод 4, высоковольтный петлевой электрод 5, впускной канал 6 и выпускной канал 7, поглотитель 8, газоанализатор 9. Кроме того, устройство содержит формирователь 10 импульсов, подключенный к упомянутым электродам 4,5 и к газоанализатору 9.The inventive device comprises a series-connected gas filter 1, a source gas blower 2, a discharge chamber 3 including a high-voltage disk electrode 4, a high-voltage loop electrode 5, an inlet channel 6 and an outlet channel 7, an absorber 8, a gas analyzer 9. In addition, the device includes a driver 10 pulses connected to the aforementioned electrodes 4,5 and to the gas analyzer 9.
Газовый фильтр 1 выполнен в виде последовательной модульной сборки фирмы SMC, включающей магистральный фильтр AFF, микрофильтр AM, субмикрофильтр AMD и сверхтонкий фильтр АМЕ. Фильтр 1 осуществляет очистку исходного газа для научного и медицинского назначения, где не допускается наличие в газе масляного тумана и твердых частиц размером свыше 0,01 мкм. Содержание масла на выходе не более 0,01 мг/м3. Эффективность водоотделения 99%. Принцип действия основан на эффекте слияния мелких капель в более крупные в фильтрующем элементе. Образовавшиеся крупные капли стекают на дно резервуара со встроенным устройством автоматического отвода конденсата.Gas filter 1 is made in the form of a sequential modular assembly of SMC, including an AFF main filter, an AM microfilter, an AMD submicro filter and an ultrafine AME filter. Filter 1 purifies the source gas for scientific and medical purposes, where the presence of oil mist and solid particles larger than 0.01 microns in size is not allowed. The oil content at the outlet is not more than 0.01 mg / m 3 . Water separation efficiency 99%. The principle of operation is based on the effect of merging small droplets into larger ones in the filter element. Large droplets formed flow down to the bottom of the tank with a built-in automatic condensate drain.
В качестве нагнетателя 2 исходного газа применяется компрессор серии 8005 фирмы Thomas. Этот компрессор в процессе работы, в том числе непрерывной, не вносит масляных загрязнений в пневмомагистраль. Производительность компрессора до 10 л/мин при свободном течении газа. Детали компрессора, контактирующие с перекачиваемой средой, выполнены из устойчивых к коррозии материалов: нержавеющая сталь, дюралюминий, компаунд PTFE. Компрессор предназначен для перекачки нейтральных и слабоагрессивных газов в медицинской, лабораторной и аналитической аппаратуре.As a source gas blower 2, a Thomas 8005 series compressor is used. This compressor during operation, including continuous, does not introduce oil pollution into the pneumatic line. Compressor capacity up to 10 l / min with free gas flow. Compressor parts in contact with the pumped medium are made of corrosion resistant materials: stainless steel, duralumin, PTFE compound. The compressor is designed for pumping neutral and slightly aggressive gases in medical, laboratory and analytical equipment.
Разрядная камера 3 диаметром 22 мм и длиной 52 мм включает два электрически изолированных друг от друга высоковольтных электрода 4,5, изготовленных из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Первый из упомянутых электродов 4 выполнен в виде диска диаметром 12 мм. Второй из упомянутых электродов 5 выполнен в виде петли с характерным размером 12 мм из проволоки диаметром 0,5 мм. В центре дискового электрода 4 имеется резьбовое отверстие диаметром 1,5 мм для впускного канала 6. петлевой электрод 5 расположен вдоль центральной оси разрядной камеры между выпускным каналом 7 и дисковым электродом 4. Разрядная камера 3 предназначена для электросинтеза окиси азота в потоке проходящего через нее исходного газа под действием высоковольтных импульсов, подаваемых на упомянутые электроды 4, 5.The discharge chamber 3 with a diameter of 22 mm and a length of 52 mm includes two electrically isolated from each other high-voltage electrodes 4,5 made of stainless steel 12X18H10T. The first of these electrodes 4 is made in the form of a disk with a diameter of 12 mm The second of the mentioned electrodes 5 is made in the form of a loop with a characteristic size of 12 mm from a wire with a diameter of 0.5 mm. In the center of the disk electrode 4 there is a threaded hole with a diameter of 1.5 mm for the inlet channel 6. The loop electrode 5 is located along the central axis of the discharge chamber between the outlet channel 7 and the disk electrode 4. The discharge chamber 3 is designed for the electrosynthesis of nitric oxide in the stream passing through it gas under the action of high voltage pulses supplied to the said electrodes 4, 5.
В качестве поглотителя 8 использовалась натронная известь, включающая 96% гидроксида кальция и 4% гидроксида натрия (в пересчете на сухое вещество). Поглотитель 8 предназначен для очистки выходящего из разрядной камеры 3 NO-содержащего потока от двуокиси азота.As an absorber 8, soda lime was used, including 96% calcium hydroxide and 4% sodium hydroxide (calculated on dry matter). The absorber 8 is designed to clean the nitrogen dioxide exiting from the discharge chamber 3.
Газоанализатор 9 предназначен для измерения массовых концентраций окиси азота, двуокиси азота, абсолютного давления, разности давлений, избыточного давления, а также для измерения температуры и скорости газового потока. В качестве газоанализатора 9 использовался аппарат серии «АМГ-510-Г» для анализа многокомпонентных газовых смесей. Результаты измерений выводятся на буквенно-цифровой дисплей. Для управления формирователем 10 импульсов результаты измерений передаются в виде аналоговых выходных сигналов (ток, напряжение) и в виде цифрового выходного сигнала через плату последовательного интерфейса RS 232/422. При этом электрическое соединение между упомянутым газоанализатором 9 и формирователем 10 выполняется стандартным нуль-модемным кабелем.The gas analyzer 9 is intended for measuring mass concentrations of nitric oxide, nitrogen dioxide, absolute pressure, pressure difference, gauge pressure, as well as for measuring temperature and gas flow rate. As a gas analyzer 9, the apparatus of the AMG-510-G series was used to analyze multicomponent gas mixtures. The measurement results are displayed on an alphanumeric display. To control the shaper of 10 pulses, the measurement results are transmitted in the form of analog output signals (current, voltage) and in the form of a digital output signal through a serial interface board RS 232/422. In this case, the electrical connection between the aforementioned gas analyzer 9 and the former 10 is performed by a standard null modem cable.
Назначением формирователя импульсов 10 является генерация импульсов напряжения для разрядной камеры 3 по установленному алгоритму и обеспечение заданного режима работы на основании сигналов газоанализатора 9. Упомянутый формирователь 10 вырабатывает импульсы с амплитудой до 15 кВ и длительностью до 2 мкс (на полувысоте импульса) с помощью резонансного инвертора тока, выполненного по мостовой схеме на IGBT-транзисторах IRG4IBC30UD со встроенными обратными диодами. В диагональ моста включен последовательный LC-колебательный контур и первичная обмотка высоковольтного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к высоковольтным электродам 4, 5 разрядной камеры 3.The purpose of the pulse shaper 10 is to generate voltage pulses for the discharge chamber 3 according to the established algorithm and provide the specified operating mode based on the signals of the gas analyzer 9. The shaper 10 generates pulses with an amplitude of up to 15 kV and a duration of up to 2 μs (at half-maximum pulse) using a resonant inverter current, made according to the bridge circuit on the IGBT-transistors IRG4IBC30UD with built-in reverse diodes. The diagonal of the bridge includes a sequential LC-oscillatory circuit and the primary winding of a high-voltage transformer, the secondary winding of which is connected to high-voltage electrodes 4, 5 of the discharge chamber 3.
Работает заявляемое устройство следующим образом.The claimed device operates as follows.
В газовом фильтре 1 производится очистка от загрязнений исходного газа, содержащего, по меньшей мере, кислород и азот. Тонкость фильтрации, эффективность отделения масла и воды соответствуют требуемому классу в зависимости от назначения установки. Безмасляный нагнетатель 2 прокачивает исходный газ через разрядную камеру 3, в которой под действием импульсного напряжения в межэлектродном пространстве, образованном дисковым электродом 4 и петлевым проволочным электродом 5, формируются искровые разряды, инициирующие синтез окиси азота. Исходный газ поступает в разрядную камеру 3 через впускной канал 6 в центре дискового электрода 4. Резьбовое отверстие образует сильный вихревой поток, что улучшает условия охлаждения электродов. Поскольку синтез NO сопровождается образованием некоторого количества NO2, то смесь исходного газа с окисями азота выводится из разрядной камеры 3 через выпускной канал 7 в поглотитель 8 двуокиси азота. Очищенная от двуокиси азота газовая смесь поступает в газоанализатор 9.In the gas filter 1 is cleaned from contamination of the source gas containing at least oxygen and nitrogen. The filtration fineness, oil and water separation efficiency correspond to the required class, depending on the purpose of the installation. Oil-free supercharger 2 pumps the source gas through the discharge chamber 3, in which spark discharges are formed in the interelectrode space formed by the disk electrode 4 and the loop wire electrode 5, initiating the synthesis of nitric oxide. The source gas enters the discharge chamber 3 through the inlet channel 6 in the center of the disk electrode 4. The threaded hole forms a strong vortex flow, which improves the cooling conditions of the electrodes. Since the synthesis of NO is accompanied by the formation of a certain amount of NO 2 , the mixture of the source gas with nitrogen oxides is discharged from the discharge chamber 3 through the outlet channel 7 to the nitrogen dioxide absorber 8. The gas mixture purified from nitrogen dioxide enters the gas analyzer 9.
Газоанализатор 9 измеряет массовые концентрации окиси азота, другие параметры газового потока и сигнализирует о появлении двуокиси азота. Результаты измерений в аналоговом или цифровом виде передаются на вход формирователя 10 высоковольтных импульсов. Здесь заданные значения параметров NO-содержащего потока сравниваются с измеренными. Если величина последних выходит за установленные границы, то за счет соответствующих изменений (например, частоты f) в работе формирователя 10 производится их восстановление.The gas analyzer 9 measures the mass concentration of nitric oxide, other parameters of the gas stream and signals the appearance of nitrogen dioxide. The measurement results in analog or digital form are transmitted to the input of the shaper 10 high-voltage pulses. Here, the set values of the parameters of the NO-containing stream are compared with the measured ones. If the magnitude of the latter goes beyond the established boundaries, then due to appropriate changes (for example, frequency f) in the operation of the shaper 10 they are restored.
Введенный в заявляемое устройство формирователь 10 в процессе формирования импульсов осуществляет резонансную передачу энергии. По достижении на электродах 4,5 пробойного напряжения и зажигания искрового разряда формирователь производит вложение энергии в плазму разряда. После спада величины напряжения ниже порога горения неиспользованная часть энергии возвращается обратно на вход формирователя, не накапливаясь в электронных элементах и паразитных реактивностях, что повышает стабильность величины вложенной за импульс энергии (Р). В момент вложения энергии в плазму искрового разряда происходит диссоциация кислорода и перевод молекул азота в возбужденное состояние, дающие начало реакциям синтеза окиси азота. Частота повторения (f) импульсов определяет концентрацию NO в газовом потоке. Верхняя граница диапазона fмакс составляет примерно 10 кГц и определяется характеристическим временем реакции Т=10-4 сек образования молекул NO за счет наработанных колебательно-возбужденных молекул азота: fмакс<1/T. При превышении fмакс частотное регулирование становится малоэффективным из-за сильной нелинейности. Нижняя граница диапазона fмин ограничивается условием эффективного синтеза окиси азота P·fмин/v>1 Дж/см3.Introduced into the inventive device, the shaper 10 in the process of forming pulses carries out resonant energy transfer. Upon reaching the breakdown voltage of 4.5 and ignition of the spark discharge at the electrodes, the former implements energy input into the discharge plasma. After the voltage drops below the combustion threshold, the unused part of the energy returns back to the shaper input, without accumulating in electronic elements and spurious reactances, which increases the stability of the energy input per pulse (P). At the moment of energy input into the plasma of a spark discharge, oxygen dissociates and the nitrogen molecules transfer to an excited state, giving rise to nitric oxide synthesis reactions. The pulse repetition rate (f) determines the concentration of NO in the gas stream. The upper limit of the f max range is approximately 10 kHz and is determined by the characteristic reaction time T = 10 -4 sec of formation of NO molecules due to the accumulated vibrationally excited nitrogen molecules: f max <1 / T. When f is exceeded, max frequency control becomes ineffective due to strong nonlinearity. The lower limit of the f min range is limited by the condition for the effective synthesis of nitric oxide P · f min / v> 1 J / cm 3 .
После газоанализатора NO-содержащий газовый поток подается потребителю.After the gas analyzer, the NO-containing gas stream is supplied to the consumer.
В примере конкретного исполнения было реализовано устройство для получения окиси азота в потоке осушенного воздуха со скоростью 2 л/мин. Синтез NO проводился в разрядной камере с межэлектродным промежутком, равным 3 мм, под действием импульсов чередующейся полярности с амплитудой 15 кВ и длительностью 2 мкс (на полувысоте импульса). Частота следования импульсов питания изменялась от 500 Гц до 2,5 кГц. При этом в выходном потоке отсутствовал озон (с точностью 0,01 ppm), а диапазон плавного регулирования концентрации окиси азота составлял 20-200 ppm. Устройство работало в режиме максимальной производительности в течение 230 часов. На поверхности электродов отсутствовали эрозийные повреждения (с точностью 10 мкм).In a specific embodiment, a device was implemented for producing nitric oxide in a stream of dried air at a rate of 2 l / min. The synthesis of NO was carried out in a discharge chamber with an interelectrode gap of 3 mm under the action of pulses of alternating polarity with an amplitude of 15 kV and a duration of 2 μs (at half-maximum pulse). The power pulse repetition rate varied from 500 Hz to 2.5 kHz. At the same time, there was no ozone in the output stream (with an accuracy of 0.01 ppm), and the range of smooth regulation of the concentration of nitric oxide was 20-200 ppm. The device worked in maximum performance mode for 230 hours. On the surface of the electrodes there was no erosive damage (with an accuracy of 10 μm).
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет решить поставленную задачу и обеспечивает возможность широкодиапазонного регулирования концентрации окиси азота. Это достигается повышением надежности и упрощением устройства.Thus, the proposed technical solution allows us to solve the problem and provides the possibility of a wide-range regulation of the concentration of nitric oxide. This is achieved by increasing reliability and simplifying the device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102185/05A RU2553290C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Nitrogen oxide generator system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102185/05A RU2553290C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Nitrogen oxide generator system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2553290C1 true RU2553290C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53295289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014102185/05A RU2553290C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Nitrogen oxide generator system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2553290C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110114307A (en) * | 2016-12-14 | 2019-08-09 | 欧利景有限公司 | For producing the nitric oxide production device and method of high concentration, low temperature |
| WO2023075629A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-05-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" | Device for producing nitric oxide |
| RU2804697C1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-10-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Device for producing nitrogen oxide |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU764027A1 (en) * | 1977-05-11 | 1980-09-15 | Предприятие П/Я Г-4665 | Arrester |
| US5396882A (en) * | 1992-03-11 | 1995-03-14 | The General Hospital Corporation | Generation of nitric oxide from air for medical uses |
| RU2034778C1 (en) * | 1993-02-26 | 1995-05-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.акад.С.П.Королева | Rotor-type plasmochemical oscillator |
| RU2007133470A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-20 | Виктор Иванович Герасименко (RU) | METHOD FOR INDUSTRIAL PRODUCTION OF NITROGEN OXIDES FROM ATMOSPHERIC AIR AND OXYGEN |
| RU2397948C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-08-27 | Открытое акционерное общество "КуйбышевАзот" | Apparatus for producing nitrogen oxide via direct oxidation |
| US20120269684A1 (en) * | 2007-10-30 | 2012-10-25 | Searete LLC, a limited liability corporatio of the State of Delaware | Systems and devices that utilize photolyzable nitric oxide donors |
| CN103274376A (en) * | 2013-05-15 | 2013-09-04 | 江南大学 | Method and device for producing NO gas by atmosphere pressure air source micropore plasma discharging |
-
2014
- 2014-01-23 RU RU2014102185/05A patent/RU2553290C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU764027A1 (en) * | 1977-05-11 | 1980-09-15 | Предприятие П/Я Г-4665 | Arrester |
| US5396882A (en) * | 1992-03-11 | 1995-03-14 | The General Hospital Corporation | Generation of nitric oxide from air for medical uses |
| RU2034778C1 (en) * | 1993-02-26 | 1995-05-10 | Самарский государственный аэрокосмический университет им.акад.С.П.Королева | Rotor-type plasmochemical oscillator |
| RU2007133470A (en) * | 2007-09-06 | 2009-03-20 | Виктор Иванович Герасименко (RU) | METHOD FOR INDUSTRIAL PRODUCTION OF NITROGEN OXIDES FROM ATMOSPHERIC AIR AND OXYGEN |
| US20120269684A1 (en) * | 2007-10-30 | 2012-10-25 | Searete LLC, a limited liability corporatio of the State of Delaware | Systems and devices that utilize photolyzable nitric oxide donors |
| RU2397948C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-08-27 | Открытое акционерное общество "КуйбышевАзот" | Apparatus for producing nitrogen oxide via direct oxidation |
| CN103274376A (en) * | 2013-05-15 | 2013-09-04 | 江南大学 | Method and device for producing NO gas by atmosphere pressure air source micropore plasma discharging |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110114307A (en) * | 2016-12-14 | 2019-08-09 | 欧利景有限公司 | For producing the nitric oxide production device and method of high concentration, low temperature |
| CN110114307B (en) * | 2016-12-14 | 2022-09-23 | 欧利景有限公司 | Apparatus and method for producing high concentration, low temperature nitric oxide |
| US11766656B2 (en) | 2016-12-14 | 2023-09-26 | Origin, Inc. | Device and method for producing high-concentration, low-temperature nitric oxide |
| WO2023075629A1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-05-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" | Device for producing nitric oxide |
| RU2804697C1 (en) * | 2021-10-27 | 2023-10-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Device for producing nitrogen oxide |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abdelaziz et al. | Characterization of surface dielectric barrier discharge influenced by intermediate frequency for ozone production | |
| US6296827B1 (en) | Method and apparatus for plasma-chemical production of nitrogen monoxide | |
| JP4803186B2 (en) | Fuel reformer | |
| Babaie et al. | Effect of pulsed power on particle matter in diesel engine exhaust using a DBD plasma reactor | |
| RU2553290C1 (en) | Nitrogen oxide generator system | |
| CN104961112A (en) | Nitrogen oxide preparation method and device | |
| JP2013167160A (en) | Exhaust gas purification device and purification method | |
| Wedaa et al. | NO removal using dielectric barrier discharges in a multirod reactor stressed by AC and pulsed high voltages | |
| Panousis et al. | Analysis of dielectric barrier discharges under unipolar and bipolar pulsed excitation | |
| CN1730115A (en) | Nitric Oxide Gas Supply System of Respiratory Failure Treatment Instrument | |
| Damideh et al. | Study of ozone concentration from CO2 decomposition in a water cooled coaxial dielectric barrier discharge | |
| Zhu et al. | VOCs decomposition via modified ferroelectric packed bed dielectric barrier discharge plasma | |
| Zhang et al. | Oxidation of elemental mercury with non-thermal plasma coupled with a wet process | |
| JP5952094B2 (en) | Method for producing carbon monoxide from carbon dioxide | |
| RU2804697C1 (en) | Device for producing nitrogen oxide | |
| Jiang et al. | Enhanced degradation of benzene in surface/packed-bed hybrid discharge system: Optimization of the reactor structure and electrical parameters | |
| RU2677323C1 (en) | Plasma air activator | |
| EA048429B1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING NITRIC OXIDE | |
| WO2023075629A1 (en) | Device for producing nitric oxide | |
| Nascimento et al. | Optical measurements of an atmospheric pressure microplasma jet aiming surface treatment | |
| Yao et al. | Equation of energy injection to a dielectric barrier discharge reactor | |
| Nakai et al. | Comparison of ozone generation characteristics by filamentary discharge mode and townsend discharge mode of dielectric barrier discharge in oxygen | |
| CN204737727U (en) | A device for preparing nitrogen oxides | |
| US20190134559A1 (en) | Process and apparatus for producing a product gas stream | |
| RU2302370C1 (en) | Ultrasound barrier ozonizer |