УДК 629.1.06

РАЗРАБОТКА АВТОМОБИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА

Андреев Леонид Николаевич1, Пинигин Сергей Алексеевич2, Павлова Полина Прохоровна3
1ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет Северного Зауралья, к.т.н., доцент кафедры «Энергообеспечение с/х»
2ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет Северного Зауралья, магистрант
3ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет Северного Зауралья, магистрант

Аннотация
В статье представлен способ повышения эффективности очистки вентиляционного воздуха, подаваемого в салон автомобиля, с помощью использования двухзонного электрофильтра. Была проанализирована воздушная смесь, поступающая в салон, сделан сравнительный анализ существующих способов очистки вентиляционного воздуха автомобилей и разработан автомобильный электрофильтр.

Ключевые слова: двухзонный электрофильтр, коронный разряд., очистка воздуха автомобиля


THE DEVELOPMENT OF THE AUTOMOBILE ELECTROSTATIC PRECIPITATOR

Andreev Leonid Nikolayevich1, Pinigin Sergey Alexeyevich2, Pavlova Polina Prohorovna3
1Northern Trans-Ural State Agricultural University, PhD, Assistant Professor of Energy Supply of Agriculture
2Northern Trans-Ural State Agricultural University, master student
3Northern Trans-Ural State Agricultural University, master student

Abstract
The article presents a way to improve the efficiency of cleaning the ventilation air supplied to the car interior, by using a two-zone electrostatic precipitator. It was in analyzing air mixture entering the salon, made a comparative analysis of existing methods cleaning ventilation air cars and developed of automobile electrostatic precipitator.

Библиографическая ссылка на статью:
Андреев Л.Н., Пинигин С.А., Павлова П.П. Разработка автомобильного электрофильтра // Современная техника и технологии. 2017. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/04/12791 (дата обращения: 01.10.2017).

В салон автомобиля из окружающей среды поступает воздух, который может содержать:

  • отработавшие газы двигателей находящихся рядом машин;
  • газообразные промышленные выбросы, пыль и копоть;
  • микроскопические грибки, бактерии, насекомых, пух, пыльцу и споры растений.

Концентрация мутагенных, канцерогенных, наркотических составляющих газовой смеси, вылетающие из выхлопной трубы впереди идущего автомобиля, превышает среднюю в 3-10 раз, а сами средние концентрации превышают предельно допустимые: по взвешенным веществам в 3-5 раз, парам топлива – в 20-80 раз, бензолу, толуолу – в 2-7 раз, окислам азота и углерода – в 5-25 раз. Некоторые газообразные вещества и взвешенные в воздухе твердые частицы могут вызвать аллергическую реакцию — слезотечение, кашель и чихание. Если она возникает у водителя, это затрудняет управление автомобилем и снижает безопасность движения.

Медики подсчитали, что в течение жизни через легкие человека проходит около 250 миллионов литров воздуха. Современный человек проводит за рулем автомобиля в среднем 3-4 часа в сутки, а кто-то и весь день.

Значительная часть потребляемого водителями воздуха идет через автомобильный кондиционер или печку. Если верить исследованиям, то в салоне автомобиля концентрация вредных веществ в 3 раза (а то и в 6 раз) выше, чем на улице или на «свежем» воздухе. Представьте, чем и в каких количествах успевают наглотаться ваши легкие за сравнительно недолгую поездку!

Решение проблемы было найдено в очистке воздуха, поступающего в автомобиль через систему принудительной вентиляции. В настоящее время до 80% автомобилей в Европе и США оснащены этим устройством. На легковых автомобилях их монтируют вблизи воздухозаборника перед панелью приборов. Еще одно предназначение салонных фильтров — это защита радиаторов отопителя и (при наличии) испарителя кондиционера от засорения, поэтому фильтры иногда называют фильтры «отопителя» или «фильтры кондиционера».

Через салон автомобиля «прокачивается» до 200000 литров воздуха в течение всего лишь часовой поездки. Салонный фильтр очищает поток воздуха, поступающий внутрь автомобиля, оставляя «за бортом» пыль, (а также бактерии, грибки, пыльцу, насекомых, пух, споры растений и т.д.) и позволяет нам легче дышать. Конечно, в случае если фильтр сделан добросовестно и установлен недавно.

К подобным фильтрам предъявляют жесткие требования.

Хороший фильтр должен качественно очищать поступающий воздух (расчетный показатель — до 90% вредных веществ), оставляя в последнем как можно меньше «грязных» частиц.

При этом сохранять свои свойства и работать в процессе жесткой эксплуатации в течение срока, рекомендованного заводом-изготовителем. И, конечно, пропускать максимальное количество свежего, чистого воздуха.

Поэтому, огромное значение приобретает регулярная замена салонного воздушного фильтра. Реальный срок службы фильтра зависит от многих факторов и колеблется в пределах 6000 – 20000 км пробега.

Одна из главных причин замены салонного фильтра состоит в том, что в течении определенного времени на поверхности фильтрующего материала начинают расти и размножаться различные микрофлоры, а именно бактерии и микроорганизмы, различные виды грибков. Это происходит из-за того, что фильтрующий материал находится в теплом и влажном месте без попадания на него ультрафиолетовых лучей. Наиболее быстрый рост происходит на поверхности обычного синтетического материала, который используется в низкосортных фильтрах. Некоторые производители используют специальные фильтрующие материалы с антибактериальной пропиткой. В то же время материал с антибактериальной пропиткой не может бесконечно долго сдерживать рост микрофлоры. Рано или поздно антибактериальный материал тоже «сдается». Вредные микроорганизмы попадают по воздухоканалам в салон автомобиля, что особенно вредно для пожилых людей и детей, а также для людей со слабым иммунитетом.

Таким образом, встает вопрос в разработке и создании фильтрующих элементов для отопительно-вентиляционных систем автомобилей позволяющих производить высокоэффективную очистку и обеззараживание воздуха в достаточных объёмах.

Предпосылки к разработке автомобильного электрофильтра

В салонных автомобильных фильтрах применяются следующие основные способы очистки воздуха:

  • механический — простым пропусканием воздуха через фильтрующий материал, выполненный в виде тонковолокнистой объемной сетки;
  • адсорбционный — основанный на свойстве активированного угля поглощать (адсорбировать) вредные вещества и неприятные запахи (активированный уголь имеет очень пористую структуру и, как следствие, огромную поверхность, как губка всасывающую вредные вещества. При производстве фильтрующих материалов он наносится на пористую текстильную или синтетическую основу);
  • электростатический — с использованием способности электрически заряженных частиц притягиваться к наэлектризованной поверхности с другой полярностью.

На ряду с вышеперечисленными способами очистки воздуха существует способ основанный на электронно – ионной технологии, который заключается в использовании поля коронного разряда для высоко эффективной очистки и обеззараживания воздуха. Данный способ реализован в устройствах, называемых электрофильтрами [1, с. 179].

В основу действия электрофильтра положен коронный разряд, в поле которого происходит зарядка взвешенных в очищаемом воздухе частиц и их осаждение на осадительных электродах под действием электрических сил.

Побочным продуктом коронного разряда является озон, который окисляет большинство вредно действующих газовых составляющих, а так же насыщает воздух лёгкими отрицательными аэроионами [2, с. 589].

Нельзя также исключить возможность прямого бактерицидного (изоэлектрического эффекта) и бактериостатического воздействия сильных электростатических полей на микроорганизмы. Необходимо отметить, что атомарный кислород, образующийся при ионизации воздуха, как и озон, является мощным окислителем. Воздействие этих агентов на молекулы органических веществ, являющихся носителями запахов в воздухе, создает эффект дезодорации. Отчасти вследствие этого воздуху, очищенному в электрических фильтрах, присуща приятная свежесть

Электрофильтры по сравнению с другими фильтрами имеют ряд несомненных преимуществ:

  • низкое аэродинамическое сопротивление;
  • высокая степень очистки;
  • способность улавливать частицы размером 10…0,01 мкм и менее;
  • возможность регенерации фильтрующего элемента;
  • возможность автоматизации всех процессов очистки;
  • малое собственное потребление электроэнергии;
  • низкая себестоимость очистки [3].

На основы вышесказанного нами был разработан специальный автомобильный электрофильтр, имеющий габариты обычного салонного фильтра и устанавливаемый на штатное место салонного фильтра.

Данный фильтр (рисунок 1) состоит из корпуса с габаритами axbxh, сменного модуля осадительных электродов 1, блока питания 2, коронирующих электродов 3 и предфильтра 4, улавливающего крупные элементы (пух, листья и т.д.)

Рисунок 1. Автомобильный электрофильтр

Атмосферный воздух, проходя через предфильтр, попадает в поле коронного разряда, где пылевые частицы заряжаются и оседают на осадительные электроды сменного модуля. Как известно, микроорганизмы не существуют в чистом виде, а находятся на пылевых частицах. Таким образом, очищая воздух от пыли происходи одновременное обеззараживание. В свою очередь озон окисляет вредные газы и дезодорирует воздух лёгкими отрицательными аэроионами.

Особенностью предлагаемого электрофильтра является наличие сменного модуля осадительных электродов, который в процессе эксплуатации может быть легко извлечён и очищен от осевшей пыли или заменён на аналогичный.

Краткие выводы:

Применение АЭФ позволит:

  1. Производить высокоэффективную очистку и обеззараживание вентиляционного воздуха отопительно-вентиляционной системы автомобиля от пыли, микроорганизмов и вредных газов;
  2. Обеспечивать поддержание оптимального микроклимата в салоне автомобиля;
  3. Снизить накопление пыли и микроорганизмов в узлах и воздуховодах вентиляционной системы;
  4. Повысить энергоэффективность вентиляционной системы и всего автомобиля в целом.

В дальнейшем планируется сконструировать опытный образец и провести комплексные испытания, как в лабораторных, так и в производственных условиях.


Библиографический список
  1. Чекалов Л.В. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов. М.: Русь, 2004. 424 с.
  2. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. М.: ОГИЗ Гостехиздат, 1947. 808 с.
  3. Возмилов А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: Дис. д-ра техн. наук: 05.20.02 / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1993. 337 с.


Все статьи автора «Пинигин Сергей Алексеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: