Разработка автомобильного электрофильтра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка автомобильного электрофильтра

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) 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.)

Автомобильный электрофильтр

вентиляционный автомобиль 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.

Размещено на Allbest.ru