3236

Электропроводность жидких сред определена с помощью мостика Коль-

рауша. Электропроводность католита была на 62% ниже, чем нейтральной сре-

ды, в свою очередь, электропроводность анолита - на 3% выше, чем нейтраль-

ной среды.

Таблица 2

Физико-химические показатели ЭАС

Поверхностное натяжение для анализируемых сред определялось методом наибольшего давления пузырька. Поверхностное натяжение у всех трёх сред одинаково.

Используя объёмный комплексометрический метод, определена общая жесткость исследуемых сред. Из таблицы 2 видно, что общая жёсткость нейтральной среды значительно больше (~ на 82%) жёсткости ЭАС.

Водородный показатель сред определялся с помощью иономера ЭВ - 74, а также с помощью лакмусовых бумажек. Низкий рН был у анолита, а наиболее высокий - католита.

Ионный состав жидких сред определялся с применением ионной хроматографии. Результаты анализа приведены в таблице 3.

Как видно, ионный состав ЭАС и нейтральной среды сильно отличается. В частности, в анолите ионов железа содержалось в ~ 5 раз больше, чем в нейтральной среде, и в 27 раз больше, чем в католите. Ионов хлора в анолите содержалось в 1,6 раза больше, чем в нейтральной среде и в ~ 3,5 раза больше, чем в католите. Нитратов в анолите было в ~ 1,6 раза больше, чем в нейтральной среде, и в ~ 2,6 раза больше, чем в католите. Сульфатов содержалось в анолите в 1,5 раза больше, чем в нейтральной среде, и в 3 раза больше, чем в католите.

Как видно из таблицы 3, самым бедным по количественному составу ионов был католит, в анолите концентрация ионов была высокой, численно она превосходила нейтральную (исходную) среду и по содержанию других анионов (нитратов, сульфатов, хлору), и по содержанию катионов железа.

Также анализировалась способность сохранения рН среды во времени. Полученные результаты приведены на рисунке 4.

Рис. 4, Зависимость рН от времени выдержки пробы.

Как видно из рисунка, рН с течением времени (месяца) изменяется. Для анолита это изменение незначительно (десятые доли рН). рН католита в течение месяца уменьшился почти на две единицы. Однако, численное значение рН католита и после месячного срока хранения оставалось достаточно высоким (рН>8).

Показатель преломления определялся по стандартной методике с помощью рефрактометра ИРФ-22. Результаты исследований приведены в таблице 4.

Как видно из таблицы, максимальный показатель преломления был у водопроводной воды. У анолита - самый низкий, он ниже показателя преломления

11

дистиллированной воды. Показатель преломления католита равен показателю преломления дистиллированной воды.

Для оценки бактерицидности жидких ЭАС проведены исследования в ла-

боратории городской инфекционной больницы г. Пензы и Центре Госсанэпиднадзора в Пензенской области. При этом использовался метод культивирования микроорганизмов. Результаты исследований приведены в таблице 5.

Как видно из таблицы, анолит действовал на микроорганизмы угнетающе, т.е. роста числа колоний не было, а католит способствовал развитию микроорганизмов. Таким образом, экспериментально подтверждено различное биологическое влияние жидких электроактивированных сред на микроорганизмы, способных существовать в воздушной среде.

С целью изучения влияния ЭАС с разным рН на тепловлажностную обработку воздуха проведена серия экспериментов с использованием математического метода планирования экспериментов. Исследования проводились по схеме полного факторного эксперимента типа ПФЭ

На первой стадии эксперимента определялись независимые переменные - факторы, которые могли значимо влиять на тепловлажностную обработку воздуха. Они выбирались на основании теоретических данных и корреляционного анализа.

12

Витоге для экспериментов были выбраны следующие факторы: коэффициент орошения - В, водородный показатель рН. Определены их численные значениявцентрепланаиуровниварьирования.

Уровни варьирования представляют собой границы исследуемой области по данному технологическому параметру. Сведения о них приводятся в таблице 6.

Вкачестве выходящих величин - функций отклика приняты: коэффициент эффективности — YI,

изменение относительной влажности - Y2. Коэффициент эффективности определялся по уравнению

(И)

где t1, t2,-температура воздуха по сухому термометру на входе и выходе из установки соответственно, 0C;

tM1 - температура воздуха по мокрому термометру на входе в установку, 0C.

Все опыты были рандомизированы во времени и дублировались. Исследо-

вания проводились в режиме адиабатного увлажнения воздуха.

Процессы тепловлажностной обработки изображались на I - d диаграмме

влажного воздуха с предварительным нанесением базовых точек, характери-

зующих состояние воздушной среды на входе - выходе из установки УБС. На-

13

чальное состояние воздушной среды в опытах было стабилизировано путём ре-

циркуляции внутреннего воздуха с использованием сплит-системы «Samsung».

При этом начальные параметры воздуха соответствовали t1=19 ± l°C,

= 65 ± 3%. На рисунке 5 приведены типовые лучи процессов тепловлажностной обработки воздуха (опыт 1). На их основе вычислялся коэффициент эффек-

тивности Еа и изменение относительной влажности Δρ в опытах.

План проведения экспериментов и результаты его реализации приведены

в таблицах 7 и 8. На основе регрессионного анализа экспериментальных данных

получены уравнения регрессии, которые адекватно описывают поверхности от-

клика при уровне значимости 0,05. Уравнения в кодированных переменных приведены ниже.

d,г/кг d, г/кг

Рис. 5 Процессы тепловлажностной обработки воздуха.

а) процессы тепловлажностной обработки воздуха средами с рН=4...7; б) процессы тепловлажностной обработки воздуха средами с рН=7... 10. 1-2 - луч процесса, построенный на основе критериальных уравнений; 1-2 - процесс, построенный по экспериментальным данным.

Все расчеты проводились с применением математической системы Math-

CAD и пакета программ Microsoft Excel.

Преобразуем уравнения регрессии из безразмерных координат в нату-

Как видно из уравнения 12, при использовании среды с рН<7 на коэффициент эффективности значимо влиял только один фактор - коэффициент орошения. В частности, с увеличением коэффициента орошения коэффициент эффективности возрастал, хотя это влияние в условиях опыта было небольшим. Изменение относительной влажности воздуха также зависело от коэффициента орошения. Характер его влияния аналогичен предыдущему случаю, изменение влажности также увеличилось (коэффициент составил +0,63).

При ЭАС с рН>7, как видно из уравнения (14), на коэффициент эффективности значимо влияли коэффициент орошения и рН среды. Для наглядности на основе уравнений 14, 15 построены графические зависимости функции отклика от выбранных факторов (рис. 6 и 7). С увеличением коэффициента орошения от 0,6 до 1,7 коэффициент эффективности возрастал от 0,65 до 0,70, рост составил более 7,5%. При увеличении щёлочности среды, т.е. рН с 7 до 10, коэффициент эффективности вырос с 0,77 до 0,83, т.е. на 7,8% (рис. 6).

Как видно из уравнения 15, изменение относительной влажности воздуха также зависело от коэффициента орошения и рН, причём, при повышении коэффициента орошения в указанном интервале изменение относительной влажности увеличилось на 7%. С повышением рН с 7 до 10 изменение относительной влажности возросло на 17,5% (рис. 7).

16

Рис. 6. Зависимость коэффициента эффективности от коэффициента орошения и рН.

1 - зависимость коэффициента эффективности от рН; 2 - зависимость коэффициента эффективности от коэффициента орошения.

Рис. 7. Зависимость изменения относительной влажности от коэффициен та орошения и рН.

1 -изменение относительной влажности от рН; 2 - изменение относитель ной влажности от коэффициента орошения.

На основании проведённых лабораторных исследований также полученых

критериальные уравнения тепломассообмена для конкретных условий:

где Re - критерий Рейнольдса;

Pr и Pr'- критерии Прандтля термический и диффузионный,

соответственно;

Gu - критерий Гухмана.

17

Эти уравнения справедливы при Re= 4.8·104 /13.7 · 104.

На основе уравнений (20), (21) построены процессы тепловлажностной

обработки воздуха. Эти линии изображены на рис. 5.

Из рисунка 5 видно, что угол наклона луча процесса обработки воздуха при экспериментальных исследованиях незначительно отличается от угла наклона луча процесса, построенного на основе критериальных уравнений. Причем, лучи процессов обработки воздуха жидкими средами с рН=4...7 и рН=7..10 имеют одинаковую закономерность. Таким образом, для практического применения могут быть использованы как регрессионные, так и критери-

альные уравнения.

Итак, проведённые эксперименты подтверждают эффективность применения ЭАС при тепловлажностной обработке воздуха. Как видно, применяя ЭАС, можно эффективно воздействовать на параметры воздушной среды в системах кондиционирования воздуха качественно, причём, влияние анолита и ка-

толита на тепловлажностную обработку воздуха различно.

С целью достижения области оптимума использовался метод крутого восхождения. Для этого проведены дополнительные эксперименты по тепловлажностной обработке воздуха электроактивированной средой с рН=4. Условия проведения экспериментов и результаты крутого восхождения приведены в таблице 9. На основании табличных данных построены графические зависимости

18

\φ

25

Как видно из рис. 8, 9, оптимальными условиями работы установки УБС является режим адиабатного увлажнения воздуха при В=2,8 (3,0).

С целью изучения влияния ЭАС на бактерицидность воздушной среды проведена 2-я серия экспериментов. На основании анализа априорной информации в качестве основных параметров были выбраны водородный показатель (рН) и продолжительность воздействия (τ). Сведения о них приводятся ниже.

Таблица 10

на функцию отклика был реализован полный факторный эксперимент ПФЭ 22. Матрица планирования эксперимента и результаты её реализации приве-

дены в таблице 11.

Все опыты дублировались и были рандомизированы во времени.