Движение заряженной частицы в электрическом поле
На твердую или жидкую частицу, движущуюся с потоком газа в электрическом поле, действуют следующие силы:
- сила тяжести;
- сила воздействия электрического поля на заряженную частицу;
- сила, обусловленная неравномерностью напряженности электрического поля;
- сила сопротивления среды движению частицы;
- сила взаимодействия рассматриваемой частицы с другими находящимися поблизости частицами (может быть электрическим и гидродинамическим);
6. сила, вызванная электрическим ветром.
Осаждение в электрическом поле
Рассмотрим два вида осаждения в электрическом поле: электроосаждение аэрозольных частиц; электроосаждение в электрофильтре.
В первом случае в газе имеются заряженные частицы твердого вещества и капельки жидкости. Очистка газа происходит за счет поглощения капельками жидкости частиц твердого вещества с последующим выведением суспензии из очистительного агрегата.
Между частицами вещества и капельками жидкости действуют силы:
- сила взаимодействия заряженной частицы с каплей (кулоновское действие):
(12.1)
где qЧ, qК - заряды частицы и капли, Кл; r - расстояние между ними, м.
- сила индукции между зарядом на капле и индуцированным зарядом на частице:
(12.2)
- сила индукции между зарядом на частице и индуцированным зарядом на капле:
|
|
|
(12.3)
где dЧ, dK- диаметры частицы и капли соответственно, м.
4. Сила взаимодействия между униполярно заряженными частицами:
, (12.4)
где п - концентрация униполярно заряженных частиц.
Электроосаждение аэрозольных частиц происходит в том случае, если силы притяжения между каплей и частицей больше возникающих между ними сил отталкивания.
Механизм осаждения частиц в электрофильтре связан с электрическим полем. Большое значение в этом процессе имеют физические характеристики вещества: проводимость, диэлектрическая проницаемость, плотность и т.д.
Однако кроме физических свойств частиц на процесс осаждения влияет много других факторов: скорость газа, режим встряхивания осадительного электрода, температура, влажность и состав газа, размеры и форма частиц, степень чистоты осадительного электрода, обратная корона. Особенно сложно протекает процесс улавливания в смеси из проводящих и непроводящих частиц.
Применение электронно-ионных технологий в промышленности
Электрофильтр для очистки газов.
Электрофильтр, состоит из следующих основных элементов (рис. 12.2):
|
|
|
Рис. 12.2 Принципиальная схема электрофильтра:
1-регулирующий автотрансформатор; 2-повышающий трансформатор; 3-высоковольтный выпрямитель; 4-кабель с ограничительным сопротивлением;
5-изолирующий ввод; 6-коронирующий электрод; 7-осадительный электрод;
8-механизм встряхивания; 9-бункер
|
- система подготовки газов для подачи в электрофильтр, в которую входят устройства для увлажнения газа и выравнивания профиля скоростей;
- источник питания - повышающий трансформатор в комплекте с регулирующим автотрансформатором и высоковольтный выпрямитель;
- собственно электрофильтр.
Процесс воздействия поля на частицы вещества в электрофильтрах включает две стадии: предварительная бесконтактная зарядка частиц; осаждение частиц за счет кулоновского взаимодействия их зарядов с электрическим полем.
Принцип действия электрофильтра заключается в следующем. От источника питания через изолирующий ввод на коронирующий электрод и осадительный электрод подается высокое напряжение постоянного тока.
Между электродами возникает резко неоднородное электрическое поле. По мере повышения напряжения после возникновения коронного разряда ток быстро возрастает. При дальнейшем повышении напряжения коронный разряд может перейти в искровой. Рабочие токи в электрофильтре обычно составляют порядка 0,1-0,5 мА/м длины электрода.
|
|
|
По достижению разностью потенциалов между электродами электрофильтра значения 50-80 кВ напряженность электрического поля способна сообщить свободным электронам и ионам газа скорость выше критической. Энергия таких электронов становится достаточной для ударной ионизации нейтральных частиц. Образующиеся при этом ионы и свободные электроны разгоняются электрическим полем до критических скоростей и ионизируют, в свою очередь, другие атомы и молекулы. Этот процесс нарастает лавинообразно. Подобная ионизация называется коронированием. После образования короны в электрофильтре возникают две различные зоны. Первая из них расположена вокруг коронирующего электрода. Она заполнена положительно и отрицательно заряженными ионами и электронами. Вторая зона занимает пространство между короной и осадительным электродом, она заполнена только отрицательными ионами и электронами. Поэтому при прохождении через полость электрофильтра запыленного газа большинство пылинок получает отрицательный заряд и направляется к положительному осадительному электроду 7. Осадительные электроды периодически встряхиваются специальными механизмами 8 и осевшая на них пыль осыпается в бункер 9.
|
|
|
Достигаемый установкой электрофильтров экономический эффект весьма значителен, так как пыль, улавливаемая электрофильтром, представляет большую ценность, в ней содержатся серебро, медь, никель, цинк, свинец, магний и др.
Социально-общественный гигиенический эффект электрофильтров трудно переоценить, так как предприятия энергетической и металлургической промышленности выбрасывают в воздух огромное количество всевозможных газов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.
Оборудование электрофильтров. Электрофильтры делятся на две группы:
- однозонные, в которых зарядка и осаждение частиц происходят в одной конструктивной зоне, где расположены коронирующая и осадительная системы;
- двухзонные,в которых зарядка и осаждение частиц происходят в двух конструктивных зонах: в первой располагается коронирующая система - ионизатор, во второй - осадительная система - осадитель.
По конструкции осадительного электрода электрофильтры подразделяют на трубчатые (изготовляют из стальных труб, называемых осадительными электродами, по их оси натянута проволока - коронирующий электрод) и пластинчатые (собирают из ряда параллельных металлических пластин или частого ряда проволок, являющихся осадительными электродами, а между этими электродами подвешивают проволочные коронирующие электроды).
К вспомогательному оборудованию электрофильтров относятся узлы подвода, распределения и отвода газов, которые должны обеспечивать равномерное распределение газов по сечению каждого из параллельно работающих электрофильтров, а также входные и выходные коллекторы, имеющие сечение, соответствующее количеству пропускаемых газов на отдельных участках. Для регулирования количества газов, пропускаемых через секции электрофильтров, на выходных участках газопроводов установлены дроссельные заслонки. На входе в электрофильтр установлены специальные газораспределительные устройства в виде диффузоров, направляющих лопаток, решеток и т.д. На выходе электрофильтра чаще всего делают плавный переход от сечения электрофильтра к сечению газопровода или дымовой трубы.
Коронирующие электроды должны обладать особой формой для создания интенсивного и достаточно однородного коронного разряда; механической прочностью для продолжительной службы электродов в условиях вибрации и раскачивания под влиянием сил электрического поля, воздействия механизма встряхивания и движущегося газового потока; стойкостью в газовой среде, которая может иметь повышенную температуру и содержать агрессивные компоненты.
Осадительные электроды трубчатых электрофильтров выполняют из труб круглого, квадратного или шестиугольного сечения. Осадительные электроды мокрых пластинчатых электрофильтров представляют собой гладкие пластины.
Для удаления с электродов уловленного продукта в мокрых электрофильтрах используют брызгалки и форсунки.
В сухих электрофильтрах для удаления с электродов уловленного продукта применяют механизмы встряхивания. Ими могут быть ударно-молотковый, пружинно-кулачковый, магнитно-импульсный и др.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!