ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве из "Очистка газов" Из изложенного выше следует, что сама возможность коронного разряда, а следовательно и закономерности ударной ионизации, определяется распределением напряженности электростатического поля между электродами. В связи с этим, первая задача, которую необходимо решить при проектировании электрофильтра, состоит в определении этого распределения для конкретных геометрических размеров электродов. Эта задача решается на основе теоремы Остроградского- Гаусса, которая гласит поток индукции О через произвольную замкнутую поверхность 5 равен сумме зарядов, заключенных внутри этой поверхности, т.е. [c.158] Известно, что напряженность электричесюго поля равна градиенту разности потенциалов (напряжения) и, т.е. [c.159] Это хорошо известное уравнение Пуассона. [c.159] Здесь мы учли, что в цилиндрическом ионизаторе в силу симметрии С/ (и ) изменяется лишь в радиальном направлении. [c.159] Здесь / 2 — радиус пассивного (положительного) электрода. Можно видеть, что закономерность изменения напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве ионизатора определяется лишь двумя факторами приложенным напряжением и геометрическими размерами аппарата. [c.161] На рис. 6.12 показано распределение напряженности электрического поля в межэлектродном пространстве для / , = 2-10 м (2 мм) и 12,4-10 м (12,4 см) при двутс значениях напряжения на ионизаторе 32,5 кВ и 81,0 кВ. Из данных рисунка четко видно, что напряженность у коронирующего электрода, как минимум, на два порядка выше, чем в основной области ионизатора и тем более у положительного электрода. Именно поэтому коронный разряд протекает у центрального электрода. По мере удаления от центрального провода напряженность поля резко снижается и скорость ионов становится недостаточной для поддержания процесса ударной ионизации. В подавляющем объеме аппарата, как можно заметить, напряженность электрического поля практически постоянна и для условий примера составляет величину порядка 6,4-Ю В/м, Еще более наглядно это положение иллюстрируют данные рис. 6.13, на котором величина градиента напряженности представлена в зависимости от относительной площади поперечного сечения аппарата. [c.161] На рис. 6.14 в качестве примера представлено распределение линий равной напряженности для 3 объема, приходящегося на один электрод для максимального напряжения и= 32500 В. Расчеты выполнялись при следующих геометрических параметрах ионизатора расстояние от оси коронирующего электрода до пластины Я = 0,124 м, радиус центрального электрода = 2 мм, шаг электродов (расстояние между электродами вдоль пластин) 5 = 0,25 м. [c.162] Отметим, что на рис. 6.14 представлены не сами значения модуля напряженности электрического поля, а их натуральные логарифмы. [c.162] Здесь Р — отношение плотности газа в рабочих условиях к плотности газа в стандартных условиях ( = 20 °С,р= 101,3 кПа), т.е. [c.163] Рассмотрим действие силы тяжести на движение в межэлектродном пространстве. [c.163] Обычно электрофильтры являются второй ступенью системы газоочистки. Поэтому максимальный диаметр частиц в межэлектродном пространстве в редких случаях превышает 10 мкм. В процессе электрической очистки скорость движения газов составляет 0,5-3 м/с, а время пребывания частиц в межэлектродном пространстве составляет 10-15 с. С другой стороны, из уравнения, описывающего осаждение частиц в спокойном газе, нетрудно подсчитать, что для частицы диаметром 10 мкм скорость осаждения не превышает 0,006-0,01 м/с. Такая частица за время пребывания в межэлектродном пространстве падает даже в неподвижном газе под действием силы тяжести всего на 6-10 см. Практически этот путь еще меньше за счет движения газов. Поэтому влияние силы тяжести на характер движения частицы в электрофильтре можно не учитывать. [c.163] Как мы уже знаем из вышеизложенного, напряженность электрического поля изменяется существенно только в непосредственной близости от коронирующего электрода в большей части объема межэлектродного пространства она практически постоянна. Поэтому сила Р проявляет себя лишь у центрального электрода, заставляя частицы аэрозоля перемещаться по направлению к нему. Для большей части внешней зоны короны с достаточной для практических расчетов точностью можно полагать с/Е/с/х О, т.е. не учитывать силу Р . [c.164] Основной силой, определяющей движение заряженной частицы в межэлектродном пространстве ионизатора, является кулоновская сила Р = д Е, где — максимальный заряд частицы, определяемый по формулам Потенье. [c.164] Во внешней области зоны короны действие кулоновской силы направлено к положительному (осадительному) электроду. В области короны, где заряды некоторых частиц имеют знак, противоположный короне, эти частицы под действием кулоновской силы движутся к коронирующему электроду. [c.164] Движению заряженной частицы к осадительному электроду препятствует сопротивление среды. Для тех размеров частиц, которые указывались выше, сила сопротивления описывается законом Стокса. Если диаметр частицы меньше 1 мкм, то вводится поправка Каннингема -Милликена. Ясно, что скорость движения частиц между электродами будет переменной, поэтому сосредоточим внимание на определении установившейся скорости частицы. Как мы уже знаем, она называется скоростью дрейфа. [c.164] Именно этим обстоятельством объясняются малые размеры промышленных ионизаторов (здесь не учитываются габариты необходимого электрооборудования). [c.165] На молекулы газа в межэлектродном пространстве оказывает механическое воздействие поток ионов, движущихся под действием электрического поля к осадительному электроду. При этом возникает направленное движение газов, получившее название электрического ветра. Электрический ветер юзникает не по всей высоте коронирующего электрода, а только в разрядных точках. [c.165] Молекулы газа, участвующие в электрическом ветре, вблизи коронирующего электрода движутся по направлению силовых линий поля. Так как электрический ветер действует не по всей длине электрода, то возникают газовые потоки с разными скоростями. В результате трения газовых потоков движение в межэлектродном пространстве становится вихревым на место уходящих масс газа в район действия разрядных точек поступают новые массы. Возникает циркуляция аэрозоля от разрядных точек коронирующего электрода к осадительному электроду и обратно в зону, где действие разрядных точек проявляется слабее. [c.165] Под действием электрического ветра выравниваются концентрации ионов и взвешенных частиц в межэлектродном пространстве и, тем самым, интенсифицируется процесс осаждения ионов на поверхности частиц. [c.165] Влияние электрического ветра зависит от размеров частиц. Так, скорость переноса электрическим ветром частицы диаметром 1 мкм может быть больше скорости ее дрейфа. Для средних и крупных частиц влияние электрического ветра на скорость их движения считают незначительным. Однаю это утверждение ничем не обосновано, ибо данный вопрос никем не изучался. Правильный ответ на вопрос о влиянии электричесюго ветра на движение частиц в электрофильтре может быть получен путем совместного решения уравнений электростатики и движения проводящей жидкости, но таких решений до сих пор не проводилось. Поэтому следует отдавать себе отчет в том, что погрешность от пренебрежения влиянием электрического ветра совершенно неизвестна она может быть и очень большой и очень малой. [c.165] Вернуться к основной статье