Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 88
Текст из файла (страница 88)
примерно до 3000 кВ/м, в окружающем воздухе происходит электрический пробой и искра проскакивает между пластинами. Однако, если создается неоднородное электрическое поле, например, между резко изогнутой поверхностью, такой как острие или тонкая проволока, и трубкой, внутри которой помещается изогнутая поверхность, нли пластиной, тогда электрический пробой может произойти рядом с изогнутой поверхностью и создать тлеющий разряд или «корону» без искрового перекрытия. Явление короны имеет большое значение, так например, корона на проводах ЛЭП высокого напряжения вызывает потери электроэнергии, это и многие другие явления способствовали тщательному изучению короны.
Подробные отчеты по явлениям электрического пробоя в газах и короны содержатся в специальных работах, таких как «Газообразные проводники» [160! Кобайна или «Электрические пробои в газах» (187! Крэггза и Мика. Так как корона переменного тока вызывает колебательные движения заряженных частиц, а корона постоянного тока создает постоянную силу, движущую частицы к пассивному собирающему э.лсктроду, для общепринятого осаждения необходим однополюсный разряд.
Отрицательная корона более устойчива, чем положительная, которая склонна к непостоянству и вмеет тендеа1ци!о создавать искровое перекрытие прн более низких напряжениях, чем отрицательно заряженные электроды (рис. Х-З), поэтому последние обычно использу!отся в промышленных целях. Отрицательная корона однако приводит к образованию более высоких концентра- 437 Рис. Х-3. Харакгеристика иоложнтельной 11) и отрицательной (2) короны в воалухе 19261. а) ~тлряжаНтте ций озона, поэтому она не используется в установках кондиционирования воздуха.
Корона на положительном электроде имеет вид голубовато-белой оболочки, покрывающей весь электрод, тогда как корона на отрицательном электроде представляет собой красноватые пучки вдоль этого провода. На гладком электроде пучки распределяются более илп менее равномерно, прнчем с увеличением тока нх число увеличивается.
Такое равномерное распределение пучков может быть объяснено взаимным отталкиванием пространственных зарядов пучков. На негладком электроде илн на электроде с зубцамп нлн другими разряднымн острнямп, разрядные пучки сосредоточены на неровностях поверхности электрода или на специальных остриях. Механизм образования отрицательной короны представляет собой следующее: газы в обычном состоянии, при отсутствии электрического тока, содержат ионизированные молекулы газа, примерно 1/мма, образующиеся под воздействием космических лучей.
Прн прохождении электрического тока образуются дополнительные ионизированные молекулы от ультрафиолетового излучения, сопровождающего свечение короны. Положительные ионы газа и фотоны направляются к отрицательному электроду и освобождают электроны с его поверхности. Последние, проходя сквозь сильное поле рядом с электродом, образуют новые электроны и положительные ионы в результате столкновения с молекулами. Электроны удаляются из этой зоны, замедляя свое движение настолько, что их скорость становится недостаточной для ионизации столкновением, я присоединяются к молекулам газа, образуя ионы газа. Эти ионы газа затем движутся по направлению к осаднтельиому электроду со скоростью, пропорциональной их заряду и напряженности электрического поля.
По этой причине пространство вне короны заполнено густым облаком однополюсных ионов, плотность которого составляет около 5.10" ионов в 1 мм', именно в этой зоне большее количество частиц пыли приобретает свой отрицательный заряд. Частицы пыли, проходя через зону короны, вероятно становятся положительно заряженными ввиду преобладания положительных ионов газа и большой подвижности электронов в этой зоне, а затем осаждаются на коронирующем электроде.
Подвижность ионов газа и сосредоточение пыли вне зоны короны являются главными факторами, влияющими на вольтамперные характеристики электрофильтра. Подвижность ионов и электронов зависит от вида газа и наличия частиц. Чистый азот, например, поглощает лишь незначительное количество электронов. Ток передается главным образом электролами, которые обладают большой подвижностью, поэтому ток короны возрастает очень резко. С другой стороны, такие электроотрицательные газы, как кислород или хлористый метил, легко поглощают электроны, и ионы газа, обладающие гораздо меньшей подвижностью, становятся носителями электрического тока, по он будет гораздо слабее (рис.
Х-4). Аналогично частицы пыли или капли тумана при скоплении в больших количествах могут вести себя как поглотители электронов и ионов газа и уменьшать ток короны. Это называется гашением короны. Когда происходит гашение (например, с газами, содержащими мельчайшие частички), то обычно применяют многоступенчатые электрофильтры, устанавливаемые последовательно. Вольтамперная характеристика короны для чистою воздуха (без частиц) представляет собой нечто среднее между характеристиками кислорода и азота; ионная подвижность ионов газа имеет значение 0,18 мм/с на В/м.
В типичной смеси газов, такой как дымовые газы, скорость отрицательных ионов составляет порядка ЗО м/с. Механизм образования положительной короны явно отличается от механизма образования отрицательной короны, к свойствам положительной короны следует отнести более низкое напряжение перекрытия и малое образование озона. Электроны в газе движутся к зоне короны рядом с коронирующим электродом, где образуются лавины электронов для поддержания зоны короны. Положительные ионы газа, образованные этими электронными лавинамн, движутся от электрода с гораздо меньшей скоростью, чем электроны в зоне отрицательной короны, следовательно во время их движения к осадительному электроду происходит меньше ионизирующих столкновений. Прн низкой напряженности поля, существующего рядом с этим электродом, они получают небольшое ускорение, поэтому в результате катодпой бомбардировки происходит эмиссия малого числа электронов, и бблыпая часть тока передастся положительно заряженными попама газа.
Так как в зоне короны с высокой напряженностью поля происходит меньшее число ионизирующих столкновений, то наблюдается меньшее образованно озона и оксидов азота, чем в зоне отрицательной короны. Рис. Х-4 Характеристика отрицательной ко- роны в некоторых газах (926) иаприлсепис — л- 2. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ТОК КОРОНЫ Напряженность электрического поля Е (В/м) в любой точке определяется как градиент потенциала в этой точке.
Если прнложенное напряжение, нлн разность потенциалов между двумя коакснальнымн электродами, представляющими собой устройство, состоящее нз электрода н трубки с радиусами соответственно )т1 н хст, обозначать 1, то У=) Ег/г (Х. 1) нг До образования короны в газе присутствует незначительное колнчество ионов, н в отсутствии какого-либо ионного тока напряженность поля прн радиусе г выражается в виде интегрированной формы уравнения (Х.1): Ъ' — — Ег 1п (/( /Р ) (Х.2) нлн (Х.З) Е =Со/г тр / 0,308 Е„,=З1 Юь — ~1+ эг(Р/Р) Р~ / (Х.е) в то время на~к для па~раллельных электродов Е„,=З1 10 — ~1+ ' ) юр / О,ЗО! Ра )~ря,/ре (Х.Е) где Р1 — радиус электрода, м; р/р, — относительная плотность воздуха; равная 1 при давлении 100 кПа (1 атм) н 25'С или (2,95 Р)/Т прн прочих условиях (адесь Р— атмосферное давление, кПа; Т вЂ” абсолютная температура, К).
т — коэффициент неровности, ранима единице для гладких электродов, 0,82— 440 С = Р/1и (и /Р,) (Х.4) есть функция приложенного напряжения н геометрических размеров устройства электродов. Из уравнения (Х.З) видно, что максимальное значение напряженностн электрического поля наблюдается прн наименьшем значеннн г, т.
е, на поверхности электрода прн радиусе /гь Для образования короны необходимо, чтобы на электроде про. изошел электрический пробой, поэтому максимальное значение напряженностн электрического поля должно быть наибольшим экспернментально определяемым значением, что обусловливает примерно одинаковые значения напряженности электрического поля как для положительной, так н для отрнцателвной короны. Для воздуха в коакснальных цилиндрах прн температуре, равной 25'С, крнтнческая напряженность электрического поля, Ен, (в В/м) выражается следующим уравнением для обычной короны на 0,92 — длн электродов с Уравнения (Х.5) виде электродах из многожильных скрученных проводов илн шероховатой и грубой поверхностью.* и (Х.б) могут быть записаны в более общем (Х.7) где Ая, Вг — постоянные величины, перечисленные Робинсоном [6971, Вя — составляет 12,3 !О» В/м-а».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
