Страус В. - Промышленная очистка газов (1044946), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Ниже приведены величины Ак для некоторых обычных газов: л, !е» втм л . ня в!н л !с» в7 л, кя вгм Воздух 35,5 СОя 45,5 !Чз 39,0 С»Н»Вг 98,0 Нз 15.5 СО 26 2 С!з 85.0 С»Н»Вг 155,0 Не 4,0 СзНз 75,2 1чН» 86,7 СН»1 75,0 Аг 7,2 С»Н» 21,3 Нз5 52 1 СН»ОН 62 5 Кг 9 5 С»Н» 87.2 50з 67,2 СзН»ОН 97.0 Оз 29,1 СН»Вг 97,0 )гя 3100 — !!1+ ' ) 1, 1п !гз(В» тр / 0,308 (Х.8) и'риг!р.
где !'„— напряжение создании короны, кВ. После создания короны наличие ионного пространственного заряда изменяет напряженность электрического поля а электрофильтре, и частицы пыли, находящиеся в электрофильтре во время работы, вызывают дополнительные трудности, Однако они могут быть учтены 1!60, 531, 704, 867, 9481 В присутствии ионного пространственного заряда распределение напряженности электрического поля выражается уравнением Пуассона для коаксиальных цилиндров (16Ц: 1»! — — (Гг) = 4по г»(г (Х.
9) где о — пространственный заряд на единицу объема (и'). При наличии газа, а не частиц, он определяется с помощью величины г — ионного тока на единицу длины проводника. В этом случае ионный тон составляет (в А/м) (Х. 10) где и~ — ионная подвижность в единице поля, (В с); и;)(Š— скорость ионов, ы/с. * Постоянные величины ЗО 10», 31 ° !О' и 0,308, приведенные в уравнениях (Х.5) и (Х.б), основаны на экспериментальных данных и часто встречаются в научной литературе. Величины, выведенные из уравнении (Х.7) следует применять для газов, ио не для воздуха.
44! Напряжение, которое необходимо приложить для возникновения короны, можно определить, подставив уравнения (Х.5) или (Х.б) в уравнение (Х.2): После преобразования уравнения (Х.9) и подстановки в уравнение (Х.8) получаем с(Е Е 21 — + — — / й йг г иггЕ (хдц Е )/81Е/и/йг (х.ы) где Ь вЂ” расстояние между электродом и пластиной; ят — расстояние между электродами. Когда электроды отставлены примерно так же друг от друга, что и пластины (((2=2Е), то Е = )/ 4//и1 (Х.
15) Ионная подвижность [в мз/'(В с)] может быть рассчитана из кинематической теории газов (9481 е и; = —, /(М( ринолв (хле) где е — заряд на ионе, Кл; р — плотность газа, р РМ'/йТ1 (закон идеального газа); Р— давление газа; й — средняя молекулярная скорость газа, й Узлг/иМ' или и Уа/тТ/лМ; М вЂ” молекулярный вес; М' — масса молекулы: 442 После интегрирования с использованием граничных условий: л =Я, при Е=Е,р — критической напряженности электрического поля для создания короны, получаем: е.=)/ ( — ',*).~.— „'(1 — ( — '1) (хлИ В уравнении (Х.З) значение Се может быть заменено 111Е„для нулевого ионного тока уравнение (Х.11) можно привести к уравнению (Х.З). Другой важный случай рассматривается для большого тока 1 при /та~В.
Получаем уравнение Е = )/21/и1 (х. 18) которое представляет собой выражение постоянной напряженности поля в области трубки электрофильтра на некотором расстоянии от коронирующего электрода, Оно может быть использовано для примерных расчетов электрофильтров (конструктнвно представляющих собой электрод в трубке). Это уравнение экспериментально подтверждено измерениями Потенье и Моро — Ано (626). Робинсон (697) указывает, что в уравнении (Х.12) серьезно недооценивается электрическое поле при относительно малых разрядных токах, применяемых в промышленности. При больших токах, используемых в лабораторных исследованиях, это уравнение дает приемлемо точные результаты.
В случае применения электрофильтра„конструкция которого представляет собой электрод и пластину, Труст (867) экспериментально доказал, что л — ностонннан Больцмана; Т вЂ” абсолютная температура; оан — сумма радиусов носителя заряда н молекулы газа; 1(М) — функция М, где М=гн)(М'+лз), т — лзассв носителя заряда (т. е. заряженных ионов). Ниже приведены значения 1(М) для некоторых систем газ — ион: м 1<м! 2-10-а 284,3 0.5 1,38 0,9 0,837 1,0 0,75 Свободный злснтрон и азоте Мономолекулярные ионы Ионы нормальных газон Грубые частицы Путем подстановки значений плотности газа и средней скорости молекул уравнение (ХА6) может быть переписано для доказательства зависимости ионной подвижности от типа газа, давления и абсолютной за температуры, а также от того, переносят ли заряд ионы газа или электроны: (Х.
17) ТАБЛИЦА Х-1 Подвизкносгь единично заряженных ионов и исходных газах лри О С и 1ОО кПа (бра (в 1Оз мз/(Б.с)1 Гаа гаа Воздух (сухой) мз Оз Нз 2,1 1,36 1,8 2,2 12.3 (На) 0,83 1,14 0,98 0,96 0,78 1,10 0.84 1,1 СН СО СОа Н,О (100 'С) НС! !чНз с), 80, кто 0,74 0,41 0,90 0,74 0,4! 0,82 0,62 0.66 0,56 0,53 0,56 0,62 Н чистом газе зяентроны не ирнсоеднняются. Хотя расчетная подвижность ионов при использовании данного метода является надежным критерием, необходимо пользоваться значениями подвижности ионов, определяемыми опытным путем, если они есть.
В табл. Х-1 приведены некоторые значения; дополнительные сведения можно найти в работе Робинсона [697) и в Международном справочнике физико-химических величин (387!. Робинсон указывает, что точное значение подвижности, которая должна применяться в определенных расчетах, может иметь некоторую неточность, обусловленную воздействием следов загрязнений. Это справедливо в первую очередь в отношении неприсоединяющихся газов, отрицательная подвижность которых представляет собой подвижность электронов.
Для того, чтобы величины из табл. Х-1 можно было применить для температур Т (по Кельвину) и давлений Р (кПа), их нужно умножить на коэффициент 0,366 Т/Р. ( и 2( Г зЕ 'ст ив ) —. — (Ег) =- — +4п [ — Е~ г 0г щгЕ [Е+2 Ь 4 (Х.!зв) где г( — дивметр частиц, А — плошадь поверхности всех частиц в единице объеме, равная иХот. Подставляя А и интегрируя уравнение (Х.18), получаем: = г' ехР(Е+2 ) пг ~ зЕАг +'1 ЗЕАг ) 1 (Х. ) тде ~и — днвлектрнческвя проницаемость чвстиц; К в постояннвя интегрироввЗначення постоянной можно определить как [626) где значение Се указано в уравнении (ХА).
Теперь напряженность электрического поля с учетом как пыли, так и пространственного заряда, выражается При малой величине ЗееА/(ее+2), т. е. гораздо меньше единицы, экспоненцнальный член в уравнении (Х.21) может быть разложен, а уравнение упрощено Ев 9, ~и~ ( + Е+2) гв ] (Х.22) (Х.й)) В отсутствие пыли данное уравнение будет сведено к уравнению (Х.12), так как для больших радиусов, т. е. при малой вели чине Се'Ггт данный член можно отбросить, и тогда уравнение (Х.22) упрощается до вида Когда частицы и ионы газа находятся в пространстве между высоковольтным и заземленным электродами, значение пространственного заряда в уравнении (Х.9) следует преобразовать —,' —,',( )=( „,„"," )+( „",'„) ( ) Если предположить, что заряд на частицах представляет собой предельный заряд, полученный в результате бомбардировочной зарядки [уравнение (Х.31)), данное уравнение примет следующий вид (Х.
23) Было предложено (626) при обычно встречающейся запыленности член в круглых скобках раскладывать в ряд, а все члены, кроме членов первого порядка, отбрасывать. Тогда для электрофильтра типа «электрод в трубке» уравнение (Х.22) приобретает вид (Х.24) Для электрофильтра пластинчатого типа то же самое уравнение можно по аналогии записать следующим образом: (Х.24а) Из уравнения (Х.24) видно, что напряженность электрического поля является функцией ионного тока ( и подвижности ионов иь и при наличии частиц становится больше и также зависит от суммарной площади их поверхности А. Лоув и Лукас (53Ц рассчитали напряженность электрического поля в трубчатом электрофильтре с радиусом 130 мм прн напряжении 40 кВ для следующих случаев: 1) нулевая запыленность и нулевой ионный ток — уравнение (Х.2); 2) нулевая запыленность, ионный ток составляет 80 мкА/м разрядного электрода; 3) запыленность принимается эквивалентной летучей золе с концентрацией 18 г/м' н полезной площадью поверхности 8,3 мэ/ма газа, а ионный ток составляет 80 мкА/м ~коронирующего электрода.
1 Характеристика рассчитан- Яйрд ных напряженностей электрических полей показана на рнс. Х-5. Ток короны ( в электро- фильтре является функциен чр 1РРР приложенного напряжения )У, ПОДВИжНОСтИ ИОНОВ иг И Раэ- ~ 12РР ~Ь ь 2 РРР Рнс. Х-б. Напряженность злсктриче- у око~о поля н трубке электрофильтра «р~ различных условиях (расчетная) РРР Рз(1: ! — новсрлность короннрующего электрода: у — нтлсаа» вааыленность, нулевой ионный тос Э вЂ” нулеван ааг1ылейность.
ток. ран- (У гз И уу а и угр ный зз мкйун коронирующего элентродаг Расс пинас сауаси, мм С вЂ” эаныленносгь, ток, равный 82 нкд!й ууу короннрующсго электрода меров электрофильтра. Для агрегата типа «электрод в трубке» с малыми токам~к Таунсенд [8661 и др. вывели следующее уравнение путем интегрирования уравнения (Х.12): 2ио ' = Нт~~~а~ т ~т - то При этом предполагают, что ширина кольцевого слоя короны увеличивается с ростом потенциала ($' — (т ). Убедительнее выглядят эмпирические зависимости, например предложенная Шафферсом [9481 Р Рк (к тго (П 0~от'ттт + Ь) ! и; [ Здесь х=2 при й(гЯт>1000 и х=19ЯзЯг+3) при Яд%о<1000 до тех пор, пока х<2. Иначе это значение х должно применяться в качестве предельного.
Предполагают также, что ширина слоя короны Б в данном уравнении является постоянной величиной, равной 0,3 мм. 6() ха г лза о а а тгга и 4$ бд г лба 4 4 атдб)р у-)ги,я)г Ю Рнс. Х-6. Зависимость ионного тока от потенциала при раалипнык температурка 19481 для положительной короны (а) и для отрицательно» короны (б): т — прн 1со с; г — ирп гсо'с: э — прн ин'с; 4 — при осо'с; 5 — при боб'с; б — прп ббб'с; (уо в кви г;с г.
с го пол оюто 4ОО о,б 4.б боо 4.О з.б ббс з'.о а,о о пон б,б б.б б,'о гоютп б,б б.б !00 гоо зсо 446 Данное уравнение было видоизменено Фейзелом и Парсонсом [948] с учетом ширины короны на коронирующем электроде 3, наружная кромка которой характеризуется критической напряженностью электрического поля Екр. 2ио '= у!П(й,а,+5) )'(р р) 7ЛВЛИия Х-г Значения х, р и гц(УТ в уравнении ГХ2Я различных газов [9481* температура. 'с к' ни л !а Воздух — отрицательная корона Воздух — положительная корона Слгесь воздуха с водяным паром" — отрицательная и положительнал корона а Результаты другах нсследоаанна приведены а табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
