Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
1. ОБРАЗОВАНИЕ КОРОНЫ
При установлении электрического потенциала между двумя параллельными пластинами создается однородное электрическое поле, величина которого может быть выражена через градиент электрического потенциала (В/м). Когда этот градиент потенциала электрического поля возрастает до критического значения, т. е. 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, или 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 электроду, для общепринятого осаждения необходим однополюсный разряд. Отрицательная корона более устойчива, чем положительная, которая склонна к непостоянству :и имеет тенденцию создавать искровое перекрытие при более низких напряжениях, чем отрицательно заряженные электроды (рис. Х-3), поэтому последние обычно используются в промышленных целях. Отрицательная корона однако приводит к образованию более высоких концентра-
437
Рис. Х-3. Характеристика положительной (1) и отрицательной (2) короны в воздухе Г926].
ций озона, поэтому она не используется в установках кондиционирования воздуха.
Корона на положительном электроде имеет вид голубовато-белой 41 Напряжение оболочки, покрывающей весь элек-
трод, тогда как корона на отрицательном электроде представляет собой красноватые пучки вдоль этого провода. На гладком электроде пучки распределяются более или менее равномерно, причем с увеличением тока их число увеличивается. Такое равномерное распределение пучков может быть объяснено взаимным отталкиванием пространственных зарядов пучков. На негладком электроде или на электроде с зубцами или другими разрядными остриями, 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/мм3, образующиеся под воздействием космических .лучей.
При 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 ноле 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, и присоединяются к молекулам газа, образуя ионы газа. Эти ионы газа затем движутся по направлению к осадительному 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-Ю4 ионов в 1 мм3; 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.
438
Подвижность ионов и электронов зависит от вида газа и наличия частиц. Чистый азот, например, поглощает лишь незначительное количество электронов. Ток передается главным образом электронами, 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, но 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.
