Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Вольтамперная характеристика короны для чистого 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 30 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 лавинами, 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. При низкой напряженности поля, существующего рядом с этим электродом, они получают небольшое ускорение, поэтому в результате катодной бомбардировки происходит эмиссия малого числа электронов, и большая часть тока передается положительно заряженными ионами газа. Так как в зоне короны с высокой напряженностью поля происходит меньшее число ионизирующих столкновений, то наблюдается меньшее образование озона и оксидов азота, чем в зоне отрицательной короны.
Рис. Х-4. Характеристика отрицательной короны в некоторых газах [926]. •
439
2. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И ТОК КОРОНЫ
Напряженность электрического поля E (В/м) в любой точке определяется как градиент потенциала в этой точке. Если приложенное напряжение, или разность потенциалов между двумя-коаксиальными электродами, представляющими собой устройство, состоящее из электрода и трубки с радиусами соответственно Ri и i?2, обозначить V, то
р
V=\Edr (Х.1)
Ri
До образования короны в газе присутствует незначительное количество ионов, и в отсутствии какого-либо ионного тока напряженность поля при радиусе г выражается в виде интегрированной формы уравнения (Х.1):
V ¦= Er In (R2IR1) (Х.2)
или
E = C0Ir (Х.З)
где
Cf, = V/Іп (R2IR1) (Х.4)
•есть функция приложенного напряжения и геометрических размеров устройства электродов.
Из уравнения (Х.З) видно, что максимальное значение напряженности электрического поля наблюдается при наименьшем значении г, т. е. на поверхности электрода при радиусе /?ь
Для образования короны необходимо, чтобы на электроде произошел электрический пробой, поэтому максимальное значение напряженности электрического поля должно быть наибольшим экспериментально определяемым значением, что обусловливает примерно одинаковые значения напряженности электрического поля как для ,положительной, так и для отрицательной короны. Для воздуха в коаксиальных цилиндрах при температуре, равной 25 °С, критическая напряженность электрического поля, Ekp (в В/м) выражается следующим уравнением
Екр = 31-IO6(l + в’308.-) (Х.5)
кр Pa \ S(PlPs)R1 )
в то время как для параллельных электродов
mp / 0,301 \ ,г
^=3..,0.(1+-РДЩ-) <*¦*>
где Ri — радиус электрода, м; p/ps — относительная плотность воздуха; равная 1
при давлении 100 кПа (1 атм) и 25 °С или (2,95 Р)/Т при прочих условиях
{здесь P—атмосферное давление, кПа; T—абсолютная температура, К/* m — коэффициент неровности, равный единице для гладких электродов, 0,82
440
для обычной короны на электродах из многожильных скрученных проводов или P 92 — для электродов с шероховатой и грубой поверхностью.*
Уравнения (Х.5) и (Х.6) могут быть записаны в более общем виде
P л mP Г, . flg/Л. I -V 7V
кр ? p. I. + /(p/fc)*j J (
где Ag, Be — постоянные величины, перечисленные Робинсоном [697], Be- составляет 12,3-IO4 В/м-0-5.
Ниже приведены величины Ag для некоторых обычных газов:
Ag. 106 в/и Ag, 106 В/м Ag, 105 В/и Ае , 105 В/м
Воздух 35,5 CO2 45,5 N2 39,0 C2H5Br 98,0
H2 15,5 CO 26,2 Cl2 85,0 C3H7Br 155,0
He 4,0 C2H2 75,2 NH3 86,7 CH3I 75,0
Ar 7,2 C2H4 21,3 H2S 52,1 CH3OH 62,5
Kr 9,5 СзНб 87,2 SO2 67,2 C2H5OH 97,0
O2 29,1 CHsBr 97,0
Напряжение, которое необходимо приложить для возникновения короны, можно определить, подставив уравнения (Х.5) или (Х.6) в уравнение (Х.2):
то I 0,308 \
Vk-31«,(,+-J7==-) «,,„ад (Х.8)
где Vk — напряжение создания короны, кВ.
После создания короны наличие ионного пространственного заряда изменяет напряженность электрического поля в электрофильтре, и частицы пыли, находящиеся в электрофильтре во время работы, вызывают дополнительные трудности. Однако они могут быть учтены [160, 531, 704, 867, 948].
В присутствии ионного пространственного заряда распределение напряженности электрического поля выражается уравнением Пуассона для коаксиальных цилиндров [161]:
~Т"1г (Ег) = 4па (х-9>
где а — пространственный заряд на единицу объема (м3).
При наличии газа, а не частиц, он определяется с помощью величины і — ионного тока на единицу длины проводника. В этом случае ионный ток составляет (в А/м)
