Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
і = 2jirautE (X-10)
где Ui — ионная подвижность в единице поля, (В-с); uty,E — скорость ионов, м/с.
* Постоянные величины 30-IO5, 31-IO5 и 0,308, приведенные в уравнениях (Х.5) и (Х.6), основаны на экспериментальных данных и часто встречаются в-научной литературе. Величины, выведенные из уравнения (Х.7) следует применять для газов, но не для воздуха.
44t
После преобразования уравнения (Х.9) и подстановки в уравнение (Х.8) получаем
-^г+4-і|г=0 <*¦»>
После интегрирования с использованием граничных условий: г=Ri при E=Ecp — критической напряженности электрического поля для создания короны, получаем:
(^т+!г№}‘)
В уравнении (Х.З) значение Co может быть заменено RiEk-, для нулевого ионного тока уравнение (Х.11) можно привести к уравнению (Х.З). Другой важный случай рассматривается для большого тока і при Rz^Ri- Получаем уравнение
Е = УШі (X. 13)
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 (конструктивно представляющих собой электрод в трубке). Это уравнение экспериментально подтверждено измерениями Потенье и Моро — Aho [626].
Робинсон [697] указывает, что в уравнении (Х.12) серьезно недооценивается электрическое поле при относительно малых разрядных токах, применяемых в промышленности. При больших то-, ках, 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
E = VmiulW (X. 14)
где L — расстояние между электродом и пластиной; W — расстояние между электродами.
Когда электроды отставлены примерно так же друг от друга, что и пластины (W=2L), то
E = УАЦщ (Х.15)
Ионная подвижность [в м2/(В-с)] может быть рассчитана из кинематической теории газов [948]
Ui= ~Є~ f (Mt (Х.16)
рumsab
где е — заряд на ионе, Кл; р — плотность газа, р=PM'IkT; (закон идеального
газа); P — давление газа; й — средняя молекулярная скорость газа, 5е
*=y8kTlnMr или u=ySRTlnM; M — молекулярный вес; NI'— масса молекулы;
442
k — постоянная Больцмана; T — абсолютная температура; ал в — сумма радиусов носителя заряда и молекулы газа; }(М)—функция М, где М=тЦМ'+т), т — масса носителя заряда (т. е. заряженных ионов).
Ниже приведены значения /(M) для некоторых систем газ—ион:
M f (M)
Свободный электрон в азоте . . . . 2-IO-5 284,3
Мономолекулярные иоиы.................0,5 1,38
Ионы нормальных газов................. 0,9 0,837
Грубые частицы........................1,0 0,75
Путем подстановки значений плотности газа и средней скорости молекул уравнение (Х.16) 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:
с/(M) , f kT
щ = та" (ХЛ7>
Хотя расчетная подвижность ионов при использовании данного метода является надежным критерием, необходимо пользоваться значениями подвижности ионов, определяемыми опытным путем, если они есть. В табл. X-I 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 неприсое-диняющихся газов, отрицательная подвижность которых представляет собой подвижность электронов.
Для того, чтобы величины из табл. X-I можно было применить для температур T (по Кельвину) и давлений P (кПа), их нужно умножить на коэффициент 0,365 TI Р.
ТАБЛИЦА X-I
Подвижность единично заряженных ионов в исходных газах при О С и 100 кПа [697] [в IOi мУ(В-с)]
Газ - + Газ - +
Воздух (сухой) 2,1 1,36 C2H4 0,83 0,78
N2 • 1,8 CO 1,14 1,10
S2 2,6 2,2 CO2 0,98 0,84
H2 * 12,3 (Hg) H2O (IOO0C) 0,96 1,1
Cl2 0,74 0,74 HCl 0,62 0,53
SO2 0,41 0,41 NH3 0,66 0,56
N2O 0,90 0,82 H2S 0,56 0,62
* В чистом газе электроны не присоединяются.
443
Когда частицы и ионы газа находятся в пространстве между высоковольтным и заземленным электродами, значение пространственного заряда в уравнении (Х.9) следует преобразовать
J___Ё_/р,4 _ / заряд на \ , / заряд на \ lqv
г ' dr ' ^ \ ионах газа ) \ частицах J < • /
Если предположить, что заряд на частицах представляет собой предельный заряд, полученный в результате бомбардировочной зарядки [уравнение (Х.31)}, данное уравнение примет следующий вид
Id 2і ( ЗЄ v» d2 \
ЕЬ-\ <Х18а>
где d — диаметр частиц, А — площадь поверхности всех частиц в единице объ-1 «ма, равная я2гі2.
Подставляя А и интегрируя уравнение (Х.18), получаем:
К І 6?Аг \ і Г2(€ + 2) /€ + 2 Vl
E — Г2 exP ^ ^_j_ 2 ) «f [ 3?4г + (з?Лг)] (X. 19)
