![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Заряд частицы в электрическом поле
Если в газовую среду поместить электроды и подать на них напряжение от источника ЭДС, то под влиянием электрического поля некоторое количество находящихся в среде заряженных частиц двигается в этом поле. Вызванный движением частиц электрический ток очень мал. Этот ток существенно увеличится, если в газе возникнет ионизатор, обусловливающий резкое увеличение числа ионизованных частиц. Одним из таких ионизаторов может быть коронный разряд, возникающий в неоднородном электрическом поле. Такое поле имеет место в системе двух коаксиальных электродов, если их радиусы резко отличаются по значению. Причем диаметр внутреннего (коронирующего) электрода много меньше диаметра внешнего (осадительного).
напряжённость короны для цилиндрического коронирующего электрода определяем по формуле Пика:
где δ = 3,86P/T – относительная плотность воздуха (Р—давление, Па Т — температура, К); г0 – радиус коронирующего электрода. Уравнение ВАХ для любой системы электродов и для любой короны имеет вид io = сiU(U-U0), (18.5) где с – постоянная для данной системы электродов. Линейную плотность тока короны для системы электродов «коаксиальные цилиндры» определяем по формуле Таунсенда:
Дальнейшее увеличение напряжения между электродами приводит к пробою МЭП и переходу к искровому разряду (участок вг ), который в дальнейшем может трансформироваться в дуговой (правее точки г). Электрофильтры обычно работают в режиме, соответствующем активной короне (участок бв). Из рассмотренных соотношений следует, что распределение электрического поля внутри системы электродов и значение проходящего между ними тока зависят от свойств газа, его температуры и влажности. Напряженность электрического поля вдоль радиуса системы коаксиальных электродов в точке х от центра
здесь U—напряжение между электродами. Качественная картина такого распределения показана на рис. 18.2. Среда, подвергаемая электростатической очистке (двухфазная смесь — газ и твердые частицы, газ и капли жидкости и т. д.), пропускается через межэлектродный канал. При этом на твердую или жидкую фазу смеси воздействует электрическое поле.
Ионы оседают на поверхность частицы за счет следующих сил. Первая сила создается внешним электрическим полем, часть силовых линий которого пересекает поверхность частицы. Движущиеся по ним ионы сталкиваются с частицей и удерживаются на ее поверхности за счет сил зеркального отображения. Вторая сила обусловлена поляризацией частицы во
действует на частицы и ионы, движущиеся вблизи поверхности. Под ее воздействием еще некоторое количество ионов осядет на поверхности частицы. Четвертая сила обусловлена поглощающим действием поверхности частицы. Поэтому концентрация ионов вблизи частицы окажется меньше, чем вдали. Заряженная частица к тому же создает отталкивающее кулоновское поле, которое имеет максимальное значение вблизи ее поверхности. Вследствие наличия градиента концентрации возникает диффузия ионов к частице, стремящаяся выровнять концентрацию. В результате еще часть ионов сможет осесть на частице. Рассмотренные силы заставляют ион двигаться к поверхности частицы. Этому движению препятствует лишь одна сила — сила отталкивания между ионами, осевшими на частицу, и ионами, приближающимися к ее поверхности. Зарядка, очевидно, прекратится в тот момент, когда отталкивающая сила равна сумме всех притягивающих. Мгновенный заряд проводящей сферической частицы радиусом а в поле короны:
здесь е — заряд электрона; n —концентрация ионов; τ — время зарядки; k— подвижность иона. Предельный заряд проводящей частицы
Уравнение (18.7) определяет кинетику зарядки проводящей частицы в поле коронного разряда напряженностью Ек. При зарядке диэлектрических частиц в поле коронного разряда (в отличие от проводящих частиц) заряд может не распределиться на поверхности частицы по определенному закону, обеспечивающему отсутствие электрического поля внутри частицы. Плотность заряда на поверхности диэлектрической частицы определяется лишь количеством ионов, осевших в данной точке ее поверхности. Зарядка частицы продолжается до тех пор, пока к ней присоединяются ионы. С увеличением времени зарядки и числа осевших на частице ионов растет напряженность электрического поля, создаваемая заряжающейся частицей и направленная навстречу основному полю. В результате этого уменьшается скорость зарядки частицы за счет уменьшения скорости движения очередных ионов к частице. При равенстве напряженностей электрических полей, создаваемого заряженной частицей, и внешнего —частица перестанет заряжаться, поскольку на нее перестанут оседать новые ионы. В этот момент диэлектрическая частица имеет предельный заряд.
где Ез — напряженность электрического поля в той точке, где частица получает свой заряд, В/м.
|