DIY čistička vzduchu z autofiltra. Vyrobte si vlastnú čističku vzduchu. Zvlhčovanie vzduchu v byte sami

Obyvatelia veľkých miest sa stretávajú s problémom vysokej úrovne rôznych škodlivín v ovzduší. V domácnosti sa hromadí prach, špina a objavujú sa patogénne organizmy. To vedie k vzniku rôznych alergických ochorení, húb na interiérových predmetoch a iným negatívnym dôsledkom. Vetranie nemôže vyriešiť všetky problémy. Preto sa v predaji objavili špeciálne zariadenia, ktoré môžu výrazne zlepšiť vnútornú mikroklímu.

Ak chcete ušetriť, môžete DIY čistička vzduchu. Ak k svojej práci zaujmete zodpovedný prístup, budete môcť vyrábať zariadenia so zlepšenými výkonnostnými charakteristikami.

Princíp fungovania

Vytváranie DIY čistička vzduchu pre domácnosť, je potrebné vyhodnotiť mikroklimatické podmienky v interiéri. Dnes existujú rôzne zariadenia, ktoré eliminujú prach, vlákna, alergény, nepríjemné pachy (napríklad tabakový dym), ale aj chemikálie.

Vzduch v miestnosti prechádza cez zariadenie. Kontaminanty v ňom obsiahnuté sa usadzujú na špeciálnych filtroch Dnes je v predaji široký výber HEPA filtrov, plazmových, uhlíkových a ionizačných zariadení. Existujú aj fotokatalytické zariadenia a práčky vzduchu.

Náklady na takéto zariadenia sú pomerne vysoké a dizajn je niekedy taký primitívny, že domáce filtre sú efektívnejšie. Preto sa mnohí majitelia bytov a domov rozhodnú zostaviť si čističku sami.

Typ prostredia

Vytváranie DIY čistička vzduchu do bytu, najprv by ste mali určiť, aká úroveň vlhkosti existuje v miestnosti. Na tento účel je lepšie použiť špeciálne zariadenie. Vlhkosť by mala byť medzi 30 a 75%. Ak indikátor nespadá do určeného rozsahu, ľudia žijúci v byte alebo dome môžu mať zdravotné problémy.

Ak je vzduch príliš suchý, filter musí mať zvlhčovaciu kapacitu. Nazýva sa aj umývadlom. V tomto prípade sa používa metóda odparovania studenej vody. Vnútorná mikroklíma je normalizovaná. Zároveň sa z ovzdušia odstránia škodliviny a alergény.

Ak je vlhkosť v miestnosti viac ako 60%, budete potrebovať zariadenie, ktoré vo svojom dizajne nebude používať vodu. Zariadenie naopak odstráni vysokú vlhkosť.

Ak potrebujete rýchlo odstrániť cigaretový dym a chemikálie vznášajúce sa vo vzduchu v miestnosti, mali by ste použiť uhlíkový filter.

Čistič do suchého prostredia

Berúc do úvahy ako si to vyrobiť sami, mali by ste začať s kategóriou zariadení nazývaných drezy. Počas vykurovacej sezóny sa zvyšuje riziko suchého vzduchu. K rýchlej strate vlhkosti prispievajú radiátory, konvektory, kachlové kúrenie a pod. Preto by sa malo používať zariadenie, ako je umývačka filtra.

Na vytvorenie tohto zariadenia si budete musieť pripraviť priestrannú plastovú nádobu, chladič počítača alebo malý ventilátor a destilovanú vodu. Systém bude fungovať zo siete. Preto si budete musieť pripraviť napájanie ventilátora.

Na veku nádoby je vyrezaný otvor pre chladič. Mala by byť zaistená skrutkami. Dizajn musí byť spoľahlivý. Ak chladič spadne do vody, dôjde ku skratu. Na vrchu nádoby by sa malo urobiť niekoľko otvorov. Voda sa naleje do panvice tak, aby bol od ventilátora aspoň 3 cm Elektrický obvod je zostavený a pripojený k sieti. Zariadenie bude absorbovať nečistoty vo vzduchu, vďaka čomu bude čistejšie.

Čistič mokrého prostredia

Pri vytváraní môžete použiť vodu ako absorbent. Tento prístup bol diskutovaný vyššie. Tento prístup však nie je vhodný pre miestnosti s vlhkosťou nad 60 %. Použitie vody v tomto prípade bude nevhodné. Vo vlhkej mikroklíme sa tvoria huby a patogénne mikroorganizmy. Preto by mal byť takýto vzduch naopak vysušený.

V tomto prípade môže byť filtračným prvkom soľ.

Dobre absorbuje prebytočnú vlhkosť. Ak je povrch stolovej soli pokrytý poréznym materiálom, takéto zariadenie bude schopné vyčistiť miestnosť od prachu.

Konštrukcia takéhoto filtra tiež predpokladá prítomnosť ventilátora s nízkou rýchlosťou lopatiek. Na bokoch nádoby sú vytvorené dva otvory. V jednom z nich je nainštalovaný ventilátor. Druhá by mala byť umiestnená na opačnej strane o niečo nižšie a mala by mať menšiu veľkosť. Je pokrytá poréznym materiálom (môže to byť gáza). Soľ sa naleje do nádoby tak, aby úplne zakryla spodný otvor pokrytý gázou. Soľ by sa nemala dostať k ventilátoru.

Princíp fungovania

Vytváranie DIY čistička vzduchu suchý typ, mali by ste zvoliť modely ventilátorov s nízkym výkonom. V opačnom prípade bude soľ pozastavená. Narazí na vnútorné povrchy a vytvorí hluk.

Vzduch bude nasávaný ventilátorom a prejde cez soľ. Usadí sa na ňom aj prach. Do životného prostredia sa uvoľnia sodné a chloridové ióny. To pomôže odstrániť patogény a huby.

Uhlíkový filter

Ak potrebujete zbierať DIY čistička vzduchu na dym, hlavnou účinnou látkou by malo byť uhlie. Je schopný eliminovať silné, nepríjemné pachy v miestnosti. Používa sa spolu s ventilátorom (vyberá sa podľa rozmerov miestnosti).

Na výrobu tela si môžete vziať plastové rúry s priemerom 200 a 150 mm. Dĺžka a veľkosť sú orezané. Vo vnútornej rúre sa vytvoria otvory pomocou vŕtačky a vrtáka (15 mm). Vŕtačka sa môže počas procesu otupiť.

Vo vonkajšom potrubí sú tiež vytvorené otvory s priemerom 30 mm. Vzdialenosť medzi nimi by mala byť 5 mm. Veľká rúra je pokrytá agrovláknom. Ďalej je obalená maliarskou sieťou a upnutá svorkami. Vyčnievajúce agrovlákno je potrebné orezať čepeľou. Rovnaký postup sa vykonáva aj s vnútornou rúrou, ale najprv je potrebné nasadiť maliarsku sieť a na ňu agrofibre. Okraje by mali byť ošetrené hliníkovou páskou.

Kruhy, ktoré zostanú po vŕtaní, sú inštalované v zástrčke. Jedna rúra sa vloží do druhej. Vnútri sa naleje uhlie. Konštrukcia je umiestnená na ventilátore.

Po zvážení, ako to urobiť DIY čistička vzduchu, každý môže robiť všetku prácu rýchlo a efektívne.

Vzduch v moderných bytových domoch nie je čistý, obsahuje veľa rôznych častíc: prach, mikroorganizmy, baktérie, chlpy domácich zvierat, častice oblečenia atď. To je škodlivé pre ľudské zdravie. Škodliviny musia byť odstránené zo vzduchu. K tomu nie je potrebné kupovať drahé inštalácie. Čističku vzduchu si môžete zostaviť vlastnými rukami. Takéto zariadenie bude lacné, jednoduché a efektívne.

Typy čistiacich prostriedkov

Na základe typu použitej metódy čistenia vzduchu možno zariadenia rozdeliť do 2 typov:

1. Určené pre miestnosti so suchým vzduchom.
2. Vhodné do miestností s vlhkým vzduchom.

V prvom prípade sa ako filter používa voda. V dôsledku jeho odparovania sa dodatočne . Preto sa neodporúča používať takéto zariadenie vo vlhkých miestnostiach - vlhkosť vzduchu sa len zvýši.

Druhý typ zariadenia používa absorbent, ako je jednoduchá kuchynská soľ. Táto látka je hygroskopická, čo znamená, že absorbuje vlhkosť z prostredia. Preto pri použití tohto typu čističky bude vzduch vysušený.

Skôr ako začnete s montážou čističky, musíte. Za optimálnu úroveň sa považuje 40 až 60 %. Ak je tento indikátor nižší, potom musí byť vzduch zvlhčený, ak je vyšší, musí byť vysušený.

Takže používanie čističky nielenže odstráni škodliviny zo vzduchu, ale pomôže aj spríjemniť vnútornú mikroklímu pre jej obyvateľov.

Postupná výroba čističky vzduchu

Postup prác:

1. Vo veku musíte vyrezať otvor pre nádobu, aby zodpovedala veľkosti chladiča. Ventilátor musí byť tesný.
2. Zaistite chladič. Môžete použiť skrutky vhodnej veľkosti alebo špeciálne lepidlo. Ventilátor musí byť starostlivo zaistený, inak môže spadnúť do vody, čo povedie ku skratu a poruche.
3. Do nádoby nalejte vodu tak, aby sa nedostala do chladiča. Z bezpečnostných dôvodov by malo na ventilátore zostať 3–5 cm, čím sa eliminuje riziko vniknutia vody na kontakty zariadenia.
4. Nádobu zatvorte vekom s ventilátorom.
5. Pripojte chladič k zdroju napájania. Pri výbere je potrebné zvážiť, na aké napätie je určený: 12-voltový ventilátor nemožno priamo pripojiť k domácej zásuvke.
6. Správne zostavená čistička bude fungovať ihneď po zapnutí. Môžete tiež vyrobiť zariadenie, ktoré automaticky reguluje dobu prevádzky ventilátora. Ale to je na žiadosť používateľov.

Zariadenie by ste nemali nechávať stále zapnuté, pretože to môže viesť k nadmernému zvlhčovaniu vzduchu. Voda v nádobe sa musí pravidelne meniť alebo dopĺňať, keď sa vyparuje. Na sledovanie hladiny vody a stupňa znečistenia je lepšie použiť priehľadnú plastovú nádobu.

Postupná výroba čističky

Pokyny na zostavenie čističky budú nasledovné:

1. V nádobe musíte vyrezať 2 otvory na stenách oproti sebe, ale na rôznych úrovniach. Otvor pre ventilátor by mal byť vyššie. Druhá, umiestnená na protiľahlej stene, je nižšia a má menší priemer.
2. Zaistite ventilátor na určené miesto.
3. Vytvorte filter z porézneho materiálu o niečo väčšieho ako druhý otvor. Môžete napríklad zabaliť vatu alebo penovú gumu do niekoľkých vrstiev zloženej gázy.
4. Filter zaistite lepidlom alebo páskou.
5. Do nádoby nasypte soľ tak, aby zakrývala otvor s filtrom, ale nedosahovala k ventilátoru.
6. Pripojte ventilátor k zdroju napájania a zapnite zariadenie pri nízkej rýchlosti. V opačnom prípade budú kryštály klepať na nádobu a vytvárať tak neustály nepríjemný hluk.

Keď sa zašpiní, budete musieť vymeniť porézny filter. Soľ, ktorá absorbuje vlhkosť, zhustne a upeče. Bude sa tiež musieť pravidelne meniť.

Čističku vzduchu zvládne zostaviť vlastnými rukami takmer každý. To si nevyžaduje špeciálne znalosti alebo zručnosti. Toto je veľmi jednoduché a užitočné zariadenie.

Bohužiaľ, vzduch v našich domácnostiach nemožno nazvať dokonalým. Navyše je vonku oveľa čistejšie, pretože je čistené slnkom a prirodzenou ionizáciou, fúkané vetrom a zvlhčované dažďom. Vieme si však doma vytvoriť také podmienky na prečistenie vzduchu? Samotné vetranie a vysávanie nebude stačiť: nie sú schopné zničiť prach a produkty rozkladu: oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, čpavok a oveľa viac. Samozrejme, existuje riešenie - kúpte si takéto zariadenie na čistenie vzduchu. Ak hovoríme o tom, ako funguje čistička vzduchu, potom je všetko jednoduché. Vzduch v miestnosti prechádza zariadením a na jeho filtroch sa usadzuje prach, alergény, vlákna, tabakový dym a chemikálie. Teraz výrobcovia ponúkajú rôzne zariadenia: s uhlíkovým alebo HEPA filtrom, plazmové, ionizačné, fotokatalytické a vzduchové práčky.

Povedzme hneď, že náklady na takéto zariadenie nie sú nízke. A okrem toho, rozhodnúť sa, ktorý je najlepší, nie je také jednoduché. Preto, ak máte šikovné ruky, odporúčame vám vytvoriť si zariadenie sami.

Ako postupovať

Navrhovaná čistička vzduchu je čistička vzduchu, kde voda pôsobí ako filter, ktorý čistí vzduch od alergénov, prachu a nečistôt. Vďaka tomu sa vzduch nielen čistí, ale aj zvlhčuje. Voda je navyše najlacnejším filtrom.

Každý dom má obrovské množstvo „generátorov“ domáceho prachu, medzi ktorými je na prvom mieste samotná osoba, čalúnený nábytok, knihy a plyšové hračky. A nech si človek vymyslí čokoľvek, prach sa stále produkuje a nedá sa s tým nič robiť.

V procese „technologickej revolúcie“ a napĺňania našich domovov elektrospotrebičmi sme si začali všímať, že niektoré elektrospotrebiče majú tendenciu priťahovať prach. Vedci skúmali túto vlastnosť a vyvinuli elektrostatický čistič vzduchu. Toto pomerne jednoduché a efektívne zariadenie sa stalo veľmi populárnym na celom svete a bude sa o ňom diskutovať v tejto publikácii.

Princíp činnosti a konštrukcia čističky

Princíp činnosti elektrostatickej čističky vzduchu je pomerne jednoduchý: na elektróde sa vytvorí korónový náboj, ktorý produkuje ióny s určitým nábojom. Nabité ióny sa začnú pohybovať smerom k opačne nabitej elektróde, pričom počas cesty zachytávajú molekuly vzduchu, prach, baktérie atď. Potom sa všetky nabité ióny a nečistoty usadia na elektróde a vyčistený vzduch prúdi späť do elektródy. miestnosť.

Štrukturálne takéto čistiace prostriedky pozostávajú z:

• Puzdro, v ktorom sú otvory pre prívod znečisteného vzduchu a výstup vyčisteného vzduchu.
• Filter, kazeta alebo kazeta, v ktorej vzduch podlieha ionizácii, keď je vystavený poľu vysokého napätia.
• Zberač prachu obsahujúci elektródy s opačným nábojom.
• Riadiace dosky a napájanie.

Niektoré modely elektrostatických čističov vzduchu obsahujú ventilátor na zlepšenie výkonu a na cirkuláciu vzduchovej zmesi cez ďalšie filtračné stupne, ak sú k dispozícii.

Výhody a nevýhody

Hlavnou výhodou takýchto čističiek vzduchu je účinnosť čistenia vzduchových hmôt od nečistôt s veľkosťou menšou ako 1 mikrometer, pri minimálnej spotrebe energie. Výkon domácich elektrostatických čističiek vzduchu zriedka presahuje 25-45 W. Okrem toho ďalším dôležitým faktorom, ktorý podporuje používanie takýchto čističiek, je skutočnosť, že elektrostatický filter nie je potrebné vymieňať: z času na čas ho treba vybrať a umyť v teplej vode. Čistička vzduchu bez vymeniteľných filtrov výrazne znižuje prevádzkové náklady. Ak model čističky nie je vybavený ventilátorom, tak nemá žiadne pohyblivé časti, čo znamená, že je úplne tichý. To je ďalšie veľké plus pre elektrostatické čističe.

Teraz trochu o nevýhodách. Prečo nie veľa – veď je ich naozaj len jeden, no dosť vážny. Počas prevádzky takéto zariadenie produkuje nielen ióny s určitým znakom náboja, ale aj ozón, ktorý je silným oxidačným činidlom.

Tento plyn v nízkej koncentrácii má úžasné dezinfekčné vlastnosti. Nekontrolovaná premena kyslíka na ozón môže viesť k dosť vážnym následkom. Ozón má najškodlivejšie účinky na:

• Ľudské dýchacie orgány.
• Vlastnosti cholesterolu, ktoré mu dávajú nerozpustné formy.
• Na ľudský reprodukčný systém, zabíjanie mužských reprodukčných buniek a zabránenie ich tvorbe.

U nás je ozón klasifikovaný ako škodlivá látka s najvyššou triedou nebezpečnosti. Najvyššia prípustná koncentrácia obsahu ozónu v ovzduší pre obývané oblasti je 0,03 mg/m 3 .

Pravidlá pre výber elektrostatickej čističky vzduchu



Vzhľadom na pomerne vysoké náklady na toto zariadenie sa mnohí naši krajania pýtajú na otázku, ako to urobiť vlastnými rukami. Samozrejme, môžete si vyrobiť elektrostatický čistič vzduchu vlastnými rukami a nie je v tom nič zložité: ak sa trochu pohrabete, na internete nájdete veľa schém, pokynov a dokonca aj kníh. (Jeden z nich sa nazýva „Domáca prax“, vydanie 7)

Napriek vysokému napätiu sa môžete vyhnúť úrazu elektrickým prúdom dodržiavaním základných bezpečnostných opatrení. Ale kontrolovať produkciu ozónu doma je veľmi ťažké alebo dokonca prakticky nemožné. Kvôli vysokej toxicite ozónu neodporúčame montáž elektrostatickej čističky vzduchu svojpomocne.

Ak výrobca poskytuje údaje o emisiách ozónu, nemali by ste venovať pozornosť takejto čističke, bez ohľadu na to, aké atraktívne sú náklady.

Pre PM2,5 je priemerná ročná koncentrácia 10 µg/m3 a priemerná denná koncentrácia je 25 µg/m3. prekročenie priemerných ročných PM10 20 µg/m3.m a priemerných denných 50 µg/m3.m) zvyšuje riziko ochorení dýchacích ciest, ochorení srdcovo-cievneho systému a niektorých druhov rakoviny, znečistenie je už zaradené medzi karcinogény 1. skupiny; Vysoko toxické častice (obsahujúce olovo, kadmium, arzén, berýlium, telúr atď., ako aj rádioaktívne zlúčeniny) predstavujú nebezpečenstvo už pri nízkych koncentráciách.

Najjednoduchším krokom k zníženiu negatívneho vplyvu prachu na organizmus je inštalácia efektívnej čističky vzduchu do priestoru na spanie, kde človek trávi asi tretinu svojho času.

Zdroje prachu

Hlavnými prirodzenými dodávateľmi prachu sú sopečné erupcie, oceán (vyparovanie postreku), prírodné požiare, erózia pôdy (napríklad prachové búrky: Zabol, Irak), zemetrasenia a rôzne kolapsy pôdy, peľ rastlín, spóry húb, procesy rozkladu biomasy, atď.

Antropogénne zdroje zahŕňajú procesy fosílneho spaľovania (energetika a priemysel), prepravu krehkých/sypkých materiálov a nakladacie práce(pozri prístav "Vostochnyj" Nakhodka, prístav "Vanino" Chabarovská oblasť), drvenie materiálov (ťažba, výroba stavebných materiálov, poľnohospodársky priemysel), mechanické spracovanie, chemické procesy, tepelné operácie (zváranie, tavenie), prevádzka vozidiel (výfuk od spaľovacích motorov, oderu pneumatík a povrchu vozoviek).

Prítomnosť prachových častíc v priestoroch je spôsobená nasávaním znečisteného vonkajšieho vzduchu, ako aj prítomnosťou vnútorných zdrojov: ničenie materiálov (oblečenie, bielizeň, koberce, nábytok, stavebné materiály, knihy), varenie, ľudská činnosť (častice epidermis, vlasov), plesne, prach z domácich roztočov atď.

Cenovo dostupné čističky vzduchu

Na zníženie koncentrácie prachových častíc (vrátane tých najnebezpečnejších - s veľkosťou menšou ako 10 mikrónov) sú k dispozícii domáce spotrebiče, ktoré fungujú na nasledujúcich princípoch:

• mechanická filtrácia;
• ionizácia vzduchu;
• elektrostatické vylučovanie (elektrické odlučovače).

Mechanická filtračná metóda je najbežnejšia. Princípy zachytávania častíc týmito filtrami tu už boli popísané. Na zachytávanie jemných pevných častíc sa používajú vysoko účinné (viac ako 85 %) vláknité filtračné prvky (normy EPA, HEPA). Takéto zariadenia robia svoju prácu dobre, ale majú aj niektoré nevýhody:

• vysoký hydraulický odpor filtračného prvku;
• potreba častej výmeny drahého filtračného prvku.

Kvôli vysokej odolnosti sú vývojári takýchto čističiek nútení zabezpečiť veľkú plochu filtračného prvku, použiť výkonné, ale nízkohlučné ventilátory a zbaviť sa medzier v tele zariadenia (keďže aj malý únik vzduchu obíde filtračný prvok výrazne znižuje účinnosť čistenia zariadenia).

Ionizátor vzduchu počas prevádzky elektricky nabíja prachové častice suspendované vo vzduchu v miestnosti, vďaka čomu sa tieto pod vplyvom elektrických síl usadzujú na podlahe, stenách, strope alebo predmetoch v miestnosti. Častice zostávajú v miestnosti a môžu sa suspendovať, takže roztok sa nezdá byť uspokojivý. Prístroj navyše výrazne mení iónové zloženie vzduchu, pričom vplyv takéhoto vzduchu na ľudí nie je v súčasnosti dostatočne preskúmaný.

Činnosť elektrostatického čističa je založená na rovnakom princípe: častice vstupujúce do zariadenia sú najskôr elektricky nabité, potom priťahované elektrickými silami k špeciálnym platniam nabitým opačným nábojom (to všetko sa deje vo vnútri zariadenia). Keď sa na platniach nahromadí vrstva prachu, vykoná sa čistenie. Tieto čističe majú vysokú účinnosť (viac ako 80%) pri zachytávaní častíc rôznych veľkostí, nízky hydraulický odpor a nevyžadujú pravidelnú výmenu spotrebného materiálu. Existujú aj nevýhody: produkcia určitého množstva toxických plynov (ozón, oxidy dusíka), zložitá konštrukcia (elektródové zostavy, vysokonapäťové napájanie), potreba pravidelného čistenia zberných dosiek.

Požiadavky na čističku vzduchu

Pri použití recirkulačnej čističky vzduchu (takáto čistička nasáva vzduch z miestnosti, filtruje ho a potom ho vracia späť do miestnosti) musia byť charakteristiky zariadenia (účinnosť jedného priechodu, objemová produktivita) a objem cieľovej miestnosti vziať do úvahy, inak môže byť zariadenie nepoužiteľné. Americká organizácia AHAM pre tieto účely vyvinula indikátor CADR, ktorý zohľadňuje účinnosť jednoprechodového čistenia a objemovú produktivitu čističky, ako aj metódu výpočtu požadovaného CADR pre danú miestnosť. Už tu je dobrý popis tohto ukazovateľa. AHAM odporúča používať čističku s hodnotou CADR väčšou alebo rovnou päťnásobku výmeny objemu miestnosti za hodinu. Napríklad pre miestnosť s rozlohou 20 metrov štvorcových a výškou stropu 2,5 m by mala byť CADR 20 * 2,5 * 5 = 250 metrov kubických za hodinu (alebo 147 CFM) alebo viac.

Čistička by tiež počas prevádzky nemala vytvárať škodlivé faktory: prekračovanie prípustnej hladiny hluku, prekračovanie prípustných koncentrácií škodlivých plynov (v prípade použitia elektrického odlučovača).

Rovnomerné elektrické pole

Z kurzu fyziky si pamätáme, že v blízkosti telesa s elektrickým nábojom vzniká elektrické pole.

Silovou charakteristikou poľa je intenzita E [Volt/m alebo kV/cm]. Intenzita elektrického poľa je vektorová veličina (má smer). Je zvykom graficky znázorňovať napätie pomocou siločiar (dotyčnice k bodom siločiar sa zhodujú so smerom vektora napätia v týchto bodoch), veľkosť napätia je charakterizovaná hustotou týchto čiar (čím je hustejšia sú čiary umiestnené, tým väčšia je hodnota napätia v tejto oblasti).

Zoberme si najjednoduchší systém elektród, ktorý pozostáva z dvoch rovnobežných kovových dosiek umiestnených vo vzdialenosti L od seba, na dosky sa aplikuje potenciálny rozdiel napätia U zo zdroja vysokého napätia:

L = 11 mm = 1,1 cm;
U = 11 kV (kilovolt; 1 kilovolt = 1 000 voltov);

Na obrázku je znázornené približné umiestnenie elektrických vedení. Hustota čiar ukazuje, že vo väčšine priestoru medzi elektródami (s výnimkou oblasti pri okrajoch dosiek) má napätie rovnakú hodnotu. Takéto rovnomerné elektrické pole sa nazýva homogénne . Hodnota napätia v priestore medzi doskami pre tento elektródový systém sa dá vypočítať z jednoduchej rovnice:

To znamená, že pri napätí 11 kV bude napätie 10 kV/cm. Za týchto podmienok je atmosférický vzduch vypĺňajúci priestor medzi doskami elektrický izolátor (dielektrikum), to znamená, že nevedie elektrický prúd, takže v systéme elektród nebude prúdiť žiadny prúd. Overme si to v praxi.

V skutočnosti vzduch vedie veľmi malý prúd.

V atmosférickom vzduchu je vždy malé množstvo voľných nosičov náboja - elektrónov a iónov, ktoré vznikajú vplyvom vonkajších prírodných faktorov - napríklad žiarenia pozadia a UV žiarenia. Koncentrácia týchto nábojov je veľmi nízka, takže prúdová hustota je veľmi malá.

Vybavenie na experimenty

Na vykonávanie malých praktických experimentov bude použitý zdroj vysokého napätia (HVS), systém skúšobných elektród a „merací stojan“.
Elektródový systém možno zostaviť v jednej z troch možností: „dve paralelné dosky“, „drôtená doska“ alebo „doštička so zubami“:

Medzielektródová vzdialenosť pre všetky možnosti je rovnaká a je 11 mm.

Stojan sa skladá z meracích prístrojov:

• voltmeter 50 kV (mikroampérmeter Pa3 pri 50 μA s prídavným odporom R1 1 GΩ; údaj 1 μA zodpovedá 1 kV);
• mikroampérmeter Pa2 pri 50 μA;
• miliampérmeter Pa1 pri 1mA.

elektrická schéma:

Pri vysokom napätí začnú zrazu niektoré nevodivé materiály viesť prúd (napríklad nábytok), preto je všetko namontované na doske z plexiskla. Tento neporiadok vyzerá takto:

Samozrejme, presnosť meraní s takýmto zariadením nie je veľmi žiaduca, ale na pozorovanie všeobecných vzorov by to malo stačiť (lepšie ako nič!). S úvodmi sme skončili, poďme na vec.

Experiment č. 1

Dve paralelné dosky, rovnomerné elektrické pole;

L = 11 mm = 1,1 cm;
U = 11…22 kV.

Údaje z mikroampérmetra ukazujú, že v skutočnosti neexistuje žiadny elektrický prúd. Nič sa nezmenilo pri napätí 22 kV a ani pri 25 kV (maximum pre môj vysokonapäťový zdroj).

U, kV	E, kV/cm	I, uA
0	0	0
11	10	0
22	20	0
25	22.72	0

Elektrické prerušenie vzduchovej medzery

Silné elektrické pole môže premeniť vzduchovú medzeru na elektrický vodič - na to je potrebné, aby jeho napätie v medzere prekročilo určitú kritickú (rozpadovú) hodnotu. Keď sa to stane, vo vzduchu začnú prebiehať ionizačné procesy s vysokou intenzitou: hlavne nárazová ionizácia A fotoionizácia, čo vedie k lavínovitému nárastu počtu voľných nosičov náboja – iónov a elektrónov. V určitom okamihu sa vytvorí vodivý kanál (naplnený nosičmi náboja), ktorý zakryje medzielektródovú medzeru, cez ktorú začne pretekať prúd (tento jav sa nazýva elektrický prieraz alebo výboj). V zóne ionizačných procesov prebiehajú chemické reakcie (vrátane disociácie molekúl, ktoré tvoria vzduch), čo vedie k produkcii určitého množstva toxických plynov (ozón, oxidy dusíka).

Ionizačné procesy

Nárazová ionizácia

Voľné elektróny a ióny rôznych znakov, vždy v malých množstvách prítomné v atmosférickom vzduchu, sa vplyvom elektrického poľa budú rútiť v smere elektródy s opačnou polaritou (elektróny a záporné ióny - ku kladným, kladné - k záporným ). Niektoré z nich sa po ceste zrazia s atómami a molekulami vzduchu. Ak sa ukáže, že kinetická energia pohybujúcich sa elektrónov/iónov je dostatočná (a je vyššia, tým vyššia je sila poľa), potom pri zrážkach dochádza k vyrazeniu elektrónov z neutrálnych atómov, v dôsledku čoho vznikajú nové voľné elektróny a kladné ióny. tvorené. Na druhej strane, nové elektróny a ióny budú tiež urýchlené elektrickým poľom a niektoré z nich budú schopné takto ionizovať ďalšie atómy a molekuly. Takže počet iónov a elektrónov v medzielektródovom priestore sa začne zvyšovať ako lavína.

Fotoionizácia

Atómy alebo molekuly, ktoré počas zrážky dostali nedostatočné množstvo energie na ionizáciu, ju vyžarujú vo forme fotónov (atóm/molekula má tendenciu vrátiť sa do predchádzajúceho stabilného energetického stavu). Fotóny môžu byť absorbované atómom alebo molekulou, čo môže viesť aj k ionizácii (ak je energia fotónu dostatočná na odstránenie elektrónu).

Pre paralelné dosky v atmosférickom vzduchu možno kritickú hodnotu intenzity elektrického poľa vypočítať z rovnice:

Pre uvažovaný elektródový systém je kritické napätie (za normálnych atmosférických podmienok) približne 30,6 kV/cm a prierazné napätie je 33,6 kV. Bohužiaľ, môj vysokonapäťový zdroj nedokáže vyprodukovať viac ako 25 kV, takže na pozorovanie elektrického rozpadu vzduchu som musel zmenšiť medzielektródovú vzdialenosť na 0,7 cm (kritické napätie 32,1 kV/cm; prierazné napätie 22,5 kV).

Experiment č. 2

Pozorovanie elektrického rozpadu vzduchovej medzery. Budeme zvyšovať potenciálny rozdiel aplikovaný na elektródy, kým nedôjde k elektrickému rozpadu.

L = 7 mm = 0,7 cm;
U = 14…25 kV.

Pri napätí 21,5 kV bolo pozorované rozbitie medzery vo forme iskrového výboja. Výboj vydával svetlo a zvuk (zvuk cvakania) a ručičky merača prúdu sa vychýlili (čo znamená, že tiekol elektrický prúd). Zároveň bol vo vzduchu cítiť zápach ozónu (rovnaký zápach vzniká napríklad pri prevádzke UV lámp pri kremennej úprave izieb v nemocniciach).

Charakteristika prúdového napätia:

U, kV	E, kV/cm	I, uA
0	0	0
14	20	0
21	30	0
21.5	30.71	rozpad

Nerovnomerné elektrické pole

Nahraďte kladnú doskovú elektródu v elektródovom systéme tenkou drôtenou elektródou s priemerom 0,1 mm (t.j. R1 = 0,05 mm), tiež umiestnenou rovnobežne so zápornou doskou. V tomto prípade v priestore medzielektródovej medzery, v prítomnosti rozdielu potenciálov, a heterogénne elektrické pole: čím bližšie je bod v priestore k drôtovej elektróde, tým vyššia je hodnota intenzity elektrického poľa. Na obrázku nižšie je približný obraz distribúcie:

Kvôli prehľadnosti si môžete vytvoriť presnejší obraz o rozdelení napätia - je to jednoduchšie urobiť pre ekvivalentný elektródový systém, kde je dosková elektróda nahradená rúrkovou elektródou umiestnenou koaxiálne s výbojovou elektródou:

Pre tento elektródový systém možno hodnoty napätia v bodoch medzielektródového priestoru určiť z jednoduchej rovnice:

Obrázok nižšie zobrazuje vypočítaný obrázok pre hodnoty:

R1 = 0,05 mm = 0,005 cm;
R2 = 11 mm = 1,1 cm;
U = 5 kV;

Čiary charakterizujú hodnotu napätia v danej vzdialenosti; hodnoty susedných vedení sa líšia o 1 kV/cm.

Z distribučného obrázku je zrejmé, že vo väčšine medzielektródového priestoru sa napätie mení nepatrne a v blízkosti drôtovej elektródy, keď sa k nej približuje, prudko narastá.

Korónový výboj

V elektródovom systéme drôt-rovina (alebo podobnom, v ktorom je polomer zakrivenia jednej elektródy podstatne menší ako medzielektródová vzdialenosť), ako sme videli na obrázku rozloženia napätia, existencia elektrického poľa s sú možné nasledujúce funkcie:

• na malej ploche v blízkosti drôtovej elektródy môže intenzita elektrického poľa dosiahnuť vysoké hodnoty (výrazne presahujúce 30 kV/cm), dostatočné na výskyt intenzívnych ionizačných procesov vo vzduchu;
• Zároveň vo väčšine medzielektródového priestoru bude intenzita elektrického poľa dosahovať nízke hodnoty - menej ako 10 kV/cm.

Pri tejto konfigurácii elektrického poľa sa vytvorí elektrický prieraz vzduchu, lokalizovaný v malej oblasti v blízkosti drôtu a nepokrývajúci medzielektródovú medzeru (pozri fotografiu). Takýto neúplný elektrický výboj sa nazýva korónový výboj , a elektróda, v blízkosti ktorej sa tvorí, je korónová elektróda .

V medzielektródovej medzere s korónovým výbojom sa rozlišujú dve zóny: ionizačná zóna (alebo výbojový kryt) A drift zóna:

V ionizačnej zóne, ako už z názvu viete, dochádza k ionizačným procesom - nárazovej ionizácii a fotoionizácii a vytvárajú sa ióny rôznych znakov a elektrónov. Elektrické pole prítomné v medzielektródovom priestore ovplyvňuje elektróny a ióny, vďaka čomu sa elektróny a záporné ióny (ak sú prítomné) rútia smerom k výbojovej elektróde a kladné ióny sú vytláčané z ionizačnej zóny a vstupujú do driftovej zóny.

V driftovej zóne, ktorá tvorí hlavnú časť medzielektródovej medzery (celý priestor medzery s výnimkou ionizačnej zóny), nedochádza k ionizačným procesom. Tu je distribuovaných veľa kladných iónov driftujúcich pod vplyvom elektrického poľa (hlavne v smere platňovej elektródy).

V dôsledku smerového pohybu nábojov (kladné ióny uzatvárajú prúd do platňovej elektródy a elektróny a záporné ióny - do korónovej elektródy) tečie v medzere elektrický prúd, korónový prúd .

V atmosférickom vzduchu môže mať pozitívny korónový výboj v závislosti od podmienok jednu z nasledujúcich foriem: lavína alebo streamer. Lavínová forma je pozorovaná vo forme rovnomernej tenkej svetelnej vrstvy pokrývajúcej hladkú elektródu (napríklad drôt), vyššie bola fotografia. Forma streamera je pozorovaná vo forme tenkých svetelných vláknitých kanálov (streamerov) nasmerovaných z elektródy a častejšie sa vyskytuje na elektródach s ostrými nepravidelnosťami (zuby, hroty, ihly), foto nižšie:

Rovnako ako v prípade iskrového výboja je vedľajším účinkom akejkoľvek formy korónového výboja v ovzduší (v dôsledku prítomnosti ionizačných procesov) tvorba škodlivých plynov - ozónu a oxidov dusíka.

Experiment č. 3

Pozorovanie pozitívneho lavínového korónového výboja. Korónová elektróda – drôt, kladné napájanie;

L = 11 mm = 1,1 cm;
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm

Výbojová žiara:

Korónový proces (objavil sa elektrický prúd) začal pri U = 6,5 kV, pričom povrch drôtovej elektródy začal rovnomerne pokrývať tenká slabo svietiaca vrstva a objavil sa zápach ozónu. Práve v tejto svetelnej oblasti (kryt korónového výboja) sa sústreďujú ionizačné procesy. Pri zvyšovaní napätia bolo pozorované zvýšenie intenzity žiary a nelineárny nárast prúdu a pri dosiahnutí U = 17,1 kV došlo k prekrytiu medzielektródovej medzery (korónový výboj sa zmenil na iskrový výboj).

Charakteristika prúdového napätia:

U, kV	I, uA
0	0
6,5	1
7	2
8	20
9	40
10	60
11	110
12	180
13	220
14	300
15	350
16	420
17	520
17.1	prekrývať

Experiment č. 4

Pozorovanie negatívneho korónového výboja. Vymeňme napájacie vodiče elektródového systému (záporný vodič k drôtovej elektróde, kladný vodič k doskovej elektróde). Korónová elektróda – drôt, záporný výkon;

L = 11 mm;
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm.

Žiara:

Koróna začala pri U = 7,5 kV. Povaha žiary negatívnej koróny sa výrazne líšila od žiary pozitívnej koróny: teraz sa na korónovej elektróde objavili oddelené pulzujúce svetelné body, ktoré sú od seba rovnako vzdialené. So zvyšovaním aplikovaného napätia sa zvyšoval výbojový prúd, ako aj počet svietiacich bodov a intenzita ich žiary. Vôňa ozónu bola cítiť silnejšia ako pri pozitívnej koróne. K iskrovému prerušeniu medzery došlo pri U = 18,5 kV.

Charakteristika prúdového napätia:

U, kV	I, uA
0	0
7.5	1
8	4
9	20
10	40
11	100
12	150
13	200
14	300
15	380
16	480
17	590
18	700
18.4	800
18.5	prekrývať

Experiment č. 5

Pozorovanie pozitívneho korónového výboja streamera. Drôtovú elektródu v elektródovom systéme vymeníme za pílovitú elektródu a vrátime polaritu napájacieho zdroja do pôvodného stavu. Korónová elektróda – ozubená, kladné napájanie;

L = 11 mm = 1,1 cm;

Žiara:

Korónový proces začal pri U = 5,5 kV a na špičkách korónovej elektródy sa objavili tenké svetelné kanály (streamery) smerujúce k doskovej elektróde. Keď sa napätie zvýšilo, veľkosť a intenzita žiary týchto kanálov, ako aj korónový prúd sa zvýšili. Vôňa ozónu bola podobná ako pri pozitívnej lavínovej koróne. Prechod korónového výboja na iskrový výboj nastal pri U = 13 kV.

Charakteristika prúdového napätia:

U, kV	I, uA
0	0
5.5	1
6	3
7	10
8	20
9	35
10	60
11	150
12	300
12.9	410
13	prekrývať

Ako bolo zrejmé z experimentov, geometrické parametre výbojovej elektródy, ako aj polarita napájacieho zdroja, výrazne ovplyvňujú priebeh zmeny prúdu od napätia, veľkosť zapaľovacieho napätia výboja a veľkosť medzery. prierazné napätie. Toto nie sú všetky faktory ovplyvňujúce režim korónového výboja, tu je úplnejší zoznam:

• geometrické parametre medzielektródového priestoru:
  • geometrické parametre korónovej elektródy;
  • medzielektródová vzdialenosť;
• polarita napájacieho zdroja dodávaného do korónovej elektródy;
• parametre vzduchovej zmesi vypĺňajúcej medzielektródový priestor:
  • chemické zloženie;
  • vlhkosť;
  • teplota;
  • tlak;
  • nečistoty (aerosólové častice, napr.: prach, dym, hmla)
• v niektorých prípadoch materiál (hodnota funkcie elektrónovej práce) zápornej elektródy, pretože elektróny sa môžu oddeliť od povrchu kovovej elektródy počas bombardovania iónmi a ožarovania fotónmi.

Ďalej v článku budeme hovoriť len o pozitívnom lavínovom korónovom výboji, keďže takýto výboj sa vyznačuje relatívne nízkym množstvom produkovaných toxických plynov. Táto forma výboja je menej účinná na elektrické čistenie vzduchu v porovnaní s negatívnym korónovým výbojom (negatívna koróna je široko používaná v priemyselných zariadeniach na čistenie spalín pred ich vypustením do atmosféry).

Elektrické čistenie vzduchu: princíp činnosti

Princíp elektrického čistenia je nasledovný: vzduch so suspendovanými časticami kontaminantov (častice prachu a/alebo dymu a/alebo hmly) prechádza rýchlosťou V.p. cez medzielektródovú medzeru, v ktorej sa udržiava korónový výboj (v našom prípade kladný).

Prachové častice sa najskôr elektricky nabijú v poli korónového výboja (kladne) a potom sa pôsobením elektrických síl priťahujú k záporne nabitým doskovým elektródam.

Nabíjanie častíc

Unášané kladné ióny, prítomné vo veľkých množstvách v medzielektródovej korónovej medzere, sa zrážajú s prachovými časticami, vďaka čomu častice získavajú kladný elektrický náboj. Proces nabíjania prebieha hlavne prostredníctvom dvoch mechanizmov - šokové nabíjanie ióny unášané v elektrickom poli a difúzne nabíjanie ióny podieľajúce sa na tepelnom pohybe molekúl. Oba mechanizmy pôsobia súčasne, ale prvý je dôležitejší pre nabíjanie veľkých častíc (väčších ako mikrometer) a druhý - pre menšie častice. Je dôležité poznamenať, že pri intenzívnom korónovom výboji je rýchlosť difúzneho nabíjania výrazne nižšia ako pri nárazovom.

Procesy nabíjania

Proces šokového nabíjania prebieha v prúde iónov pohybujúcich sa z korónovej elektródy pod vplyvom elektrického poľa. Ióny, ktoré sú príliš blízko častice, sú touto časticou zachytené v dôsledku molekulárnych príťažlivých síl pôsobiacich na krátke vzdialenosti (vrátane sily zrkadlového obrazu spôsobenej interakciou iónového náboja a opačného náboja vyvolaného elektrostatickou indukciou na povrchu častice). častica).

Mechanizmus difúzneho nabíjania vykonávajú ióny podieľajúce sa na tepelnom pohybe molekúl. Ión, ktorý je náhodou dostatočne blízko k povrchu častice, je touto časticou zachytený v dôsledku molekulárnych príťažlivých síl (vrátane sily zrkadlového obrazu), takže sa v blízkosti povrchu častice, kde nie sú žiadne ióny, vytvorí prázdna oblasť. :

V dôsledku výsledného rozdielu v koncentráciách dochádza k difúzii iónov na povrch častice (ióny majú tendenciu zaberať prázdnu oblasť) a v dôsledku toho sa tieto ióny zachytávajú.

Pri akomkoľvek mechanizme, keď častica akumuluje náboj, na ióny nachádzajúce sa v blízkosti častice začne pôsobiť odpudivá elektrická sila (náboj častice a iónov majú rovnaké znamienko), takže rýchlosť nabíjania sa časom zníži a pri niektorý bod sa úplne zastaví. To vysvetľuje existenciu limitu nabíjania častíc.

Množstvo náboja prijatého časticou v korónovej medzere závisí od nasledujúcich faktorov:

• schopnosť častice nabiť sa (rýchlosť nabíjania a maximálny náboj, za ktorý sa častica nemôže nabiť);
• čas vyhradený na proces nabíjania;
• elektrické parametre oblasti, v ktorej sa častica nachádza (sila elektrického poľa, koncentrácia a pohyblivosť iónov)

Schopnosť častice nabiť sa je určená parametrami častice (predovšetkým veľkosťou, ako aj elektrickými charakteristikami). Elektrické parametre v mieste častice sú určené režimom korónového výboja a vzdialenosťou častice od korónovej elektródy.

Drift a ukladanie častíc

V medzielektródovom priestore systému korónových elektród je elektrické pole, preto na časticu, ktorá dostala akýkoľvek náboj, začne okamžite pôsobiť Coulombova sila Fk, vďaka čomu sa častica začne posúvať v smere zbernej elektródy - vzniká rýchlosť driftu W:

Hodnota Coulombovej sily je úmerná náboju častice a sile elektrického poľa v jej mieste:

V dôsledku pohybu častice v médiu vzniká odporová sila Fc v závislosti od veľkosti a tvaru častice, rýchlosti jej pohybu, ako aj viskozity média, preto je zvýšenie rýchlosti driftu obmedzené. . Je známe: rýchlosť driftu veľkej častice v poli korónového výboja je úmerná sile elektrického poľa a druhej mocnine jeho polomeru a rýchlosť malej častice je úmerná intenzite poľa.

Po určitom čase častica dosiahne povrch zbernej elektródy, kde je držaná v dôsledku nasledujúcich síl:

• elektrostatické príťažlivé sily v dôsledku prítomnosti náboja na častici;
• molekulárne sily;
• sily v dôsledku kapilárnych účinkov (v prítomnosti dostatočného množstva kvapaliny a schopnosti častice a elektródy zmáčať sa).

Tieto sily pôsobia proti prúdu vzduchu, ktorý má tendenciu odtrhnúť časticu. Častica sa odstráni z prúdu vzduchu.

Ako vidíte, korónová medzera systému elektród vykonáva nasledujúce funkcie potrebné na elektrické čistenie:

• produkcia kladných iónov na nabíjanie častíc;
• poskytnutie elektrického poľa na usmernený drift iónov (nevyhnutný na nabíjanie častíc) a na smerový drift nabitých častíc k precipitačnej elektróde (nevyhnutný na ukladanie častíc).

Elektrický režim korónového výboja preto výrazne ovplyvňuje účinnosť čistenia. Je známe, že proces elektrického čistenia je uľahčený zvýšením výkonu vynaloženého korónovým výbojom - zvýšením rozdielu potenciálov aplikovaného na elektródy a/alebo výbojového prúdu. Z charakteristiky prúdového napätia medzielektródovej medzery, o ktorej sme hovorili vyššie, je zrejmé, že na to je potrebné zachovať hodnotu potenciálneho rozdielu pred rozpadom (navyše je zrejmé, že to nie je ľahká úloha).

Na proces elektrického čistenia môže mať významný vplyv niekoľko faktorov:

• vysoká kvantitatívna koncentrácia častíc znečisťujúcich látok; vedie k deficitu iónov (väčšina z nich sa ukladá na časticiach), v dôsledku čoho intenzita koróny klesá, až sa zastaví (jav nazývaný corona locking), zhoršovanie parametrov elektrického poľa v medzere ; to vedie k zníženiu účinnosti procesu nabíjania;
• nahromadenie vrstvy prachu na zbernej elektróde:
  • ak má vrstva vysoký elektrický odpor, potom sa v nej nahromadí elektrický náboj rovnakého znamienka ako náboj unášaných častíc (a polarita výbojovej elektródy), čo má za následok:
    • intenzita korónového výboja klesá (v dôsledku deformácie elektrického poľa v medzere), čo negatívne ovplyvňuje proces nabíjania častíc a proces driftu častíc na zbernú elektródu;
    • nabitá vrstva pôsobí odpudivo na nanesenú časticu, ktorá má náboj rovnakého znamienka, čo negatívne ovplyvňuje proces ukladania;
• elektrický vietor (vzhľad prúdu vzduchu v smere od korónovej elektródy ku zbernej elektróde) môže mať v niektorých prípadoch citeľný vplyv na dráhu častíc, najmä malých.

Elektródové systémy elektrických filtrov

Keď sa budete vzďaľovať od korónovej elektródy pozdĺž dosiek, intenzita poľa klesá. Vyberme konvenčne aktívnu oblasť v medzielektródovej medzere, v ktorej intenzita poľa nadobúda významné hodnoty; mimo tejto oblasti sú procesy potrebné na elektrické čistenie neúčinné z dôvodu nedostatočného napätia.

Scenár pohybu kontaminujúcej častice v praxi sa môže líšiť od toho, ktorý bol opísaný vyššie: častica napríklad nikdy nedosiahne zbernú elektródu (a), alebo sa usadená častica môže z nejakého dôvodu odtrhnúť (b) od zbernej elektródy následné unášanie prúdom vzduchu:

Na dosiahnutie vysokých ukazovateľov kvality čistenia je samozrejme potrebné, aby boli splnené nasledujúce podmienky:

• každá častica kontaminácie sa musí dostať na povrch zbernej elektródy;
• Každá častica, ktorá sa dostane k zbernej elektróde, musí byť bezpečne držaná na jej povrchu, kým sa neodstráni počas čistenia.

To naznačuje, že nasledujúce opatrenia by mali viesť k zlepšeniu kvality čistenia:

• zvýšenie rýchlosti driftu W;
• zníženie rýchlosti prúdenia vzduchu Vv.p.;
• zväčšenie dĺžky S zberných elektród v smere pohybu vzduchu;
• zmenšenie medzielektródovej vzdialenosti L, čo povedie k zmenšeniu vzdialenosti A (ktorú musí častica prekonať, aby dosiahla zbernú elektródu).

Najväčší záujem je samozrejme o možnosť zvýšenia rýchlosti driftu. Ako už bolo uvedené, je to dané hlavne veľkosťou intenzity elektrického poľa a nábojom častice, preto na zabezpečenie jeho maximálnych hodnôt je potrebné udržiavať intenzívny korónový výboj, ako aj zabezpečiť dostatočný čas zotrvania. (aspoň 0,1 s) častice v aktívnej oblasti medzery (takže častici sa podarilo získať významný náboj).

Veľkosť rýchlosti prúdenia vzduchu (pri konštantnej veľkosti aktívnej oblasti) určuje čas zotrvania častice v aktívnej oblasti medzery a následne čas vyhradený pre proces nabíjania a čas vyhradený pre drift. proces. Okrem toho nadmerné zvýšenie rýchlosti vedie k sekundárnemu strhávaniu - vytrhnutiu usadených častíc zo zbernej elektródy. Voľba prietoku je kompromisom, pretože zníženie rýchlosti vedie k poklesu objemovej produktivity zariadenia a výrazné zvýšenie vedie k prudkému zhoršeniu kvality čistenia. Typicky je rýchlosť v elektrických odlučovačoch asi 1 m/s (môže byť v rozsahu 0,5...2,5 m/s).

Zväčšenie dĺžky S zbernej elektródy nebude mať významný pozitívny účinok, pretože v predĺženej časti medzielektródovej medzery mimo konvenčnej aktívnej oblasti (veľká vzdialenosť od výbojovej elektródy) sa intenzita elektrického poľa a tým aj posun častíc. rýchlosť bude nízka:

Inštalácia prídavnej korónovej elektródy do predĺženej časti výrazne zlepší situáciu, ale pre domáce zariadenie môže toto riešenie spôsobiť problémy s produkciou toxických plynov (v dôsledku zväčšenia celkovej dĺžky korónovej elektródy):

Zariadenia s týmto usporiadaním elektród sú známe ako viacpoľové elektrostatické odlučovače (v tomto prípade dvojpoľový elektrostatický odlučovač) a používajú sa v priemysle na čistenie veľkých objemov plynov.

Zníženie medzielektródovej vzdialenosti (L → *L) povedie k zníženiu dráhy (*A< A), который необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода:

V dôsledku zmenšenia medzielektródovej vzdialenosti sa zmenší potenciálny rozdiel U, čím sa zmenší aj veľkosť aktívnej oblasti medzielektródovej medzery. To povedie k skráteniu času dostupného pre proces nabíjania a proces unášania častíc, čo môže následne viesť k zníženiu kvality čistenia (najmä v prípade malých častíc s nízkou schopnosťou nabíjania). Okrem toho zníženie vzdialenosti povedie k zníženiu plochy prierezu jadra. Problém zmenšenia plochy možno vyriešiť paralelnou inštaláciou rovnakého elektródového systému:

Zariadenia s týmto usporiadaním elektród sú známe ako viacdielne elektrostatické odlučovače (v tomto prípade dvojdielne) a používajú sa v priemyselných zariadeniach. Táto konštrukcia zvyšuje dĺžku korónovej elektródy, čo môže spôsobiť problémy s produkciou toxických plynov.

Hypotetický vysokoúčinný elektrický filter by pravdepodobne obsahoval množstvo elektrických polí a čistiacich sekcií:

Každá častica vstupujúca do tohto viacdielneho elektrostatického odlučovača s viacerými poľami by mala čas prijať maximálny možný náboj, pretože zariadenie poskytuje aktívnu oblasť nabíjania veľkého rozsahu. Každá nabitá častica by dosiahla povrch nanášacej elektródy, pretože zariadenie poskytuje aktívnu oblasť nanášania veľkého rozsahu a znižuje vzdialenosť, ktorú musí častica prejsť, aby sa usadila na elektróde. Zariadenie si ľahko poradí s vysokou prašnosťou vo vzduchu. Ale takéto usporiadanie elektród v dôsledku veľkej celkovej dĺžky korónových elektród bude produkovať neprijateľne veľké množstvo toxických plynov. Preto je takáto konštrukcia úplne nevhodná na použitie v zariadení určenom na čistenie vzduchu, ktorý budú ľudia používať na dýchanie.

Na začiatku článku bol uvažovaný elektródový systém pozostávajúci z dvoch paralelných dosiek. Pri použití v domácom elektrostatickom odlučovači má veľmi užitočné vlastnosti:

• v elektródovom systéme nedochádza k elektrickému výboju (neexistujú žiadne ionizačné procesy), takže nevznikajú toxické plyny;
• v medzielektródovom priestore sa vytvára rovnomerné elektrické pole, preto je prierazná sila medzielektródovej medzery vyššia ako ekvivalentná medzera s výbojovou elektródou.

Vďaka týmto vlastnostiam môže použitie tohto elektródového systému v elektrickom filtri zabezpečiť efektívne ukladanie nabitých častíc bez tvorby škodlivých plynov.
Nahraďte druhú elektródu z korónového drôtu v systéme dvojpolových elektród doskovou elektródou:

Proces čistenia vzduchu v modifikovanom systéme elektród je mierne odlišný - teraz prebieha v 2 stupňoch: najprv častica prejde korónovou medzerou s nerovnomerným poľom (aktívna oblasť 1), kde dostane elektrický náboj, potom vstupuje do medzery s rovnomerným elektrostatickým poľom (aktívna oblasť 2), ktorá zabezpečuje drift nabitej častice ku zbernej elektróde. Možno teda rozlíšiť dve zóny: nabíjaciu zónu (ionizátor) a depozičnú zónu (precipitátor), preto sa toto riešenie nazýva dvojzónový elektrostatický odlučovač. Prierazová sila medzielektródovej medzery zrážacej zóny je vyššia ako prierazová sila medzery nabíjacej zóny, preto sa na ňu aplikuje väčšia hodnota rozdielu potenciálov U2, čo poskytuje väčšiu hodnotu intenzity elektrického poľa v túto zónu (aktívna oblasť 2). Príklad: uvažujme dve medzery s rovnakou medzielektródovou vzdialenosťou L=30 mm: s korónovou elektródou a s doskovou elektródou; hodnota prierazu priemerného napätia pre medzeru s nerovnomerným poľom nepresahuje 10 kV / cm; prierazná sila medzery s rovnomerným poľom je asi 28 kV/cm (viac ako 2-krát vyššia).

Zvýšenie intenzity poľa pomôže zlepšiť kvalitu čistenia, pretože sila, ktorá zabezpečuje unášanie nabitých prachových častíc, je úmerná jej hodnote. Pozoruhodné je, že elektródový systém depozičnej zóny nespotrebováva takmer žiadnu elektrinu. Navyše, keďže je pole rovnomerné, intenzita bude mať rovnakú hodnotu po celej dĺžke zóny (v smere pohybu vzduchu). Vďaka tejto vlastnosti je možné zväčšiť dĺžku elektród zrážkovej zóny:

V dôsledku toho sa dĺžka aktívnej oblasti nanášania (aktívna oblasť 2) zvýši, čím sa predĺži čas, ktorý je k dispozícii pre proces unášania. Tým sa zlepší kvalita čistenia (najmä pre malé častice s nízkou rýchlosťou úletu).
Ďalšie vylepšenie je možné v systéme elektród: zvýšiť počet elektród v zrážkovej zóne:

To povedie k zníženiu medzielektródovej vzdialenosti zrážkovej zóny, čo bude mať za následok:

• vzdialenosť, ktorú musí nabitá častica prekonať, aby dosiahla zbernú elektródu, sa zníži;
• prierazná sila medzielektródovej medzery sa zvýši (ako je zrejmé z rovnice kritického napätia vzduchovej medzery), vďaka čomu bude možné poskytnúť ešte vyššie hodnoty intenzity elektrického poľa v depozičnej zóne .

Napríklad prierazné napätie pri medzielektródovej vzdialenosti L=30 mm je približne 28 kV/cm a pri L=6 mm je približne 32 kV/cm, čo je o 14 % viac.

Dĺžka aktívnej oblasti 2 v smere pohybu vzduchu sa nezmenšuje, čo je dôležité. Preto zvýšenie počtu elektród v odlučovači zlepší aj kvalitu čistenia.

Záver

Nakoniec sme dospeli k dvojzónovému elektródovému systému, ktorý má vysokú kvalitu odstraňovania suspendovaných častíc, dokonca aj malých, ktorých zachytávanie spôsobuje najväčšie ťažkosti (nízka nabíjacia kapacita a teda nízka rýchlosť driftu) s nízkou úrovňou produkovaných toxických plynov (zabezpečené použitím pozitívnej lavínovej koruny). Konštrukcia má aj nevýhody: pri vysokej kvantitatívnej koncentrácii prachu dôjde k fenoménu zablokovania korunky, čo môže viesť k výraznému zníženiu účinnosti čistenia. Bytový vzduch spravidla neobsahuje toľko škodlivín, takže by to nemal byť problém. Vďaka dobrej kombinácii vlastností sa zariadenia s podobnými elektródovými systémami úspešne používajú na jemné čistenie vzduchu v miestnostiach.

Ak je to možné, ďalšia časť bude obsahovať materiály o návrhu a montáži plnohodnotnej dvojzónovej elektrostatickej čističky vzduchu doma.

Veľká vďaka Yane Zhirovej k dodanemu fotoaparatu: bez neho by bola kvalita foto a video materialov ovela horsia a vobec by neboli fotky korona vyboja.

Nazarov Michail.

Zdroje

1. Elektrofyzikálne základy vysokonapäťovej techniky. I.P.Vereshchagin, Yu.N. Vereščagin. – M.: Energoatomizdat, 1993;
2. Čistenie priemyselných plynov pomocou elektrických odlučovačov. V.N. Užov. – M.: Vydavateľstvo „Chémia“, 1967;
3. Techniky na zachytávanie prachu a čistenie priemyselných plynov. G.M.-A. Aliev. – M.: Hutníctvo, 1986;
4. Priemyselné čistenie plynu: Per. z angličtiny – M., Chémia, 1981.

Do prieskumu sa môžu zapojiť iba registrovaní užívatelia. , Prosím.