Методические указания к лабораторно-практическому занятию “Расчет электрического фильтра”

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторно-практическому занятию

“Расчет электрического фильтра”

для студентов специальности

311400 - электрификация и автоматизация сельского хозяйства

Новосибирск 2002

 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Условия возникновения коронного разряда и его основные свойства. Коронный разряд - это особый вид самостоятельного разряда в газе при относительно высоком давлении. Он возможен для системы электродов с резко неоднородным полем. Степень однородности характеризуется отношением максимальной напряженности поля к средней. При отношении Е_max / Е_ср ³ 4 электрические поля называются резко неоднородными.

При напряженности поля » 15·10⁵ В/м для воздуха при атмосферном давлении и температуре 20 ⁰ С вокруг электрода с малым радиусом кривизны у электрода возникает ионизация газа. Процессу ионизации сопутствует рекомбинация ионов и электронов с выделением квантов света. Поэтому чехол короны светиться. В области ионизации образуется большое количество положительных и отрицательных ионов и электронов. Под действием сил электрического поля ионы и электроны движутся в определенном направлении в зависимости от знака заряда электрода. В результате направленного движения носителя заряда через межэлектродный промежуток течет электрический ток - ток короны. Внешняя зона коронного разряда заполняется носителями заряда одного знака, совпадающего со знаком коронирующего электрода и образующим объемный заряд с определенной плотностью.

Принцип работы электрофильтра. Процесс электрической очистки газов заключается в том, что подлежащий очистке газ поступает в межэлектродный промежуток с объемный зарядом. Отрицательно заряженные ионы (в электрофильтрах, в основном, применяется отрицательный коронный разряд) под действием сил электрического поля движутся от коронирующих электродов к осветительным. Частицы пыли, встречая на своем пути ионы, абсорбируют их, заряжаются и под действием сил поля так же двигаются к осадительным электродам, где осаждаются. Осевшая на электродах пыль периодически или непрерывно удаляется встряхиванием электродов, скрепками или смывом.

Начальные напряжения коронного разряда. Начальную или критическую напряженность электрического поля, при которой возникает коронный разряд около цилиндрического электрода, можно вычислить по эмпирической формуле Пика:

                ,            В/м  ,             (1)

 где   - отношение плотности газа в стандартных условиях (t=20 ⁰C, Р = 101,3 кПа); r_o  - радиус коронного электрода, м; Р_бар - баротермическое давление, кПа; Р_г - разряжение или избыточное давления в электрофильтре, кПа; t - температура  газов, ⁰С.

  Начальные напряжения для трубчатого или пластинчатого электрофильтров, соответствующие критической напряженности поля, вычисляются:

            ;                             (3)

,                   (4)

где  V_o - начальное напряжение, В; Е_{о  -}  начальная напряженность, В/м; R - радиус осадительного электрода, м (рис. 1); r_o  - радиус коронирующего электрода, м; Н -   расстояние между коронирующими и осадительными электродами, м; а - расстояние между соседними  коронирующими электродами, м (рис. 2).

Рис. 1. Система электродов                       Рис. 2. Система электродов

трубчатого электрофильтра                      пластинчатого электрофильтра

Распределение напряженности электрического поля в электрофильтре и его вольт - амперная характеристика. Распределение напряженности электрического поля коронного разряда в трубчатом электрофильтре при развитой короне, когда удельный ток i_o (ток короны на единицу длинны коронирующего электрода, линейная плотность тока короны, А/м) достаточно велик определяется по формуле:

  .                (5)

Как видно из формулы, напряженность электрического поля вдоль силовой линии от коронирующего электрода к осадительному не зависит от координаты R. Подвижность ионов k=V_и /Е  - это скорость движения ионов при напряженности поля Е=1 В/м. Подвижность ионов в электрическом поле пропорциональна заряду, длине свободного пробега и обратно пропорциональна их массе и скорости теплового движения. На практике считают, что подвижность ионов обратно пропорциональна плотности газа и подсчитывается по формуле:

,                             (6)