При относительно малом U сила тока I в цепи электродов практически равна нулю (рис. 16.2). Если повышать U, то при некотором его значении Uо напряжённость электрического поля у поверхности провода достигает такого значения Eo, при котором у поверхности провода начинается ионизация воздуха. В остальной части межэлектродного промежутка напряжённость электрического поля недостаточна для поддержания процесса ионизации. Электроны, движущиеся от отрицательно заряженного провода к плоскости, теряют скорость из-за резкого спада напряжённости поля и «прилипают» к нейтральным молекулам, образуя отрицательные ионы.
Рис. 16.1. Некоторые системы электродов для создания поля коронного разряда:
а — провод по оси цилиндра; б — провод — плоскость; в — провод между двумя плоскостями; г — ряд проводов - плоскость; и—ряд проводов посредине между двумя плоскостями; е—ряд стержней с иглами—плоскость; 1— стержень; 2 — игла.
Эти ионы движутся к плоскости, создавая ток короткого разряда. При дальнейшем повышении напряжения сила тока короны I увеличивается до тех пор, пока при некотором напряжении Uпроб не наступит пробой промежутка с переходом в дуговой или искровой разряд.
Рис. 16.2. Вольт-амперная характеристика коронного разряда.
Таким образом, при униполярной короне практически всё межэлектродное пространство заполнено ионами одного знака, совпадающего со знаком потенциала на коронирующем электроде.
Коронный разряд сопровождается образованием озона и оксидов азота, электромагнитным излучением в диапазоне от радиоволн до УФ-лучей и другими эффектами.
Некоторые типичные системы электродов для создания коронного разряда показаны на рисунке 16.1.
Рассмотрим расчет основных параметров униполярного коронного разряда для проволочных коронирующих электродов.
Начальную напряжённость коронного разряда определяют по эмпирической формуле Пика:
,
(16.1)
где rо — радиус коронирующего провода, м; δ — относительная плотность воздуха;
δ=289•10-5p/T, (16.2)
Здесь р — атмосферное давление. Па; Т — температура воздуха, К; δ=1 при р=1,013•105 Па и Т=293 К.
Начальное напряжение, В, коронного разряда
U0=E0 r0 A (16.2)
где А — функция геометрических параметров данной системы электродов (табл. 16.1).
Значения подвижности отрицательных ионов можно определять по кривым на рисунке 16.3. Подвижность положительных ионов в среднем на 20 % ниже подвижности отрицательных.
Рис. 16.3. Подвижность отрицательных ионов в зависимости от расстояния (h) между коронирующим и некоронирующим электродами:
1 — h=5 см; 2 — h =10 см; 3 — h=15 см; 4 — h=20 см.
При развитой униполярной короне напряженность поля, В/м, и объёмную плотность, Кл/м3, электрического заряда ионов вблизи некоронирующего электрода можно рассчитать по формулам
,
(16.4)
и
,
(16.5)
где D и L — параметры, зависящие от системы электродов (табл. 16.1).
Зарядка частиц в электрических полях
Зарядкой частиц называют сообщение им избыточного свободного электрического заряда. Основные способы зарядки частиц в электрических полях: ионная, зарядка на электроде в электростатическом поле, совмещение ионной зарядки с зарядкой на электроде.
Ионная зарядка осуществляется за счет осаждения на поверхности частицы ионов из объёма газа, окружающего её. Как правило, для ионной зарядки используют униполярный коронный разряд, поскольку он позволяет наиболее просто получать высокие концентрации ионов одинаковой полярности. Ионная зарядка в чистом виде происходит, если нет контакта частицы с электродами. Если частица материала оказывается в поле униполярного коронного разряда, то часть силовых линии поля пересекает поверхность частицы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.