Обработка сильными электрическими полями (электронно-ионная технология), страница 5

          Рис. 16.4. Поляризационная частица в неоднородном электрическом поле в воздушной среде.

Рис. 16.5. Ориентация вытянутой частицы в электрическом поле в воздушной среде:

а – частица в произвольном положении; б – частица в устойчивом  положении равновесия.             

Сила, Н, действующая на диэлектрическую сферическую частицу диаметром а в воздушной среде в неоднородном электрическом поле:

                                                                         (16.15)

Ориентирующий момент. Если большая ось вытянутой частицы, расположенной в электрическом поле, составляет некоторый угол с направлением вектора напряжённости Е (рис. 16.5, о), то силы F_э, действующие со стороны поля на разноименные поляризационные заряды частицы, создают вращающий момент [6]. Под действием этого момента частица стремится сориентироваться большой осью вдоль направления поля. В этом положении вращающий момент равен нулю (рис. 16.5,6).

Рассмотрев основные физические явления в аппаратах электронно-ионной технологии, перейдем к изучению конкретных процессов сельскохозяйственной ЭИТ.   

Очистка и сортирование семян  в электрических полях

Наибольший объём разработок в сельскохозяйственной ЭИТ выполнен по очистке и сортированию зерна и семян при помощи электрических полей.

Устройства, предназначенные для разделения сыпучих смесей материалов в электрических полях, получили название электросепараторов. Их можно классифицировать: по виду электрического поля — на сепараторы электростатические, коронные, с переменным полем и комбинированные; по конструкции — на камерные, барабанные, транспортерные (ленточные), решетные и др.

В электросепараторах частицы материалов разделяются по совокупности физических, в том числе и электрических, свойств. Эта совокупность свойств называется признаком делимости. Он может быть регулируемым, если степень влияния входящих в него свойств на процесс разделения зависит от параметров режима сепаратора, и нерегулируемым, если такой зависимости нет. Кроме того, различают динамические признаки делимости, зависящие от времени нахождения частиц в электрическом поле, и статические, не зависящие от него.

Коронный барабанный сепаратор. Принцип электрической очистки и сортирования семян рассмотрим на примере коронного барабанного сепаратора (рис. 16.6,а). Семена из загрузочного бункера 3 поступают на поверхность заземленного вращающегося барабана 6 и оказываются в поле коронного разряда, где происходит их комбинированная зарядка (ионная зарядка + зарядка от барабана). Обычно электрическая проводимость семян кондиционной влажности настолько низка, что они получают заряд того же знака, что и потенциал коронирующего электрода.

В верхнем полуцилиндре (т.е. в зоне поля) на частицу 4 действуют следующие активные силы: сила тяжести F_g (ее можно разложить на нормальную F_g1 и тангенциальную F_g2, центробежная сила F_ц; электрические силы F_к и F_з. Силы F_ц и F_g2  стремятся оторвать частицу от барабана, силы F_g1, F_к   и F_з прижимают ее к барабану.

Если частица не отрывается от барабана в его верхней части, она, оставаясь на нем, выходит из зоны поля и оказывается на нижней части барабана. Напряжённость поля в этой части постепенно спадает до нуля, сила F_к исчезает, а сила F_g1 становится отрывающей. Заряд частицы на нижней части заземлённого барабана постепенно стекает. Поэтому сила F_з  постепенно уменьшается.

В зависимости от суммарного действия сил одни частицы отрываются от барабана в верхней его части, другие — вне зоны поля, третьи могут быть отделены от него только щеткой 2.

Рис. 16.6. Схемы некоторых электросепараторов:

а — коронный барабанный; б — коронный транспортерный; в —коронный камерный; г — коронный типа горка; д, е — диэлектрический барабанный; 1 — приемный бункер; 2—щетка; 3—загрузочный бункер; 4 — семя; 5 — коронирующие электроды; 6— барабан; 7—лента транспортёра; 8—заземлённая металлическая плоскость (некоронирующий электрод); 9 — бифилярная обмотка; ВН — высокое напряжение.