WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Для теоретического подтверждения выдвинутой гипотезы о том, что электрическое поле зоны осаждения подавляет электрическое поле зоны зарядки, уменьшая ток КР и увеличивая его начальное напряжение, были рассмотрены более простые по сравнению с двухзонным электрофильтром электрические системы «ряд проводов – плоскость» и «ряд проводов между двумя плоскостями». Результаты расчетов показали, что с уменьшением расстояния между коронирующими электродами начальное напряжение коронирования возрастает из-за усиливающегося взаимного экранирующего влияния соседних электродов. Такое же экранирующее действие оказывают высоковольтные электроды зоны осаждения на коронирующие электроды зоны зарядки, вследствие чего начальное напряжение коронирования должно возрастать, а ток КР при том же рабочем напряжении должен уменьшаться. Иными словами, электрическое поле зоны осаждения подавляет поле зоны зарядки.

Нами были предложены два возможных варианта ослабления или даже исключения эффекта подавления электрического поля зоны зарядки полем зоны осаждения: применение «пассивной» зоны осаждения и установка на выходе зоны зарядки заземленной металлической сетки.

«Пассивной» мы назвали такую зону осаждения, на электроды которой не подается питающее высокое напряжение. В этом случае должно происходить осаждение ионов из воздушного потока на всех элементах конструкции зоны осаждения. Заряд ионов, осевших на заземленных электродах, стекает на землю беспрепятственно, а заряд ионов, осевших на остальных элементах (нормально – высоковольтных, а при отключении источника – изолированных от земли), сможет стекать на землю только через высокоомное сопротивление изоляции. Вследствие этого заряд возрастет до такого значения, при котором поток ионов на изолированные от земли элементы снизится до минимума, обеспечивающего компенсацию тока утечки через изоляцию. Таким образом, между изолированными от земли и заземленными элементами конструкции зоны осаждения при отключении источника высокого напряжения должна возникнуть некоторая разность потенциалов, следовательно, возникнет и электрическое поле, вероятно, более слабое, чем при подаче высокого питающего напряжения. Поэтому подавляющее воздействие этого поля на электрические параметры зоны зарядки должно быть меньше.

Установка на выходе зоны зарядки заземленной металлической сетки позволит экранировать зоны зарядки и осаждения друг от друга и создать более благоприятные условия для развития КР за счет увеличения площади поверхности некоронирующих электродов и более равномерного распределения плотности тока по поверхности коронирующего электрода по сравнению со случаем отсутствия сетки.

Одним из внешних проявлений более благоприятных условий для развития коронного разряда является снижение начального напряжения КР U0.

Нами были рассчитаны значения U0 для различных вариантов коронирующих систем, отличающихся степенью «охвата» коронирующего электрода некоронирующим. Результаты расчетов при r0 = 0,01 см, r1 = 5 см, h = 5 см и а = 5 см (рис. 2) подтверждают, что с увеличением степени «охвата» значение U0 снижается, что указывает на более благоприятные условия коронирования.

Рис. 2. Зависимость начального напряжения КР U0 от степени

«охвата» коронирующего электрода некоронирующим

Таким образом, результаты расчетов согласуются с высказанным выше предположением о возможности создания более благоприятных условий для развития КР при установке заземленной металлической сетки на выходе зоны зарядки. Логично принять, что установка сетки и на входе зоны зарядки также будет способствовать выравниванию распределения плотности тока по поверхности коронирующего электрода, следовательно, приведет к дальнейшему повышению тока КР (при тех же значениях напряжения).

В третьей главе «Экспериментальные исследования по совершенствованию двухзонного электрофильтра» изложены методики и результаты исследований влияния различных факторов на параметры двухзонного электрофильтра.

Программой экспериментов предусматривалось:

- исследование влияния зоны осаждения на электрические параметры зоны зарядки двухзонного электрофильтра;

- исследование влияния вида зоны осаждения («активная» или «пассивная»), расстояния между зонами l12, наличия, места расположения и шага ячеек сеток hc, разрядного расстояния «коронирующий электрод – сетка» lразр на ток КР в двухзонном электрофильтре;

- исследование влияния вида зоны осаждения, наличия, места расположения и шага ячеек сеток на степень очистки воздуха в двухзонном электрофильтре;

- исследование влияния вида зоны осаждения, полярности питающего напряжения, типа коронирующих электродов, наличия, места расположения и шага ячеек сеток на озоновыделение в двухзонном электрофильтре.

Схема экспериментального стенда представлена на рис. 3.

Коронирующая система зоны зарядки – игольчатые (с заостренными выступами на боковых поверхностях игл) либо проволочные диаметром 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; или 0,7 мм коронирующие электроды между двумя плоскостями. Межэлектродное расстояние h1= 35 мм. Входное сечение электрофильтра 150150 мм, длина зоны зарядки по ходу воздуха l1 могла составлять 70 или 120 мм. В зоне зарядки могли устанавливаться одна или две заземленные металлические сетки. Для исключения возникновения обратной короны сетки были выполнены из проволоки диаметром 2 мм. Шаг ячеек сеток hc составлял 7,5; 15; 40 или 50 мм.

Зона осаждения – пакет пластин из гетинакса, межэлектродное расстояние – 3,5 мм или 15 мм. Толщина пластин гетинакса - 1 мм. Межэлектродное расстояние h2 могло составлять 3,5; 7,5 или 15 мм, длина по ходу воздуха l2= 150 мм.

При исследовании вольт-амперных характеристик КР принцип единственного отличия при сравнении различных электродных систем обеспечивался в двух вариантах: сохранялись постоянными либо длина зоны зарядки l1 =120 мм, либо разрядное расстояние (расстояние от проволочного коронирующего электрода или от конца иглы игольчатого электрода до сетки) lразр=35 мм (рис. 4).

Определение степени очистки воздуха в электрофильтре проводилось на естественном аэрозоле воздушной среды лаборатории. Для этого прибором ПК.ГТА-0,3-002 измерялись концентрации пылевых частиц размером 0,3 мкм и более на входе (n1) и выходе (n2) из электрофильтра. Значение рассчитывалось по формуле

. (3)

1 – коронирующий электрод; 2 – некоронирующий электрод; 3 – высоковольтный электрод; 4 – заземленный электрод; 5 – цифровой анемометр АП1М; 6 – счетчик аэрозольных частиц ПК.ГТА-0,3-002; 7 – газоанализатор озона 3.02.П; 8 – вентилятор АВ50/2Т; 9 – заземленная металлическая сетка на выходе зоны зарядки; 10 – заземленная металлическая сетка на входе зоны зарядки; G – источник высокого напряжения АКИ-50; РV – киловольтметр С 196; PA – комбинированный прибор Ц 4311

Рис. 3. Схема экспериментального стенда

Рис. 4. Электродные системы зоны зарядки: а – сохраняется

постоянной длина зоны зарядки; б – сохраняется постоянным

разрядное расстояние

Основные результаты экспериментов сводятся к следующему.

Подтверждена гипотеза о существовании эффекта подавления электрического поля зоны зарядки электрическим полем зоны осаждения. Подавление проявляется в увеличении начального напряжения и снижении тока КР (при тех же значениях напряжения).

Уменьшить негативное воздействие зоны осаждения на электрические параметры зоны зарядки можно, применяя «пассивную» зону осаждения: ток КР при «пассивной» зоне осаждения больше, чем при «активной» (при том же напряжении).

Размещение между зонами заземленной металлической сетки ведет к повышению тока КР (по сравнению со случаем отсутствия се-

ток). Кроме того, ток КР при наличии сетки оказывается больше тока уединенной зоны зарядки (рис. 5).

Подтверждено также предположение о том, что установка второй сетки (на входе зоны зарядки) способствует дальнейшему повышению тока КР (при тех же значениях напряжения) за счет дальнейшего выравнивания распределения плотности тока по поверхности коронирующего электрода.

В результате исследования вольт-амперных характеристик выяснено, что при установке сетки (hc=15 мм) на выходе зоны зарядки увеличение тока составляет от 22 до 140 % (в зависимости от вида коронирующих электродов), а при установке двух сеток на входе и выходе зоны зарядки увеличение тока составляет от 40 до 215 % (рис. 6).

Рис. 5. Зависимость тока КР от расстояния между зонами

(здесь и далее доверительные интервалы для среднего значения

рассчитаны с доверительной вероятностью 0,95)

Рис. 6. Диаграмма токов различных электродных систем

Исследование зависимости тока КР от шага ячеек и количества установленных в фильтре сеток показало, что с уменьшением hс ток КР увеличивается для всех типов коронирующих электродов. Кратность увеличения тока КР при установке сеток зависит и от типа коронирующих электродов: при прочих равных условиях, бльшая кратность увеличения тока КР характерна для проволочных электродов, что можно объяснить тем, что у проволочных коронирующих электродов ток имеет возможность равномерно перераспределяться по всей поверхности электрода, тогда как у игольчатых электродов перераспределение тока возможно лишь на остриях игл.

Установлено, что электрофильтр с «пассивной» зоной осаждения способен очищать воздух. Степень очистки воздуха в таком фильтре при межэлектродном расстоянии h2 = 3,5 мм соразмерна с та-ковой в обычном двухзонном электрофильтре с «активной» зоной осаждения.

Исследования зависимости степени очистки воздуха в электрофильтре с «активной» зоной осаждения от наличия, количества и места расположения сеток показали, что максимальное увеличение степени очистки наблюдается при установке двух сеток.

В результате исследования зависимости степени очистки фильтра от шага ячеек сеток установлено, что наибольший эффект от установки сеток был получен при наименьшем (из исследуемых) шаге сеток – 7,5 мм; с ростом шага сеток степень очистки снижается, однако даже при наличии сеток с шагом 50 мм степень очистки значительно выше, чем без сеток (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость степени очистки от шага ячеек сеток

Исследование озонообразования в экспериментальном фильтре показало, что генерация озона происходит не только в зоне зарядки, но и в зоне осаждения. Кроме того, электрофильтр с «пассивной» зоной осаждения генерирует озона почти в 10 раз меньше, чем электрофильтр с «активной» зоной осаждения (при том же токе КР).

Для обоих типов коронирующих электродов, при любой полярности питающего напряжения установка двух заземленных сеток позволяет снизить концентрацию озона на выходе электрофильтра. При применении проволочных коронирующих электродов концентрация озона снижается: например, при токе 130 мкА на отрицательной полярности - примерно в 2,25 раза, при токе 100 мкА на положительной полярности - почти в 6,5 раз; для игольчатых электродов концентра-

ция озона снижается примерно в 1,7 раз (при максимальных токах в эксперименте) независимо от полярности напряжения.

В результате исследования генерирования озона в зависимости от шага ячеек сеток установлено, что чем меньше шаг, тем бльшие токи КР можно получать при тех же концентрациях озона. Так, при установке сеток с шагом 50 мм концентрация озона 0,1 мг/м3 (являющаяся ПДК этого вещества) достигается при токе 130 мкА, при установке сеток с шагом ячеек 30 мм - при токе 140 мкА, с шагом ячеек 15 мм - при токе 185 мкА и с шагом 7,5 мм - при токе 300 мкА.

Установлено влияние места установки сетки на озоновыделение двухзонного электрофильтра с игольчатыми коронирующими электродами (рис. 8): при установке сетки на выходе зоны зарядки концентрация озона на выходе из электрофильтра снижается в 1,2 раза по сравнению со случаем без сеток, при установке сетки на входе зоны зарядки – в 1,96 раз, при установке двух сеток (на входе и выходе зоны зарядки) – в 2,38 раза.

В четвертой главе «Оптимизация параметров заземленных металлических сеток» реализован комплексный подход к оценке эффективности применения в двухзонном электрофильтре заземленных металлических сеток.

При уменьшении шага сеток, наряду с повышением степени очистки воздуха и снижением озоновыделения, происходит возрастание аэродинамического сопротивления электрофильтра. Исходя из этого было принято решение провести оптимизацию шага сеток.

В качестве критерия оптимальности была выбрана обобщенная функция желательности Харрингтона D, которая позволяет свернуть несколько откликов в единый количественный признак.

Рис. 8. Относительная концентрация озона на выходе электрофильтра при различных вариантах установки сеток

Функция желательности преобразует значения частных откликов, характеризующих исследуемый объект, в безразмерную шкалу желательности или предпочтительности. Шкала желательности устанавливает соответствие между физическими параметрами (частными откликами, характеризующими функционирование исследуемого объекта) и субъективными оценками экспериментатором желательности (предпочтительности) того или иного значения отклика.

Значение u-го частного отклика, переведенного в безразмерную шкалу желательности, называется частной функцией желательности du (u=1, 2…n). Шкала желательности имеет интервал от нуля до единицы. Значение du =0 соответствует абсолютно неприемлемому уровню данного отклика, значение du =1 - самому желательному значению отклика.

В ходе оптимизации исследуемый фильтр был охарактеризован нами с помощью трех частных откликов: отношения коэффициента проскока в фильтре без сеток к коэффициенту проскока в фильтре с сетками у1 (коэффициент проскока – величина, дополняющая степень очистки до единицы); отношения озоновыделения на выходе электрофильтра без сеток к озоновыделению электрофильтра при установленных сетках у2; отношения аэродинамического сопротивления фильтра с сетками к сопротивлению фильтра без сеток у3 (аэродинамические сопротивления определялись расчетным путем):

; (4)

; (5)

, (6)

где – степень очистки воздуха в электрофильтре без сеток; с – степень очистки воздуха в электрофильтре с сетками; С – концентрация озона на выходе из электрофильтра без сеток; Сс – концентрация озона на выходе из электрофильтра при установке двух сеток; – аэродинамическое сопротивление электрофильтра с сетками; – аэродинамическое сопротивление электрофильтра без сеток.

Частные отклики у1, у2 и у3 были преобразованы с помощью шкалы желательности в частные функции желательности d1, d2 и d3; обобщенная функция желательности D рассчитывалась по формуле

. (7)

В результате оптимизации выяснено, что в диапазоне шагов сеток от 7,5 до 50 мм функция принимает максимальное значение при наименьшем шаге сеток (7,5 мм), с ростом шага сеток функция монотонно убывает (рис. 9).

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»