Глава IV. Электрофильтры.

4.1. Принцип действия электрофильтров.

       Очистка газов от твердых и жидких частиц в электрофильтрах основана на использовании электрических сил.        Все, окружающие нас тела состоят из молекул, в которых положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные электроны образуют электрически нейтральные тела.        Если же баланс зарядов будет хоть немного нарушен, то возникают огромные электрические силы. Р. Фейман в своих лекциях [1] приводит замечательный пример. “Если бы в вашем теле или в теле вашего соседа (стоящего на расстоянии вытянутой руки) электронов оказалось бы всего на 1% больше, чем протонов, то сила вашего отталкивания была бы невообразимо большой. Насколько большой? Достаточной, чтобы поднять небоскреб? Больше! Достаточной, чтобы поднять гору Эверест? Больше! Силы отталкивания хватило бы, чтобы поднять “вес”, равный весу нашей Земли.        Из того факта, что все тела имеют протоны и электроны следует, что все известные частицы вещества подвержены действию электрических сил и, следовательно, могут улавливаться в электрофильтрах. Таким образом, электрофильтр является универсальным аппаратом для улавливания любых мелких частиц.        Экспериментально установлено, что сила, действующая на заряд в электрическом поле равна:                (4.1.)         где: q – величина положительного или отрицательного заряда, обусловленного избытком электронов или положительных ионов в каком-либо теле, частице, пылинке.                  Е – напряженность электрического поля, являющейся его силовой характеристикой.

       Здесь уместно сравнение с силами тяготения (закон Ньютона).        F= m · a           (4.2.)        где: m- масса тела, находящегося в гравитационном поле планеты- аналог электрического заряда;               а- ускорение свободного падения на Земле, Луне и т.д.- аналог напряженности электрического поля.

       Таким образом, величина силы, определяющей интенсивность выделения частиц из потока газа в электрофильтре прямо пропорционально величине заряда частицы и величине напряженности электрического поля и равна их произведению.        Французский инженер и физик Шарль Огюстен Кулон, исследовавший деформацию кручения, после изобретения крутильных весов открыл в 1785 г. закон, названный его именем. Этот основной закон электростатистики, определяет силу взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов. Согласно закону Кулона сила F, действующая в вакууме на заряд q₂ cо стороны заряда q₁ в системе СИ равна:           (4.3)        где: q₁ и q₂ – заряды, К;                R – расстояние между зарядами, м;                 ₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м;              ;                 - относительная диэлектрическая проницаемость среды.        Для газов   1.

4.1.1Электрические поля в электрофильтрах.

       Понятие “поле” является одним из наиболее сложных. Было предложено много моделей, помогающих получить наглядное представление о поле (шестеренки, гибкие связи и т.д.) Физики-теоретики предлагают рассматривать любые поля как математическую функцию координат и времени. Эта модель самая продуктивная, но абстракция лишена наглядности. Наиболее распространенным является условное наглядное представление об электрическом поле, предложенное М. Фарадеем. Он изображал электрическое поле посредством силовых линий. Если взять две параллельные металлические пластины и придать им разноименные заряды, то можно получить представление о силовых линиях, насыпав частицы гипса на расположенный поверх пластин лист бумаги.        По густоте силовых линий можно судить об интенсивности поля (его напряженности).        В зависимости от расположения силовых линий поле может быть однородным и неоднородным.        На Рис. 4.1 в средней части поле однородное, по краям неоднородное.

       Рис.4.1 Электрическое поле между параллельными пластинами.        Если к пластинам приложить напряжения U, а расстояние между пластинами d, то напряженность поля между пластинами (в области равномерных силовых линий) будет :        ,   B/м

       Напряженность - один из основных параметров электрического поля, определяющий его силовую характеристику.        Под напряженностью электрического поля в какой-либо точке понимают вектор E, который по величине равен и совпадает по направлению с силой F, действующей на положительный единичный заряд.        Напряженность поля точечного заряда на расстоянии R от него равна (в B/м)            (4.4)

       Электрическое поле двух зарядов показано на Рис.4.2

       Заряды, находящиеся в электрическом поле под воздействием возникающих со стороны поля механических сил, перемещаются.