10.4.2. Факторы, влияющие на движение частиц в электрофильтре

10.4.2.1. Сопротивление среды

Скорость движения частиц во внешней зоне коронного разряда определяется совокупным действием на частицу следующих сил: силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы (кулоновская сила), силы тяжести, аэродинамической силы движущегося газового потока, турбулентных пульсаций газового потока, давления электрического ветра. В первом приближении принимают, что на частицу действуют только кулоновская сила и сила сопротивления Стокса (2.2.8.15). Если учесть, что кулоновская сила P_Э = QE, то для крупных частиц в случае ударной зарядки скорость движения частицы к осадительному электроду равна

. (10.4.2.1)

Эту скорость в литературе называют физической скоростью дрейфа. Полученное выражение следует рассматривать как приближенное, дающее, как правило, завышенные значения скоростей дрейфа. Это связано, во-первых, с тем, что вектор кулоновской силы направлен по вектору напряженности поля, а в реальных условиях в сложной системе коронирующих и осадительных электродов силовые линии всегда строго перпендикулярны к плоскости осаждения. Во-вторых, на частицу действуют и другие силы, влияющие на ее движение ((10.4.2.2)–(10.4.2.4)). Поэтому при расчетах электрофильтров используют эффективную скорость дрейфа, которая равна физической с понижающим коэффициентом, достигающим 0,5. Более точное значение эффективной скорости дрейфа можно получить либо из экспериментальных данных, либо из более детального рассмотрения всех факторов, влияющих на движение частицы в электрическом поле.

10.4.2.2. Влияние силы тяжести

Время, за которое очищаемый газ проходит электрофильтр, колеблется обычно от нескольких до 10–15 с, и крупные частицы при горизонтальном движении газа в активной зоне имеют возможность осесть в бункеры аппарата под действием гравитационных сил. Поэтому даже при снятом с коронирующих электродов напряжении в бункерах электрофильтра может оседать до 30 % взвешенной в газе пыли.

Однако действие гравитационных сил при расчетах не учитывают, т. к. крупные частицы (диаметром более 20–30 мкм) приобретают большой заряд и потому практически полностью улавливаются независимо от того, содействуют ли их улавливанию силы гравитации или нет. Воздействием же гравитационных сил на мелкие частицы обычно пренебрегают.

10.4.2.3. Электрический ветер

Поток ионов, движущийся к осадительным электродам, увлекает в том же направлении и часть молекул газа. Однако в соответствии с законом неразрывности при этом возникает и обратное движение молекул газа от осадительных электродов к коронирующим. В результате на движение газа вдоль межэлектродного канала накладываются вторичные поперечные течения, называемые электрическим ветром. Однако разгон молекул ионами достигает сравнительно высокого уровня лишь в неподвижной газовой среде, когда возможно возникновение устойчивых замкнутых циркуляционных потоков. Для воздуха при комнатной температуре скорость электрического ветра может быть оценена как

. (10.4.2.2)

В электрофильтрах, где газовая среда находится в движении, эффект прямого воздействия электрического ветра на частицы обычно незначителен и при расчетах не учитывается. Однако целесообразно учитывать его косвенное влияние – дополнительную турбулизацию потока.