Выдержка из работы:
Введение
Рост требований к качеству атмосферного воздуха и ужесточение нормативов по содержанию взвешенных частиц в 2021–2025 гг. делают задачу высокоэффективного улавливания пыли одной из ключевых для систем защиты среды обитания. Всемирная организация здравоохранения в обновлённых руководящих принципах 2021 г. рекомендует ещё более строгие уровни по PM?.? (5 мкг/м? в год), что подчёркивает значимый вклад аэродисперсных частиц в кардиореспираторную заболеваемость и преждевременную смертность . Эти ориентиры транслируются в национальные и региональные регламенты и политики качества воздуха, формируя запрос на технологические решения с гарантируемой эффективностью улавливания тонкой и ультратонкой фракций.
……………………………………..
1. Физические и технические основы электрофильтрации
Электрическая фильтрация основана на сообщении пылинкам электрического заряда и последующем осаждении заряженных частиц под действием электростатических сил . Процесс газоочистки в электрофильтре включает несколько стадий: ионизацию газа, зарядку частиц, миграцию заряженных частиц к электродам противоположной полярности, осаждение частиц на электродах и удаление осевшей пыли. Основным явлением, обеспечивающим работу электрофильтра, является коронный разряд – самостоятельный разряд в неоднородном электрическом поле, возникающий при достижении высокой напряженности поля у острия коронирующего электрода. При подаче высокого постоянного напряжения (~30–60 кВ) на коронирующий электрод вокруг него образуется зона коронного разряда, интенсивно ионизирующая проходящий газ. Газовые молекулы, столкнувшись со свободными электронами, ионизуются; образовавшиеся отрицательные ионы устремляются к заземленным осадительным электродам и по пути осаждаются на частицах пыли, заряжая их. В результате пылевые частицы приобретают заряд (преимущественно отрицательный) и под действием кулоновских сил движутся к положительно заряженным осадительным электродам, выводясь из газового потока .
Следует отметить, что промышленно обычно используют отрицательную корону (отрицательная полярность коронирующего электрода), поскольку при этом выше стабильность разряда и подвижность ионов, что ускоряет зарядку частиц. Положительную корону применяют реже (например, при очистке воздуха в помещениях) из-за повышенного образования озона . Зарядка аэрозольных частиц происходит двумя механизмами: в поле коронного разряда преобладает миграция ионов к частице (режим зарядки в поле) – этот механизм эффективен для частиц диаметром >0,5 мкм; для мельчайших частиц (<0,2 мкм) существенен диффузионный захват ионов (тепловое броуновское движение). В промежуточном диапазоне 0,2–0,5 мкм оба механизма вносят вклад в суммарный заряд частицы. Частицы заряжаются очень быстро: порядка 90% предельного заряда обычно накапливается за время порядка десятых долей секунды . Типичные значения напряженности электрического поля в рабочей зоне электрофильтра составляют 300–600 кВ/м (что соответствует 3–6 кВ/см), достигая 1000 кВ/м в специальных установках.
Под действием электрического поля заряженные частицы дрейфуют к осадительным электродам с некоторой скорость w (называемой скоростью дрейфа или электрофоретической скоростью). В установившемся режиме движение частицы происходит с постоянной скоростью, когда сила электрического притяжения уравновешена силой аэродинамического сопротивления (в вязкой среде). Для крупнодисперсных частиц (более ~1 мкм) скорость дрейфа пропорциональна радиусу частицы и квадрату напряженности поля, а для мелких частиц – не зависит от размера и определяется главным образом напряженностью поля. Например, при полевой напряженности ~4·10^5 В/м (что может быть достигнуто при напряжении ~50 кВ на зазоре ~0,125 м) и температуре газов 140 °С скорость дрейфа частиц порядка десятков сантиметров в секунду. Значения w, определенные теоретически, обычно согласуются с испытаниями, однако при наличии экспериментальных данных по w для данного процесса рекомендуется использовать их .
……………………………………..
Библиографический список
1. ГОСТ Р 51707–2001. Электрофильтры. Требования безопасности и методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 2001.
2. РД 34.27.504-91. Электронный ресурс. — Режим доступа: https://svarak.ru/document/rd-3427504-91 (дата обращения: 07.10.2025).
3. Всемирная организация здравоохранения. Глобальные рекомендации ВОЗ по качеству воздуха: твёрдые частицы (PM2,5 и PM10), озон, диоксид азота, диоксид серы и оксид углерода. — Женева: WHO, 2021. — Электронный ресурс. — Режим доступа: https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228 (дата обращения: 07.10.2025).
4. Способ питания электрофильтра и устройство для его реализации : пат. RU 2207191 C2 Рос. Федерация. — Опубл. 27.06.2003. — Электронный ресурс. — Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2207191C2/ru (дата обращения: 07.10.2025).
……………………………………..