Според PM2.5 средната годишна концентрация е 10mcg/m3, а средната дневна концентрация е 25mcg/m3; превишаване на средногодишните PM10 от 20 µg/m3 и средните дневни 50 µg/m3) увеличава риска от респираторни заболявания, заболявания на сърдечно-съдовата система и някои онкологични заболявания, замърсяването вече е класифицирано като канцероген от група 1. Силно токсичните частици (съдържащи олово, кадмий, арсен, берилий, телур и др., както и радиоактивни съединения) са опасни дори при ниски концентрации.
Най-лесната стъпка за намаляване отрицателно въздействиепрах по корпуса - монтаж ефективен почистващ препаратвъздух в спалнята, където човек прекарва около една трета от времето.
Източници на прах
Големи естествени източници на прах са вулканични изригвания, океан (изпарение от пръски), естествени пожари, ерозия на почвата (например прашни бури: Забол, Ирак), земетресения и различни срутвания на почви, растителен прашец, гъбични спори, процеси на разлагане на биомаса и др.Антропогенните източници включват процеси на изгаряне на изкопаеми горива (енергетика и индустрия), транспортиране на крехки/насипни материали и товарни операции(виж пристанище Восточный, Находка, пристанище Ванино, Хабаровска територия), раздробяване на материали (добив, производство на строителни материали, селскостопанска промишленост), механична обработка, химически процеси, термични операции (заваряване, топене), експлоатация Превозно средство(изгорели газове на двигатели с вътрешно горене, износване на гуми и пътна настилка).
Наличието на прахови частици в помещенията се дължи на поемането на замърсен външен въздух, както и на наличието на вътрешни източници: разрушаване на материали (дрехи, бельо, килими, мебели, строителни материали, книги), готвене, човешки живот (частици от епидермис, косми), плесенясали гъбички, акари в домашния прах и др.
Налични пречистватели на въздуха
За да се намали концентрацията на прахови частици (включително най-опасните - с размер под 10 микрона), се предлагат домакински уреди, които работят на следните принципи:- механична филтрация;
- йонизация на въздуха;
- електростатично утаяване (електростатични филтри).
- високо хидравлично съпротивление на филтърния елемент;
- необходимостта от честа подмяна на скъп филтърен елемент.
По време на работа йонизаторът на въздуха зарежда електрически частиците прах, суспендирани във въздуха на помещението, поради което последните под действието на електрически сили се отлагат върху пода, стените, тавана или предметите в помещението. Частиците остават в стаята и могат да се върнат в суспензия, така че разтворът не изглежда задоволителен. Освен това устройството значително променя йонния състав на въздуха, докато въздействието на такъв въздух върху хората в момента не е достатъчно проучено.
Работата на електростатичния почистващ препарат се основава на същия принцип: частиците, влизащи в устройството, първо се зареждат електрически, след което се привличат от електрически сили към специални плочи, заредени с противоположния заряд (всичко това се случва вътре в устройството). Когато върху плочите се натрупа слой прах, се извършва почистване. Тези пречистватели имат висока ефективност (над 80%) на улавяне на частици различни размери, ниско хидравлично съпротивление и не изискват периодична подмяна на консумативи. Има и недостатъци: производството на определено количество токсични газове (озон, азотни оксиди), сложен дизайн (електродни възли, захранване с високо напрежение), необходимостта от периодично почистване на утаителните плочи.
изисквания към пречиствателя на въздуха
Когато използвате пречиствател на въздух с рециркулация (такъв пречиствател изсмуква въздух от помещението, филтрира го и след това го връща в помещението), трябва да се вземат предвид характеристиките на устройството (ефективност при едно преминаване, обемна ефективност) и обемът на целевата стая, в противен случай устройството може да бъде безполезно. За целта американската организация AHAM разработи индикатора CADR, който отчита ефективността на почистване при едно преминаване и обемната производителност на почистващия препарат, както и метод за изчисляване на необходимия CADR за дадено помещение. Тук вече има добро описание на този индикатор. AHAM препоръчва използването на пречиствател с CADR стойност, по-голяма или равна на пет промени в обема на помещението на час. Например, за стая от 20 m2 с височина на тавана 2,5 m, CADR трябва да бъде 20 * 2,5 * 5 = 250 m3/h (или 147 CFM) или повече.Освен това почистващият препарат по време на работа не трябва да създава никакви вредни фактори: превишаване на допустимите стойности на нивото на шума, превишаване на допустимите концентрации на вредни газове (в случай на използване на електростатичен филтър).
Еднородно електрическо поле
От курса на физиката си спомняме, че в близост до тяло с електрически заряд, a електрическо поле.Силовата характеристика на полето е интензитетът E [Volt/m или kV/cm]. напрежение електрическо полее векторна величина (има посока). Обичайно е напрежението да се представя графично с линии на сила (допирателните към точките на кривите на силата съвпадат с посоката на вектора на напрежението в тези точки), величината на напрежението се характеризира с плътността на тези линии (колкото по-плътно са разположени линиите, толкова по-голяма е стойността на напрежението в тази област).
Помислете за най-простата система от електроди, която се състои от две успоредни метални плочи, разположени на разстояние L една от друга, към плочите се прилага потенциална разлика от напрежение U от източник на високо напрежение:
L= 11mm = 1.1cm;
U = 11 kV (киловолт; 1 киловолт = 1000 волта);
Фигурата показва приблизително местоположение силови линии. От плътността на линията може да се види, че в по-голямата част от пространството на междуелектродната междина (с изключение на областта близо до ръбовете на плочите), интензитетът е същата стойност. Такова еднородно електрическо поле се нарича хомогенен . Стойността на напрежението в пространството между плочите за тази електродна система може да се изчисли от просто уравнение:
Това означава, че при напрежение от 11 kV, интензитетът ще бъде 10 kV / cm. При тези условия атмосферният въздух, запълващ пространството между плочите, е електрически изолатор (диелектрик), тоест не провежда електричество, така че няма да тече ток в електродната система. Нека да го проверим на практика.
Всъщност въздухът провежда много малко електричество.
Атмосферният въздух винаги съдържа малко количество свободни носители на заряд - електрони и йони, образувани в резултат на излагане на естествени външни фактори– например фонова радиация и UV радиация. Концентрацията на тези заряди е много ниска, така че плътността на тока е с много малки стойности, оборудването ми не може да регистрира такива стойности.
Оборудване за експерименти
За малки практически експерименти ще се използват източник с високо напрежение (HPV), тестова електродна система и „измервателна стойка“.
Електродната система може да бъде сглобена в една от трите опции: "две успоредни плочи", "тел-плоча" или "зъбна плоча": 
Междуелектродното разстояние за всички варианти е еднакво и е 11 мм.
Стойката се състои от измервателни уреди:
- волтметър 50kV (микроамперметър Pa3 50µA с допълнително съпротивление R1 1GΩ; показанието на 1µA съответства на 1kV);
- микроамперметър Pa2 при 50 μA;
- милиамперметър Pa1 при 1mA.
При високи напрежения някои непроводими материали изведнъж започват да провеждат ток (например мебели), така че всичко се монтира върху лист от плексиглас. Тази бъркотия изглежда така: 
Разбира се, точността на измерванията с такова оборудване оставя много да се желае, но за спазване на общи модели трябва да е достатъчно (по-добре от нищо!). След като въведението приключи, нека да се заемем с работата.
Експеримент №1
Две успоредни плочи, равномерно електрическо поле;L=11mm=1.1cm;
U = 11…22kV.
Според показанията на микроамперметъра е ясно, че няма електрически ток. Нищо не се е променило при 22kV и дори при 25kV (максимумът за моя източник на високо напрежение).
| U, kV | E, kV/cm | I, µA |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 11 | 10 | 0 |
| 22 | 20 | 0 |
| 25 | 22.72 | 0 |
Електрическо разрушаване на въздушната междина
Силно електрическо поле може да превърне въздушната междина в електрически проводник - за това е необходимо неговата сила в междината да надвишава определена критична (разрушителна) стойност. Когато това се случи, във въздуха започват да протичат процеси на йонизация с висока интензивност: основно ударна йонизацияИ фотойонизация, което води до лавинообразно нарастване на броя на свободните носители на заряд – йони и електрони. В даден момент се образува проводящ канал (запълнен с носители на заряд), покриващ междуелектродната междина, през който започва да протича токът (явлението се нарича електрически пробив или разряд). В зоната на йонизационните процеси има химична реакция(включително дисоциацията на молекулите, които изграждат въздуха), което води до производството на определено количество токсични газове (озон, азотни оксиди).Йонизационни процеси
Ударна йонизация
Свободните електрони и йони с различни знаци, винаги присъстващи в атмосферния въздух в малко количество, под въздействието на електрическо поле ще се втурнат в посока на електрода с противоположна полярност (електрони и отрицателни йони - към положителни, положителни йони - към отрицателни). Някои от тях ще се сблъскат с атоми и молекули въздух по пътя. Ако кинетична енергиядвижещи се електрони / йони е достатъчно (и то е по-високо, толкова по-висока е силата на полето), тогава по време на сблъсъци електроните се избиват от неутралните атоми, което води до образуването на нови свободни електрони и положителни йони. На свой ред нови електрони и йони също ще бъдат ускорени от електрическото поле и някои от тях ще могат да йонизират други атоми и молекули по този начин. Така броят на йоните и електроните в междуелектродното пространство започва да нараства лавинообразно.
Фотойонизация
Атоми или молекули, които са получили недостатъчно количество енергия за йонизация по време на сблъсък, я излъчват под формата на фотони (атомът / молекулата има тенденция да се върне към предишното си стабилно енергийно състояние). Фотоните могат да бъдат абсорбирани от всеки атом или молекула, което също може да доведе до йонизация (ако енергията на фотона е достатъчна, за да отдели електрон).
За успоредни плочи в атмосферен въздух критичната стойност на напрегнатостта на електрическото поле може да се изчисли от уравнението:
За разглежданата електродна система критичната якост (при нормални атмосферни условия) е около 30,6 kV/cm, а пробивното напрежение е 33,6 kV. За съжаление, моят източник на високо напрежение не може да достави повече от 25 kV, така че за да наблюдавам електрическия пробив на въздуха, трябваше да намаля междуелектродното разстояние до 0,7 cm (критична якост 32,1 kV/cm; пробивно напрежение 22,5 kV).
Експеримент №2
Наблюдение на електрически пробив на въздушната междина. Ще увеличим потенциалната разлика, приложена към електродите, докато настъпи електрическа повреда.L=7mm=0.7cm;
U = 14…25kV.
Наблюдава се прекъсване на празнината под формата на искров разряд при напрежение 21,5 kV. Разрядът излъчи светлина и звук (щракване), стрелките на токомерите се отклониха (което означава, че електрическият ток тече). В същото време във въздуха се усещаше миризма на озон (същата миризма се получава например при работа на UV лампи при кварцизиране на стаи в болници).
Волт-амперни характеристики:
| U, kV | E, kV/cm | I, µA |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 14 | 20 | 0 |
| 21 | 30 | 0 |
| 21.5 | 30.71 | разбивка |
Нееднородно електрическо поле
Нека заменим положителния пластинчат електрод в системата от електроди с тънкожилен електрод с диаметър 0,1 мм (т.е. R1=0,05 мм), също разположен успоредно на отрицателния пластинчат електрод. В този случай в пространството на междуелектродната междина, при наличие на потенциална разлика, разнородни електрическо поле: колкото по-близо е точката на пространството до теления електрод, толкова по-висока е стойността на силата на електрическото поле. Фигурата по-долу показва приблизителен модел на разпределение:
За по-голяма яснота е възможно да се изгради по-точна картина на разпределението на интензитета - по-лесно е да се направи това за еквивалентна електродна система, където пластинчатият електрод се заменя с тръбен електрод, разположен коаксиално на коронния електрод:
За тази електродна система стойностите на якост в точките на междуелектродното пространство могат да бъдат определени от просто уравнение:
Фигурата по-долу показва изчислената картина за стойностите:
R1=0.05mm=0.005cm;
R2=11mm=1.1cm;
U = 5kV;
Линиите характеризират стойността на напрежението на дадено разстояние; стойностите на съседните линии се различават с 1 kV / cm.
От схемата на разпределение се вижда, че в по-голямата част от междуелектродното пространство интензитетът се променя незначително, а в близост до теления електрод, когато се приближава до него, рязко се увеличава.
коронен разряд
В електродната система тел-равнина (или подобна, в която радиусът на кривината на един електрод е значително по-малък от междуелектродното разстояние), както видяхме от картината на разпределението на напрежението, е възможно съществуването на електрическо поле със следните характеристики:- в малка зона в близост до теления електрод силата на електрическото поле може да достигне високи стойности (значително надвишаващи 30 kV / cm), достатъчни за възникване на интензивни процеси на йонизация във въздуха;
- в същото време в по-голямата част от междуелектродното пространство силата на електрическото поле ще приеме ниски стойности - по-малко от 10 kV / cm.
В междуелектродната междина с коронен разряд се разграничават две зони: зона на йонизация (или случай на разреждане)И дрейф зона:
В зоната на йонизация, както се досещате от името, протичат йонизационни процеси – ударна йонизация и фотойонизация, като се образуват различни по знак и електрони йони. Електрическото поле, присъстващо в междуелектродното пространство, засяга електроните и йоните, поради което електроните и отрицателните йони (ако има такива) се втурват към коронния електрод, а положителните йони се изтласкват от зоната на йонизация и навлизат в зоната на дрейфа.
В дрейфовата зона, която представлява основната част от междуелектродната междина (цялото пространство на междината, с изключение на йонизационната зона), йонизационните процеси не възникват. Тук се разпределят много положителни йони, които се движат под действието на електрическо поле (главно в посока на пластинчатия електрод).
Поради насоченото движение на зарядите (положителните йони затварят тока към пластинния електрод, а електроните и отрицателните йони към корониращия електрод), в пролуката протича електрически ток, коронен ток .
В атмосферния въздух, в зависимост от условията, положителният коронен разряд може да приеме една от следните форми: лавинаили стример. Лавинообразната форма се наблюдава под формата на равномерен тънък светещ слой, покриващ гладък електрод (например тел), имаше снимка по-горе. Стримерната форма се наблюдава под формата на тънки светещи нишковидни канали (стримери), насочени от електрода и по-често се среща на електроди с остри неравности (зъби, шипове, игли), снимката по-долу:
Както в случая на искров разряд, страничен ефектПоявата на всяка форма на коронен разряд във въздуха (поради наличието на йонизационни процеси) е производството на вредни газове - озон и азотни оксиди.
Експеримент #3
Наблюдение на положителен лавинен коронен разряд. Корониращ електрод - тел, положителна мощност;L=11mm=1.1cm;
R1=0.05mm=0.005cm
Светещ разряд:
Коронният процес (появява се електрически ток) започва при U = 6,5 kV, докато повърхността на теления електрод започва да се покрива равномерно с тънък, слабо светещ слой и се появява миризма на озон. Именно в тази светеща област (обвивката на коронния разряд) са концентрирани йонизационните процеси. С увеличаване на напрежението се наблюдава увеличаване на интензитета на светене и нелинейно увеличение на тока, а при достигане на U = 17,1 kV междуелектродната междина се припокрива (коронният разряд се превръща в искров разряд).
Волт-амперни характеристики:
| U, kV | I, µA |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 6,5 | 1 |
| 7 | 2 |
| 8 | 20 |
| 9 | 40 |
| 10 | 60 |
| 11 | 110 |
| 12 | 180 |
| 13 | 220 |
| 14 | 300 |
| 15 | 350 |
| 16 | 420 |
| 17 | 520 |
| 17.1 | припокриване |
Експеримент #4
Наблюдение на отрицателен коронен разряд. Нека разменим захранващите проводници на електродната система (отрицателен проводник към жичния електрод, положителен проводник към пластинчатия електрод). Корониращ електрод - тел, отрицателна мощност;L = 11 mm;
R1 = 0,05 mm = 0,005 cm.
блясък:
Коронирането започна при U = 7,5 kV. Естеството на сиянието на отрицателната корона се различаваше значително от сиянието на положителната корона: сега на коронния електрод се появиха отделни пулсиращи светлинни точки, еднакво отдалечени една от друга. С увеличаване на приложеното напрежение се увеличава разрядният ток, както и броят на светещите точки и интензитетът на тяхното сияние. Миризмата на озон беше по-силна, отколкото при положителна корона. Искровото разрушаване на празнината се случи при U = 18,5 kV.
Волт-амперни характеристики:
| U, kV | I, µA |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 7.5 | 1 |
| 8 | 4 |
| 9 | 20 |
| 10 | 40 |
| 11 | 100 |
| 12 | 150 |
| 13 | 200 |
| 14 | 300 |
| 15 | 380 |
| 16 | 480 |
| 17 | 590 |
| 18 | 700 |
| 18.4 | 800 |
| 18.5 | припокриване |
Експеримент №5
Наблюдение на положителен стримерен коронен разряд. Нека заменим теления електрод в електродната система с електрод с трион и върнем полярността на захранването в първоначалното му състояние. Корониращ електрод - назъбен, положителна мощност;L=11mm=1.1cm;
блясък:
Процесът на корониране започва при U = 5,5 kV и на върховете на корониращия електрод, насочен към пластинчатия електрод, се появяват тънки светещи канали (стримери). С увеличаването на напрежението размерът и интензитетът на блясъка на тези канали, както и токът на короната, се увеличават. Миризмата на озон беше подобна на тази на положителна лавинна корона. Преходът на коронен разряд към искров разряд настъпи при U = 13 kV.
Волт-амперни характеристики:
| U, kV | I, µA |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 5.5 | 1 |
| 6 | 3 |
| 7 | 10 |
| 8 | 20 |
| 9 | 35 |
| 10 | 60 |
| 11 | 150 |
| 12 | 300 |
| 12.9 | 410 |
| 13 | припокриване |
Както се вижда от експериментите, геометричните параметри на корониращия електрод, както и полярността на захранването значително влияят върху модела на изменение на тока с напрежение, стойността на напрежението на запалване на разряда и стойността на напрежението на пробив на междината. Това не са всички фактори, влияещи върху режима на коронен разряд, ето по-пълен списък:
- геометрични параметри на междуелектродното пространство:
- геометрични параметри на корониращия електрод;
- междуелектродно разстояние;
- полярността на захранването, подадено към корониращия електрод;
- параметри на въздушната смес, запълваща междуелектродното пространство:
- химичен състав;
- влажност на въздуха;
- температура;
- налягане;
- примеси (аерозолни частици, например: прах, дим, мъгла)
- в някои случаи материалът (стойността на работата на електрона) на отрицателния електрод, тъй като електроните могат да се отделят от повърхността на металния електрод по време на бомбардиране с йони и по време на облъчване с фотони.
Електрическо пречистване на въздуха: принцип на работа
Принципът на електрическо почистване е следният: въздух със суспендирани частици замърсяване (частици прах и/или дим и/или мъгла) се пропуска със скорост Vv.p. през междуелектродната междина, в която се поддържа коронният разряд (в нашия случай положителен).
Праховите частици първо се зареждат електрически в полето на коронния разряд (положително) и след това се привличат към отрицателно заредените пластинчати електроди поради действието на електрически сили.
Зареждане на частици
Дрейфиращите положителни йони, които присъстват в големи количества в междуелектродната междина на короната, се сблъскват с прахови частици, поради което частиците придобиват положителен електрически заряд. Процесът на зареждане се осъществява главно от два механизма − ударно зарежданейони, движещи се в електрическо поле и дифузионно зарежданейони, участващи в топлинното движение на молекулите. И двата механизма работят едновременно, но първият е по-важен за зареждане на големи частици (с размер над микрометър), а вторият за по-малки частици. Важно е да се отбележи, че при интензивен коронен разряд скоростта на дифузионно зареждане е много по-ниска от ударното.Процеси на зареждане
Процесът на ударно зареждане протича в поток от йони, движещи се от коронния електрод под действието на електрическо поле. Йоните, които са твърде близо до частицата, се улавят от последната поради молекулярни сили на привличане, действащи на къси разстояния (включително силата на огледалния образ, дължаща се на взаимодействието на йонния заряд и противоположния заряд, индуциран от електростатична индукция на повърхността на частицата).
Механизмът на дифузионно зареждане се осъществява от йони, участващи в топлинното движение на молекулите. Йон, който е достатъчно близо до повърхността на частицата, се улавя от последната поради молекулярните сили на привличане (включително силата на огледалния образ), следователно, в близост до повърхността на частицата се образува празна област, където няма йони:
Поради получената разлика в концентрацията се получава дифузия на йони към повърхността на частицата (йоните се стремят да заемат празната област) и в резултат на това тези йони се улавят.
При всеки механизъм, когато частицата натрупва заряд, отблъскваща електрическа сила започва да действа върху йоните, разположени в близост до частицата (зарядът на частицата и йони със същия знак), така че скоростта на зареждане ще намалее с времето и в даден момент ще спре напълно. Това обяснява съществуването на граница на заряда на частиците.
Количеството заряд, придобит от частица в междината на короната, зависи от следните фактори:
- способността на частицата да се зарежда (степента на зареждане и граничният заряд, повече от който частицата не може да бъде заредена);
- времето, определено за процеса на зареждане;
- електрически параметри на областта, в която се намира частицата (напрегнатост на електрическото поле, концентрация и подвижност на йони)
Дрейф и утаяване на частици
В междуелектродното пространство на корониращата електродна система има електрическо поле, следователно силата на Кулон Fк незабавно започва да действа върху частицата, която е получила заряд, поради което частицата започва да се измества в посока на събиращия електрод - възниква скорост на дрейфа W:
Стойността на силата на Кулон е пропорционална на заряда на частицата и напрегнатостта на електрическото поле в нейното местоположение:
Поради движението на частица в средата възниква съпротивителна сила Fс, в зависимост от размера и формата на частицата, скоростта на нейното движение, както и от вискозитета на средата, следователно увеличаването на скоростта на дрейфа е ограничено. Известно е, че скоростта на дрейфа на голяма частица в полето на коронен разряд е пропорционална на напрегнатостта на електрическото поле и на квадрата на неговия радиус, докато на малката частица е пропорционална на напрегнатостта на полето.
След известно време частицата достига повърхността на събирателния електрод, където се задържа от следните сили:
- електростатични сили на привличане, дължащи се на наличието на заряд върху частицата;
- молекулярни сили;
- сили, дължащи се на капилярни ефекти (в случай на наличие на достатъчно количество течност и способността на частицата и електрода да се намокрят).
Тези сили се противопоставят на въздушния поток, който се стреми да откъсне частицата. Частицата се отстранява от въздушния поток.
Както можете да видите, междината на короната на електродната система изпълнява следните функции, необходими за електрическо почистване:
- производство на положителни йони за зареждане на частици;
- осигуряване на електрическо поле за насочен дрейф на йони (необходим за зареждане на частиците) и за насочен дрейф на заредени частици към събирателния електрод (необходим за отлагане на частици).
Няколко фактора могат да окажат значително влияние върху процеса на електрическо почистване:
- висока количествена концентрация на замърсяващи частици; води до дефицит на йони (повечето от тях се отлагат върху частици), в резултат на което интензитетът на короната намалява, до прекратяване (явлението се нарича заключване на короната), влошаване на параметрите на електрическото поле в междината; това води до спад в ефективността на процеса на зареждане;
- натрупване на слой прах върху събирателния електрод:
- ако слоят има висок електрическо съпротивление, тогава той натрупва електрически заряд със същия знак като заряда на движещите се частици (и полярността на корониращия електрод), в резултат на което:
- интензитетът на коронния разряд намалява (поради деформацията на електрическото поле в междината), което се отразява негативно на процеса на зареждане на частиците и процеса на дрейф на частиците към събирателния електрод;
- зареденият слой има отблъскващ ефект върху отложената частица, която има заряд със същия знак, което влияе отрицателно върху процеса на отлагане;
- ако слоят има висок електрическо съпротивление, тогава той натрупва електрически заряд със същия знак като заряда на движещите се частици (и полярността на корониращия електрод), в резултат на което:
- електрически вятър (появата на въздушен поток в посока от корониращия електрод към събирателния електрод) в някои случаи може да има забележим ефект върху траекторията на частиците, особено малките.
Електродни електрически филтърни системи
Когато се отдалечите от корониращия електрод в посока по протежение на плочите, стойността на силата на полето намалява. Нека условно отделим активна област в междуелектродната междина, в която напрегнатостта на полето приема значителни стойности; извън тази зона процесите, необходими за електрическо почистване, са неефективни поради недостатъчно напрежение.
Сценарият на движение на замърсена частица на практика може да се различава от описания по-рано: например, частицата няма да достигне събирателния електрод (a) или отложената частица може по някаква причина да се откъсне (b) от събирателния електрод, последвано от увличане от въздушния поток:
Очевидно е, че за постигане на високи показатели за качество на почистване е необходимо да са изпълнени следните условия:
- всяка частица от замърсяване трябва да достигне повърхността на събирателния електрод;
- всяка частица, която е достигнала събирателния електрод, трябва да бъде здраво задържана на повърхността му, докато не бъде отстранена по време на почистване.
- увеличаване на скоростта на дрейфа W;
- намаляване на скоростта на въздушния поток Vv.p.;
- увеличаване на дължината S на събирателните електроди по посока на движение на въздуха;
- намаляване на междуелектродното разстояние L, което ще доведе до намаляване на разстоянието А (което частицата трябва да преодолее, за да достигне събирателния електрод).
От най-голям интерес, разбира се, е възможността за увеличаване на скоростта на дрейфа. Както беше отбелязано по-рано, той се определя главно от величината на силата на електрическото поле и заряда на частицата, следователно, за да се осигурят максималните му стойности, е необходимо да се поддържа интензивен коронен разряд, както и да се осигури достатъчно време на престой (най-малко 0,1 s) на частицата в активната област на празнината (така че частицата да има време да получи значителен заряд).
Стойността на скоростта на въздушния поток (при постоянен размер на активната област) определя времето на престой на частицата в активната област на пролуката и следователно времето, отделено за процеса на зареждане и времето, определено за процеса на дрейф. В допълнение, прекомерното увеличаване на скоростта води до появата на феномена re-entrainment - до издърпване на утаените частици от събирателния електрод. Изборът на дебит е компромис, тъй като намаляването на скоростта води до спад в обемната производителност на устройството и значително увеличение до рязко влошаване на качеството на почистване. Обикновено скоростта в електростатичните филтри е около 1 m/s (може да бъде в диапазона 0,5…2,5 m/s).
Увеличаването на дължината S на събирателния електрод няма да може да има значителен положителен ефект, тъй като в удължената част на междуелектродната междина извън условната активна област (голямо разстояние от разрядния електрод), силата на електрическото поле и следователно скоростта на дрейфа на частицата ще бъде малка:
Инсталирането на допълнителен разряден електрод в удължената част значително ще подобри ситуацията, но за домашен уред това решение може да причини проблеми с производството на токсични газове (поради увеличаването на общата дължина на разрядния електрод):
Устройствата с такова разположение на електродите са известни като многополеви електрофилтри (в случая двуполеви електрофилтри) и се използват в промишлеността за пречистване на големи обеми газове.
Намаляването на междуелектродното разстояние (L → *L) ще доведе до скъсяване на пътя (*A< A), который необходимо преодолеть частице, чтобы достигнуть осадительного электрода:
Поради намаляването на междуелектродното разстояние, потенциалната разлика U ще бъде намалена, поради което размерът на активната област на междуелектродната междина също ще намалее. Това ще доведе до намаляване на времето, разрешено за процеса на зареждане и процеса на дрейф на частиците, което от своя страна може да доведе до намаляване на качеството на почистване (особено за малки частици с ниска способност за зареждане). В допълнение, намаляването на разстоянието ще доведе до намаляване на площта на напречното сечение на сърцевината. Проблемът с намаляването на площта може да бъде решен чрез паралелно инсталиране на една и съща електродна система:
Устройствата с такова разположение на електродите са известни като многосекционни електрофилтри (в този случай двусекционни) и се използват в промишлени инсталации. Този дизайн има увеличена дължина на коронния електрод, което може да причини проблеми с производството на токсични газове.
Хипотетичен високоефективен електрически филтър вероятно ще съдържа редица електрически полета и почистващи секции:
Всяка частица, влизаща в този многосекционен многополев електростатичен филтър, ще има време да получи максималния възможен заряд, тъй като устройството осигурява активна зона за зареждане с голяма дължина. Всяка заредена частица ще достигне повърхността на събирателния електрод, тъй като устройството осигурява дълга зона на активно отлагане и намалява разстоянието, което една частица трябва да преодолее, за да се утаи върху електрода. Устройството може лесно да се справи с високо съдържание на прах във въздуха. Но такова разположение на електродите, поради голямата обща дължина на корониращите електроди, ще произведе неприемливо голямо количество токсични газове. Следователно, такъв дизайн е напълно неподходящ за използване в устройство, предназначено да пречиства въздуха, който ще се използва от хората за дишане.
В началото на статията беше разгледана електродна система, състояща се от две успоредни плочи. Тя има много полезни свойствав случай на използване в домакински електростатичен филтър:
- електрическият разряд в електродната система не протича (няма процеси на йонизация), следователно не се произвеждат токсични газове;
- в междуелектродното пространство се образува еднородно електрическо поле; следователно якостта на пробив на междуелектродната междина е по-висока от тази на еквивалентната междина с корониращ електрод.
Нека заменим втория електрод с коронираща жица в двуполовата електродна система с пластинчат електрод:
Процесът на пречистване на въздуха в модифицираната електродна система е малко по-различен - сега той протича на 2 етапа: първо, частицата преминава през коронна междина с нехомогенно поле (активна област 1), където получава електрически заряд, след това навлиза в междина с еднородно електростатично поле (активна област 2), което осигурява дрейфа на заредената частица към събирателния електрод. Така могат да се разграничат две зони: зона на зареждане (йонизатор) и зона на утаяване (утаител), поради което това решение е получило името - двузонов електрофилтър. Якостта на пробив на междуелектродната междина на зоната на утаяване е по-висока от якостта на пробив на пролуката на зоната на зареждане; следователно към нея се прилага по-голяма стойност на потенциалната разлика U2, което осигурява по-голяма стойност на напрегнатостта на електрическото поле в тази зона (активна област 2). Пример: разгледайте две междини с еднакво междуелектродно разстояние L=30 mm: с корониращ електрод и с пластинчат електрод; стойността на разрушаване на средната якост за междина с нехомогенно поле не надвишава 10 kV/cm; якостта на пробив на междината с равномерно поле е около 28 kV/cm (повече от 2 пъти по-висока).
Увеличаването на силата на полето ще подобри качеството на почистване, тъй като силата, която осигурява дрейфа на заредените прахови частици, е пропорционална на нейната стойност. Забележително е, че електродната система на зоната за отлагане почти не консумира електроенергия. Освен това, тъй като полето е равномерно, по цялата дължина на зоната (по посока на движението на въздуха), интензитетът ще приеме една и съща стойност. Благодарение на това свойство е възможно да се увеличи дължината на електродите на зоната на утаяване:
В резултат на това дължината на зоната на активно отлагане (активна област 2) ще се увеличи, което ще осигури увеличаване на времето, отделено за процеса на дрейф. Това ще подобри качеството на почистване (особено за малки частици с ниска скорост на дрейф).
Може да се направи още едно подобрение на електродната система: да се увеличи броят на електродите в зоната на утаяване:
Това ще доведе до намаляване на междуелектродното разстояние на зоната на утаяване, което ще доведе до:
- разстоянието, което заредената частица трябва да преодолее, за да достигне събирателния електрод, ще намалее;
- якостта на разрушаване на междуелектродната междина ще се увеличи (може да се види от уравнението на критичното напрежение на въздушната междина), поради което ще бъде възможно да се осигурят още по-високи стойности на силата на електрическото поле в зоната на отлагане.
Дължината на активната област 2 по посока на движението на въздуха в този случай, което е важно, няма да намалее. Следователно, увеличаването на броя на електродите в утаителя също ще подобри качеството на пречистване.
Заключение
В крайна сметка излязохме с двузонова електродна система, която има високо качество на отстраняване на суспендирани частици, дори малки, които са най-трудни за улавяне (нисък капацитет на зареждане и следователно ниска скорост на дрейф) при ниско ниво на произведени токсични газове (ако приемем, че се използва положителна лавинна корона). Дизайнът има и недостатъци: при висока количествена концентрация на прах ще възникне феноменът на блокиране на короната, което може да доведе до значително намаляване на ефективността на почистване. По правило въздухът в жилищните помещения не съдържа такова количество замърсяване, така че този проблем не трябва да възниква. Благодарение на добрата комбинация от характеристики, устройствата с подобни електродни системи се използват успешно за фино пречистване на въздуха в помещенията.Ако е възможно, следващата част ще съдържа материали за проектирането и монтажа у дома на пълноценен двузонов електростатичен пречиствател на въздуха.
Много благодаря на Яна Жироваза предоставената камера: без нея качеството на фото и видео материалите би било много по-лошо и изобщо нямаше да има снимки на коронния разряд.
Назаров Михаил.
Източници
- Електрофизични основи на технологията високо напрежение. I.P. Верещагин, Ю.Н. Верешчагин. - М.: Енергоатомиздат, 1993;
- Пречистване на промишлени газове чрез електрофилтри. В.Н. Ужов. - М .: Издателство "Химия", 1967 г.;
- Техника за прахоулавяне и пречистване на промишлени газове. Г.М.-А. Алиев. - М .: Металургия, 1986;
- Промишлено газоочистване: Пер. от английски. - М., Химия, 1981.
В анкетата могат да участват само регистрирани потребители. , Моля те.
За съжаление въздухът в домовете ни не може да се нарече перфектен. Освен това на улицата е много по-чисто, защото се почиства от слънцето и естествената йонизация, издухана от вятъра, навлажнена от дъжд. Можем ли да създадем такива условия в дома си, за да пречистим въздуха? Само проветряването и прахосмукачката няма да са достатъчни: те не са в състояние да унищожат праха и продуктите на гниене: въглероден оксид, азотни оксиди, амоняк и много други. Разбира се, има изход - да закупите такова устройство за пречистване на въздуха. Ако говорим за това как работи пречиствателят на въздуха, тогава всичко е просто. Въздухът в помещението преминава през устройството, а прах, алергени, мъх, тютюнев дим, химикали се утаяват върху неговите филтри. Сега производителите предлагат различни устройства: с въглероден или HEPA филтър, плазмен, йонизиращ, фотокаталитичен и измиващ въздух.
Нека просто кажем, че цената на такова устройство не е ниска. И освен това да решиш кое е най-доброто не е толкова лесно. Ето защо, ако имате умели ръце, предлагаме да създадете устройство със собствените си ръце.
Как да се направи
Предлаганият пречиствател на въздуха е въздухочистител, където водата действа като филтър, който пречиства въздуха от алергени, прах и мръсотия. В резултат на това въздухът не само се пречиства, но и се овлажнява. Освен това водата е най-евтиният филтър.
Въздухът в съвременните домове трудно може да се нарече чист: съдържа голямо количество прах, както и различни токсини, излъчвани от мебелите.
За да се борят с това, са проектирани въздухопречистватели, различни модели от които се предлагат от модерен пазар домакински уреди. В допълнение към готово скъпо устройство, можете също да направите пречиствател на въздуха със собствените си ръце, като спестите значителна сума от това.
Какви почистващи препарати могат да се направят?
Преди да започнете да разработвате домашен пречиствател на въздуха, трябва да определите какво ниво на влага се съдържа във въздуха на апартамента. Този показател не трябва да пада под 30% и в същото време да надвишава 75%. Можете да определите нивото на този параметър с помощта на конвенционален психрометър. Ако съдържанието на влага във въздушната смес на помещението не отговаря на този стандарт, е необходимо да се направи не просто устройство за пречистване на въздуха, а устройство, което освен основната си функция да овлажнява или изсушава въздуха.
В зависимост от нивото на влажност на въздушната смес може да се направи един от два вида почистващи препарати:
- за въздушна смес с високо съдържание на влага;
- за сух въздух.
Устройство за суха среда
За да направите пречиствател на въздух с ниско съдържание на влага, трябва да подготвите следните материали:
- пластмасов контейнер с плътно затварящ се капак;
- вентилатор с ниска мощност, който е добър компютърен охладител;
- вода, най-добре дестилирана;
- източник на захранване за охладителя - може да са обикновени батерии.
На първо място, в капака на контейнера се правят дупки за закрепване на вентилатора. Трябва да се отбележи, че такъв дизайн трябва да бъде фиксиран възможно най-сигурно, в противен случай вентилаторът може да падне във водата, което ще доведе до късо съединение.
За да се осигури икономична консумация на енергия, такова домашно устройство може да бъде оборудвано с реле, което ще изключва и стартира почистващия препарат на определени, предварително определени интервали. При сглобяване електрическа веригав този случай трябва да се внимава вентилаторът да не се захранва с напрежение, надвишаващо номиналната му стойност.
Монтиране на капака домашно устройствона място, устройството за пречистване на въздуха на закрито е готово. При включването му въздухът от помещението ще влезе в контейнера, където ще се смеси с водни частици, като по този начин ще се овлажни. Всички вредни микроорганизми и прах, съдържащи се в него, абсорбират водните частици. В резултат на всичко това въздухът ще стане не само по-чист, но и влажен.
Освен това устройството може да бъде оборудвано с въглероден филтър, като го монтирате на вентилатора. В този случай ще бъде възможно да се осигури още по-надеждно пречистване на въздуха в къщата.
Освен това, за да повишат ефекта, някои майстори съветват да поставите някакъв вид сребърен продукт на дъното на контейнера, който ще осигури пречистване на водата вътре в контейнера.
Устройство за влажен въздух
Вторият вариант е пречиствател на въздуха „направи си сам“ за твърде влажна среда, когато тази цифра е повече от 60%. В този случай не е необходимо допълнително овлажняване на въздушната смес.
За да направите такова устройство, трябва да подготвите:
- пластмасов контейнер и капак към него;
- вентилатор с ниска мощност;
- готварска сол;
- всеки порест материал - марля, гума от пяна, памучна вата или нещо подобно.
В контейнера са направени два отвора от противоположни страни на различни нива - единият за монтиране на охладителя, другият за преминаване на въздушната смес. Следващата стъпка в създаването на домашен почистващ препарат е да инсталирате вентилатор на първия отвор, а избрания почистващ материал - на втория. Солта се изсипва вътре в контейнера, който трябва да е малко по-нисък от охладителя и в същото време напълно да покрива филтъра.
Принципът на действие на изработеното устройство е, че въздухът, който влиза в него, преминава през солта, на повърхността на която ще се утаят вредни вещества и излишната влага от въздуха. В същото време чистата въздушна смес ще бъде наситена с частици сол - хлоридни йони с натрий. Преминавайки през порест филтър, такава смес ще допринесе за унищожаването на микробите, живеещи в жилището, като по този начин осигурява двойно пречистване на въздуха.
Трябва да се отбележи, че когато се прави такова устройство, се препоръчва да изберете вентилатор с ниска мощност. В противен случай кристалите сол постоянно ще барабанят по стените на пластмасовия контейнер, създавайки ненужен шум.
Затова разгледахме два основни варианта домашни устройства, които осигуряват добро пречистване на въздуха в дома. Разбира се, такива прости конструкции на инструменти, които лесно могат да бъдат направени със собствените ви ръце, дори без специални умения, буквално от импровизирани средства, не се различават. високо нивоефективност в сравнение със сериозни фабрични модели.
Но ако вземете предвид разликата в цената на готовото устройство и общата цена на материалите, използвани за домашен почистващ препарат, всякакви оплаквания са просто неуместни.
Съдържание:
Сегашната екологична ситуация в много случаи далеч не е благоприятна. Заобикаляща средае предимно замърсена. Прах и други малки частици влизат в помещенията на жилищни сгради и други обекти, където се намират хора. Възможно е да се реши проблемът с помощта на въздухопречистватели. Те са особено незаменими за домашна употреба. Принципът на работа на въздушния филтър може да е различен във всеки модел, така че този фактор трябва да се вземе предвид при закупуване на устройство.
Предназначение на въздухопречиствателя
Почти всички хора вдишват домашен прах всеки ден. Тя само изглежда в безопасност, постепенно се изгражда различни проблемисъс здравето. Самият прах често води до усложнения и неизправности на дихателната система. В допълнение, излагането на прах може да причини възпаление на лигавиците и да доведе до различни кожни заболявания. Вероятността от заболявания, дължащи се на прах, значително се увеличава при отслабване имунна системанеспособен да защити тялото.
Още по-голяма вреда причинява не самият прах, а всички видове бактерии и други микроорганизми, съдържащи се в него. Много от тях са болестотворни и представляват сериозна опасност за здравето.
Задачата за осигуряване на чист и свеж въздух се решава успешно с използването на въздухопречистватели. Всички видове въздухопречистватели допринасят за гарантирано и качествено пречистване на въздушното пространство на помещенията.
Принципът на действие на пречиствателите на въздуха
Принципът на работа на въздухопречиствателите е доста прост. Схемата на работа е изтеглянето на въздух през входа, по-нататъшното му преминаване различни видовепочистване и последващо освобождаване в стаята в чисто състояние.
Въпреки това, нито един тип пречиствател на въздуха не може да замени напълно мокро почистване или прахосмукачка. Тези устройства са в състояние да пропускат през себе си прах в малки количества и само този, който е в суспензия. Прахът, който се е утаил върху повърхностите, остава на мястото си и не се влияе от пречиствателя на въздуха. Голямо значениеЗа нормална операцияВъздушният филтър има допълнителна филтрация на въздуха. Препоръчително е да използвате минималната мощност на уреда, за да избегнете силни въздушни течения, поради които може да се появи прах.
Принципът на работа на въздушния филтър е отразен в дизайна на различни устройства. При работата на овлажнителите въздухът се почиства с мокри филтри, където се утаява прах. Уредите - въздушни филтри са снабдени с няколко филтърни степени, през които замърсеният въздух циркулира и се връща в помещението вече почистен. За допълнително почистване филтрите се третират със специални вещества - фотокатализатори, които унищожават бактерии и други вредни елементи.
Йонизаторите използват специални аниони, които могат да привличат прахови частици. Комбинираните дизайни на пречистватели използват едновременно филтриране, овлажняване и други функции. Основният компонент на всички почистващи устройства са филтрите. Именно на тях е поверена основната задача по почистването. Най-простите и евтини са механичните филтри, направени под формата на груба мрежа, която извършва предварително пречистване на въздуха. По правило те се използват в комбинация с други видове филтри. Филтрите за вода също са предназначени за грубо почистване. Мокрите плочи се използват за събиране на прах, а след това той се натрупва в контейнери с вода.
Финото почистване се осъществява с помощта на въглеродни филтри, използвани в комбинация с устройства за грубо почистване. Фотокаталитичните филтри използват ултравиолетово лъчение за окисляване и разграждане на всички видове вредни примеси. Под негово влияние се неутрализират всякакви токсични вещества.
Как да изберем пречиствател на въздуха
Ефективността на пречистването на въздуха до голяма степен зависи от правилният изборвъздушен филтър. Експертите препоръчват на първо място да се вземе предвид размерът на стаята. Колкото по-голям е обемът и площта, толкова по-голяма трябва да бъде мощността на устройството.
Трябва да се помни, че принципът на работа на въздушния филтър, използван в конкретен модел, пряко влияе върху качеството на почистване. Колкото по-високи са показателите за качество, толкова по-мощно и скъпо трябва да бъде устройството. Например ефектът на фотокаталитичен филтър далеч надхвърля възможностите на механично устройство, което филтрира само големи частици.
Полезни допълнителни функции са йонизация и овлажняване, които значително подобряват качеството на почистване. Ето защо е от голямо значение мощността на въздухопречиствателя да бъде избрана в съответствие с режима и графика на неговото използване. Желателно е устройството да работи тихо, особено ако в семейството има малки деца.
Не толкова отдавна беше повдигната темата как да почистите апартамент или отделно работно мястоот тютюнев дим. Но се оказва, че за други условия можете да сглобите прост пречиствател на въздуха със собствените си ръце. Вярно е, че правим резервация, изисква се познаване на правилата за инсталиране на електрически устройства и изискванията за безопасност.
Когато възникне нужда от пречистватели с допълнителни функции
Влажността се счита за нормална от 30 до 75 процента, докато за различни видовепомещенията подлежат на различни стандарти.
Можете да проверите този индикатор с помощта на конвенционални психрометри (най-простият е два конвенционални термометъра, работната капсула на единия от които е поставена във влажна среда, докато влажността се определя от разликата в показанията на инструмента). По-удобни са съвременните електронни устройства, които са с висока точност.
Ако влажността в помещението не отговаря на стандартите, трябва да помислите как да направите пречиствател на въздуха, който не само да улавя прах, но и да овлажнява или изсушава въздуха като допълнителна опция.
Като основа за всички предложени устройства ще вземем вече описания дизайн на пластмасов контейнер и конвенционален компютърен вентилатор (охладител). При сглобяването трябва да се имат предвид следните основни точки:
- Дълбочината на пластмасовия контейнер трябва да бъде най-малко 50-70 mm (колкото по-голям е този индикатор, толкова по-рядко ще трябва да сменяте водата в устройството).
- Ролята на допълнителен филтър и аератор се играе от вода, излята на дъното на контейнера. От съображения за безопасност нивото му не трябва да достига до вентилатора с поне 30 mm, в противен случай влагата може да навлезе в електрическите части на конструкцията.
- Като се има предвид, че работата дори на малък вентилатор причинява известна вибрация, е необходимо охладителят да се закрепи здраво със стандартни болтове. Ако е необходимо укрепване, може да се използва ламарина, изрязана по размер.
- Когато въздухът преминава през конструкцията, прахът частично се утаява във въздушни капчици, които са в суспензия. Това също повишава влажността в помещението.
Между другото, особено мързеливите хора използват прахосмукачка за овлажняване на въздуха, която работи на подобен принцип.
Препоръчва се за помещения с висока влажност домашен почистващ препаратвъздух, способен да отстранява излишната влага от атмосферата на помещението.
По принцип дизайнът на такъв почистващ препарат практически не се различава от описаното по-горе устройство. Само вместо вода като филтриращ агент се използва сол, покрита със слой от порест материал. Обикновената трапезна сол има значителна абсорбция на влага, обърнете внимание на състоянието й във влажна стая.
Когато въздушната струя преминава през солния филтърен слой, има значително поглъщане на водни пари, докато порестият материал осигурява задържането на прахови частици.
Струва си да се отбележи, че за такива домашни устройства трябва да се използва вентилатор с ниска скорост на работното колело.
В противен случай мощен въздушен поток може да доведе до суспензия солни кристали, в резултат на което нивото на шума, генериран по време на работа, ще се увеличи значително (солта ще се бие в стените на съда и перката на вентилатора).
Силикагелът може да се препоръча и като високотехнологичен десикант, чиито опаковки могат да бъдат намерени в опаковки от маркови обувки и други елементи от гардероба. Но трябва да се има предвид, че този реагент бързо абсорбира влагата, така че ефективността и дългосрочната работа на почистващия препарат може да се постигне само със значителен слой от веществото. Следователно дълбочината на контейнера, използван като корпус на почистващия препарат, трябва да се увеличи.
Ако има нужда от почистване на въздуха в помещения с голяма площ, се препоръчва закупуването на фабрично произведени агрегати. В момента можете да изберете пречиствател с голямо разнообразие от филтри, които осигуряват както овлажняване, така и изсушаване в автоматичен режим.
Избор на пречиствател на въздух за дома - кой филтър е по-добър?
Избор на най-добрия пречиствател на въздух с йонизатор за апартамент
Избор на пречиствател на въздух с фотокаталитичен филтър
