Đề tài Lọc bụi tĩnh điện

Lọc bụi tĩnh điện Chương I Những vấn đề cần nghiên cứu về lọc bụi tĩnh điện I-Giới thiệu chung Để thu hồi các sản phẩm quý có trong khí bụi làm nguyên liệu cần thiết cho nhiều ngành kinh tế quốc dân khác, đồng thời tránh ô nhiễm môi trường khí quyển ở vùng công nghiệp phát triển nên kỹ thuật lọc bụi làm sạch khí không những có tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường mà còn là mục tiêu phấn đấu của toàn nhân loại Ngày nay các thiết bị lọc bụi làm sạch khí được nghiên cứu thành công như xiclon, thiết bị lọc túi vải,ống venturi,thiết bị lọc bụi,thiết bị lọc bụi điện… Trong các thiết bị lọc bụi, thiết bị lọc bụi điện với những ưu điểm vượt trội được đánh giá mang lại hiệu suất thu bụi cao, và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên bài toán về thiết bị lọc bụi là bài toán đa biến. Khi vận hành trong thiết bị lọc bụi điện có rất nhiều hiện tượng xảy ra như điện trường giữa các cực, quá trình ion chất khí , phóng điện vầng quang, tích điện cho các hạt bụi… và ảnh hưởng của các nhân tố khác đến thiết bị lọc bụi điện như loại điện cực, khoảng cách các cực, xem xét các phương trình tính toán trường cho các dạng điện cực khác nhau… Để đạt được hiệu suất thu bụi cao, đảm bảo cho thiết bị vận hành an toàn, tin cậy, việc xem xét và giải quyết các vấn đề trên là hết sức cần thiết. Nhằm ngày càng nâng cao hiệu suất thiết bị, phát huy những ưu điểm vốn có của thiết bị lọc bụi điện. II-Nguyên nhân tạo thành bụi Bụi có trong không khí do nhiều nguyên nhân, ở đây chúng ta chỉ đề cập đến nguyên nhân bụi trong công nghiệp. Bụi được sinh ra trong không khí chủ yếu do quá trình sản xuất luyện kim,công nghiệp hoá chất,hầm mỏ ,nhà máy nhiệt điện … Nguyên nhân tạo thành bụi là do : Các hạt rắn bị nghiền nhỏ Khi dùng khí để vận chuyển hạt,các hạt nhỏ bị khí cuốn theo Trong quá trình ủ hoặc nung vật liệu bị vỡ vụn ở một vài quá trình khi tăng nhiệt độ có thể tạo khả năng sinh bụi là do giảm liên kết giữa các hạt trong vật rắn mặt khác khi ngưng tụ hơi của các quá trình thăng hoa và các phản ứng hoá học. Phân loại các phương pháp lọc bụi. Trong thực tế có nhiều phương pháp lọc bụi khác nhau dựa trên các phương pháp khác nhau: Lọc bụi theo phương pháp trọng lực Các hạt bụi đều có khối lượng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt có xu hướng chuyển động từ trên xuống dưới (đáy thiết bị lọc bụi ). Tuy nhiên đối với các hạt bụi nhỏ ngoài tác dụng của trọng lực còn có lực chuyển động của dòng khí và lực ma sát môi trường. Như đã biết trở lực phụ thuộc vào nhiều nhân tố, trong đó có kích thước hạt bụi, do vậy sẽ ảnh hưởng đến tốc độ lắng của hạt bụi, vì vậy lọc bụi theo phương pháp trọng lực chỉ áp dụng với hạt bụi có kích thước lớn. Lọc bụi theo phương pháp ly tâm – xiclon- tấm chớp-lọc bụi theo quán tính. Khi dòng chuyển động đổi hướng hay chuyển động theo đường cong, ngoài trọng lực tác dụng lên hạt bụi còn có lực quán tính, lực này lớn hơn nhiều lần so với trọng lực. Dưới ảnh hưởng của lực quán tính ,hạt có xu hướng chuyển động thẳng nghĩa là các hạt có khả năng tách ra khỏi dòng khí .Hiện tượng này được sử dụng trong các thiết bị lọc Xiclon,tấm chớp…Các thiết bị này chỉ có khả năng tách hạt bụi có kích thước > 10m m nên khi dùng để lắng hạt bụi có kích thước nhỏ không hiệu quả . Lọc bụi theo phương pháp ẩm. Khi hạt bụi tiếp xúc với bề mặt dịch thể (giọt dịch thể) các hạt bụi sẽ bám trên bề mặt dựa trên nguyên tắc đó có thể tách hạt bụi ra khỏi dòng khí.Sự tiếp xúc giữa với bề mặt dịch có thể xảy ra,dựa trên nguyên tắc đó có thể tách hạt bụi ra khỏi dòng khí .Sự tiếp xúc giữa các hạt bụi với bề mặt dịch có thể xảy ra nếu lực tác dụng lên hạt bụi theo hướng đến bề mặt dịch thể.Các lực đó gồm : lực va đập phân tử,trọng lực ,lực ly tâm, (quán tính). Thực ngiệm cho thấy,theo phương pháp này chỉ thu hồi các hạt bụi có kích thước >3á5m m.Các hạt bụi nhỏ ,đặc biệt hạt bụi tạo thành do quá trình thăng hoa thì lọc bụi theo phương pháp ẩm sẽ kém hiệu quả do tính chất tự nhiên của các hạt bụi dễ bị bôi trơn bằng dịch thể. Hiện tượng này là do: -Các hạt bụi nhỏ có trong dòng khí ,khi gặp dịch thể (giọt dịch thể hay bề mặt ẩm) thì chúng không bị thấm ướt còn chỗ dòng khí bị tiếp xúc với dịch thể các hạt bụi có chuyển động uốn cong nên khả năng thấm ướt hạt bụi kém. -Giữa các hạt bụi và bề mặt ẩm có một lớp khí hay không khí. Do vậy với hạt bụi nhỏ không thể vượt qua lớp khí đó và có thể sử dụng phương pháp lọc bụi trong thiết bị có dòng chuyển động xoáy(ống venturi) trong đó dòng khí có tốc độ lớn dịch thể phun vào dòng chúng bị tách ra thành các hạt nhỏ.khi đó sự va chạm giữa các hạt bụi và các giọt dich thể xảy ra và sự thấm ướt hạt bụi dễ dàng hơn.Do đó hạt bụi dễ bị tách ra khỏi dòng. Lọc bụi theo phương pháp qua túi vải – màng vải. Khí chứa đầy bụi, dẫn qua màng vải ,bụi được giữ lại trên đó.khi tốc độ khí không lớn có thể đạt tốc độ sạch cao.Lọc bụi bằng màng vải được ứng dụng phổ biến trong luyện kim,hoá chất xây dựng .Một số trường hợp cần thu hồi bụi không dùnglọc túi vải mà dùng giấy các tông,bông,lớp vật liệu xốp hoặc các vật liệu dạng cục (cát,đá cuội, hạt cốc).Một số vật liệu trong đó như giấy,bông được áp dụng trong phòng thí nghiệm. Lọc bụi điện Trong phạm vi đề tài này ,chúng ta sẽ ngiên cứu phương pháp lọc bụi điện ,một phương pháp đang được ứng dụng cho hiệu quả cao trong thực tế.Nội dung cơ bản của phương pháp lọc bụi điện là khí được dẫn qua điện trường có điện thế cao điện thế cao ,dưới tác dụng của điện trường khí bị ion hoá . Các hạt bụi sau khi tích điện được qua một từ điện trường chúng sẽ bị hút về các cực khác dấu,phương pháp này để thu hồi các hạt bụi có kích thước bất kỳ. III-Hiệu suất của thiết bị lọc bụi Trong tính toán và lựa chọn thiết bị lọc bụi việc đảm bảo hiệu suất thu bụi cao ,cấu trúc thiết bị gọn và vận hành an toàn tin cậy là thông số rất quan trọng. Hiệu suất của thiết bị lọc bụi được đánh giá theo hai phương pháp: Phương pháp thứ nhất: Tính lượng bụi theo trị số tuyệt đối g/m3 ,với quan diểm chỉ xét lượng bụi mang ra ngoài thì giá trị này chỉ có ý nghĩa khi xét điều kiện bảo vệ môi trường khí quyển. Phương pháp thứ hai: Để đánh giá chất lượng làm việc của thiết bị lọc bụi là giá trị tương đối, chỉ rõ lượng bụi chứa trong thiết bị thu được qua 1h so với toàn bộ lượng bụi do khí mang vào thiết bị cùng thời gian trên.Trị số của nó được gọi là hiệu suất của thiết bị lọc bụi hay mức độ thu bụi và ký hiệu là m : m =(Lượng bụi thu hồi được trong thiết bị)/(Lượng bụi có trong khí mang ra) hoặc m=(lượng bụi có trong khí mang ra-lượng bụi có trong khí được làm sạch)/(lượng bụi có trong khí mang ra ngoài) hoặc m =(lượng bụi thu hồi được trong thiết bị )/(Lượng bụi thu hồi được trong thiết bị +lượng bụi có trong khí được làm sạch) chương II LàM SạCH KHí BằNG ĐIệN I- Khái niệm chung. Lọc bụi tĩnh điện là phương pháp thu bụi tiên tiến đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới.Thiết bụi lọc bụi điện được sử dụng để thu bụi hay thu các phần tử lỏng lẫn trong khí thải của nhiều nghành công nghiệp : hoá hoc, luyện kim, nhiệt điện… Hiện nay, kỹ thuật làm sạch khí bằng điện không ngừng được phát triển theo hướng nâng cao hiệu suất ,sáng tạo những cấu trúc gọn nhẹ. Thiết bị lọc bụi điện có những ưu điểm vượt trội so với những thiết bị lọc bụi khác: -Hiệu suất thu bụi cao.hiệu suất thu bụi đạt 99%,chi phí năng lượng thấp chỉ cần 0,3 á 1,8MJ cho 100m3 khí thải. -Nhiệt độ khí có thể đạt tới 5000C -Có thể thu được các hạt bụi với kích thước nhỏ tới 0,1àm và nồng độ bụi từ vài gam cho đến 50g/m3. -Thiết bị lọc bụi điện có thể làm việc với áp suất chân không hay áp suất áp suất cao. Tuy nhiên thiết bị lọc bụi có những nhược điểm sau: -Độ nhạy cao :khi có sự sai khác nhỏ giữa giá trị thực tế của các thông số công nghệ và các giá trị tính toán thiết thì hiệu quả thu bụi cũng giảm sút nhiều. -Những sự cố cơ học dù nhỏ cũng ảnh hưởng lớn tới hiệu quả thu bụi. -Thiết bị lọc bụi điện không được sử dụng để làm sạch những khí có chứa những chất dễ nổ, vì trong thiết bị lọc bụi điện thường xuất hiện các tia lửa điện. II- Cơ sở lý thuyết làm sạch khí bằng điện. 1-Nguyên lý làm sạch khí bằng điện . Hình vẽ trình bày nguyên lý tích và lắng bụi trong thiết bị lọc bụi điện.Khí thải cần lọc bụi được thổi qua hệ thống hai điện cực : điện cực nối đất được gọi là điện cực lắng vì bụi được lắng chủ yếu trên điện cực này , điện cực thứ hai gọi là điện cực quầng sáng ,điện cực này được cung cấp dòng điện một chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra hiện tượng va đập ion mãnh liệt biểu hiện là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ xung quanh điện cực này. Cực phóng điện quầng sáng không lan rộng ra toàn bộ không gian giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo phương tới điện cực lắng đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng cường độ điện trường yếu dần đi, điện trường giữa hai điện cực là điện trường không đều, các ion được tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng. Dưới tác dụng của lực điện trường các ion sẽ dịch chuyển dịch về phía điện cực trái dấu của chúng,các ion dương chuyển dịch về phía cực âm(cực quầng sáng gọi là cực âm ), các ion âm chuyển dịch về phía cực dương (cực lắng) sự chuyển dịch dòng khí tạo ra dòng điện.Dòng điện này gọi là dòng điện quầng sáng ,khi thổi khí thải có có chứa bẩn qua không gian giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính lên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở lên mang điện.Dưới ảnh hưởng của lực điện trường các hạt bụi đã tích điện sẽ chuyển dịch tới các điện cực trái dấu với điện tích chúng tích được,khi tới các điện cực các hạt bụi được lắng lại trên bề mặt điện cực .Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng.Trên bề mặt các điện cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại nhưng lượng bụi này nhỏ không đáng kể so với lượng bụi lắng trên điện cực lắng theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực, người ta định kỳ dung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện cực và lấy bụi. Để làm rõ hơn về nguyên lý làm sạch khí bằng điện ,ta hãy xem xét sơ đồ nguyên lý cấu trúc của thiết bị lọc bụi điện Người ta thổi khí cần làm sạch qua không gian giữa hai điện cực .Khi qua không gian này các hạt bụi được tích điện và dưới tác dụng của lực điện trường chúng chuyển động chủ yếu về phiá điện cực lắng và lắng lại ở đó.Người ta định kỳ dung lắc bằng búa gõ đẻ tách bụi khỏi bề mặt điện cực. 2- Lựa chọn loại điện áp các cực trong lọc bụi tĩnh điện. Để tạo thành hiện tượng phóng ion hay được gọi là sự “tạo thành corona”có thể sử dụng - corona âm - corona dương Tuy nhiên lọc bụi tĩnh điện trong công ngiệp thường sử dụng corona âm vì các lý do: -Hầu hết là các khí trong công nghiệp mang electron âm trong tự nhiên ,nghĩa là các khí như SO2, CO2,O2,H2O…chúng thường tạo nên thành phần khí thải (khói lò) công nghiệp có khả năng hấp thụ (hút) electron tự do tốt nhất . - Quầng sáng âm :các ion âm có độ linh động lớn hơn so với độ linh động của các ion dương. (độ linh động của ion là tốc độ mà ion có được trong điện trường khi cường độ bằng 1 đơn vị nghĩa là ) -Tia lửa điện trong corona âm cao hơn corona dương ,do vậy đạt điện trường cao hơn -Điện áp khi mũi nhọn có cực tính dương cao hơn khi mũi nhọn có cực tính âm. Điện áp DC thay cho AC trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện ,vì một điện áp AC làm cho các phân tử tích điện bị dao động , ngược lại điện áp DC sinh ra một lực cố định về phía cực nối đất. 3-Những quá trình chính khi làm sạch khí bằng điện Quá trình làm sạch khí bằng điện có thể chia làm hai giai đoạn: -Tích điện cho các hạt bụi -Chuyển động của các hạt mang điện tới các điện cực(chủ yếu tới điện cực lắng) dưới tác dụng của lực điện trường. -Lắng các hạt tích điện trên các điện cực. 3.1-Tích điện các hạt bụi lơ lửng Việc tích điện cho các hạt bụi trong điện trường của cực quầng sáng xảy ra do ion hóa bề mặt các hạt xảy ra chủ yếu ở bên ngoài vùng quầng sáng. a)Có sự va chạm các hạt ion chuyển động theo chiều điện trường. b)Liên kết các hạt ion tham gia chuyển động nhiệt của phần tử khí. Trị số dòng ion tới một đơn vị bề mặt phần tử được giới hạn bởi quá trình tích điện,có thể tính từ phương trình tổng quát (ion/giây). (1) Trong đó: Nn - Số ion va đập trên một đơn vị bề mặt các phần tử ,m2. E - Cường độ điện trường tại các phần tử, Vôn/m N - Nồng độ ion, ion/m3 l - Hệ số khuyếch tán,m2/s - Véc tơ đơn vị. K-Sự chuyển động của các ion (m/s)/(vôn/m) hoặc m/(Vôn.s). Sự chuyển động của các ion là tốc độ của ion nhận được khi tốc độ điện trường bằng đơn vị: wu=K.E wu- Tốc độ ion,m/s E-Cường độ điện trường ,V/m Sự dịch chuyển dịch các ion phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ khí.Đa số các khí ,đo sự chuyển dịch các ion bằng cách đo áp lực khi nhiệt độ T không đổi ,được đặc trưng bằng quan hệ sau: K'=K.T- Nhiệt độ tuyệt đối của khí ,0K P- áp suất khí,N/m2 Bảng 1 : Tốc độ các ion của một số khí và hơi Khí và hơi Chuyển động của các ion Ion âm Iôn dương Nitơ Nitơ(rất sạch) Amoniac Hydro Hơi nước ở 1000C Không khí Rất sạch Khô Hơi nước bão hòa ở 250C Hêli Khí Cacbonic Khí Cacbonic,hơi nước bão hòa ở 250C oxy Khí oxytcacbon Anhydrit lưu huỳnh 1,84 144 0,66 8,13 0,57 2,48 2,1 1,58 6,31 0,96 0,82 1,84 1,45 0,41 1,28 0,57 5,92 0,62 1,84 1,32 5,13 1,32 1,11 0,41 K- sự dịch chuyển của ion,(m/s)/(Von/m) ở điều kiện bình thường trong các giới hạn áp lực từ 13,3 đến 58,8.105 N/m2 (Từ 0,1mmHg đến 60at) khi nhiệt độ không đổi sự dịch chuyển của ion thay đổi tỉ lệ nghịch với áp lực. Sự dịch chuyển của các ion có thể tính tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí.Trong điều kiện bình thường các ion âm chuyển động nhanh hơn ion dương. Hơi nước có thể làm giảm tốc độ chuyển động ion đặc biệt là ion âm. Các ion âm như H2,N2,Co và các khí trơ sạch có sự chuyển động rất lớn ,nhưng khi hỗn hợp với một khí nào đó thì tốc độ của nó giảm tới một giới hạn của đa số các khí. Tốc độ chuyển động hiệu quả của các ion trong bộ khử bụi là 60 á 100m/s Sau khi giải phương trình tổng quát (1) biểu thị được luật tích điện của các hạt trong điện trường của quầng sáng. Để thuận tiện cho việc tính toán, chia ra làm 2 loại: Các hạt có kích thước tương đối lớn( d >1mm) và các hạt nhỏ ( d <1mm). Đối với các hạt tương đối lớn có thể tính gần đúng ,coi nồng độ ion trong điện trường là không đổi ,nghĩa là grad N=0, khi đó N=N0 và: , ion/s N0-Nồng độ ion ban đầu do cực quầng sáng tích điện,ion/m3 Tích điện các hạt lớn tiếp tục đến trạng thái khi tổng điện trường ở tất cả bề mặt của nó gần bằng không. Theo tính toán lúc này các hạt được tích điện cực đại: (C) n-Số điện tích e-trị số điện tích của điện tử, e =1,6.10-19 C e0- Độ thẩm thấu tương đối của điện môi hạt e0 = d- Chỉ số tính chất điện môi của hạt d=1+2. E0-Cường độ điện trường của cực quầng sáng trong vùng tồn tại của hạt ,V/m R - bán kính hạt ,m Độ thẩm thấu tương đối của điện môi có thể thu được gần bằng 1đối với khí ,bằng 4 đối với lưu huỳnh và thạch anh, bằng 12-18 đối với oxýt kim loại,bằng à đối với kim loại Đối với hạt dẫn điện có thể lấy d=3 ,còn đối với các hạt điện môi d=3e/(e+2). Tích điện của các hạt lớn được biểu thị bằng phương trình: (2) t-Thời gian tích điện,s Bảng 2: Trình bày kết quả tính toán trị số t theo công thức (2) khi tích điện trong điều kiện bình thường trong không khí Tốc độ chuyển động (m/s) Nồng độ ion N0 Thời gian tích điệnt(s) Phụ thuộc trị số tích điện % (trị số cực đại) 75 90 99 1.10-4 2.10-4 3.10-4 103 103 103 0,7 0,03 0,0015 0,1 0,1 0,005 20 1,0 0,5 Thấy rằng đối với điều kiện trung bình tích điện quầng sáng (k=1.10-4 (m/s)/(Von/m),N=104) tốc độ trị số tích điện và sau 0,1s các hạt nhận 90% trị số tích điện max. Đối với các hạt rất nhỏ ảNn/ảt = 0,từ biểu thức (1) ta có: N=N0.exp( (Theo tính toán : gradN = -; j = E.R; ) Trong đó: Kd - Hằng số Bonzman ,j/độ T - Nhiệt độ tuyệt đối ,oK N0-Nồng độ ion ban đầu của điện tích quầng sáng,ion/m3 j-Điện tích của trường,B Xung quanh các hạt phân bố các ion với điện thế : j = Có thể đơn giản hơn biểu thức (1), nếu lấy thế j gần các hạt được xác định chỉ do tích điện của bản thân hạt(j ằ q/R) Cơ cấu tích điện các hạt nhỏ được trình bày như sau: Sự tích điện của các hạt đường kính bé hơn 1mm, có thể xác định từ biểu thức: (3) Trong đó : m-Khối lượng ion,kg t-Thời gian,s r-bán kính hạt ,m Thường gặp trong thực tế (t=150-4000C,N0=104 ion/m3) Phương trình (3) có thể đơn giản hơn nhiều : nằ2.108.r (4) Do vậy, coi trị số tích điện cực đại của hạt có kích thước lớn hơn 1mm tỉ lệ với bình phương bán kính hạt ,còn hạt có kích thước nhỏ hơn 1mm thì theo phương trình (4) Trong điện trường,điện tích cực quầng ,các hạt lớn tích điện do các ion chuyển động dưới tác dụng của lực điện trường ,còn các hạt nhỏ do các ion tham gia trong chuyển động nhiệt của phân tử khí. Trong thực tế sự va đập điện tích chủ yếu đối với đối với hạt d > 0,5mm còn quá trình tích điện khuyếch tán là đối với hạt có đường kính d < 0,2mm. Đối với hạt có d = 0,2 á 0,5mm thì hiệu quả như trong quá trình tích điện liên quan với chuyển động nhiệt. Phương trình (2) và (3) dùng chỉ trường hợp nồng độ hạt nhỏ.Khi sự hút ion trên hạt có sự thay đổi ít mật độ tích điện trung bình khi đa số hạt trong khí tích điện ,nó xác định không chỉ nồng độ ion ban đầu N mà còn tích điện lan truyền xung quanh hạt zq (z-nồng độ hạt và q-điện tích một hạt). Tính tới các yếu tố dẫn tới biểu thức khác với hạt lớn hơn 1mm (5) Trong đó : - nồng độ hạt tương đối trong khí q0td =q/qn - điện tích tương đối của hạt . Khi ít bụi Z0 = 0, phương trình (5) thành phương trình (2) Nếu bụi nhiều và Z0=1,tất cả ion phân bố giữa các hạt khi đó tất cả điện tích được chuyển bằng các hạt tốc độ chậm. Bụi nhiều có thể làm cho các hạt không thể nhận điện tích tối đa và giới hạn điện tích của nó là: 3.2-Sự chuyển động của các hạt trong bộ lọc bụi tĩnh điện Các hạt bụi trong khí sau khi vào bộ lọc nhiễm điện đạt tới trị số cực đại sau một phần nhỏ giây.Đôi khi các hạt vào bộ lọc lưu lại vài giây ,có thể coi rằng điện tích vào bộ lọc là không đổi ,không phụ thuộc vào thời gian lực tác dụng lên các hạt trong bộ lọc gt Cực lắng Cực quầng sáng -Sự tương tác của từ trường và điện tích (lực Culông) trong thiết bị lọc: Tốc độ w của hạt bằng 0,5 - 3m/s.Tốc độ gt dưới tác động của trọng lực không đáng kể ,làm cho tốc độ rơi của hạt trong không khí rất chậm ở mật độ rn=100kg/m3 Đường kính hạt mm 100 10 1 Tốc độ rơi m/s 0,3 0,003 0,00003 Thường khí vào bộ lọc không lớn 10-15s, trong khoảng thời gian này ,ví dụ với hạt d < 20mm,độ rơi do trọng lực chỉ vài cm và ảnh hưởng của lực này đến sự chuyển động của hạt thực tế có thể bỏ qua, lực cơ khí gây cho điện tích được cảm ứng bởi điện trường: Fu=4p Trong đó: x- tọa độ trùng với hướng điện trường. Tại các điểm khác nhau, giữa các điện tích ,cường độ từ trường không như nhau. Tuy nhiên 1 lực thay đổi chỉ trong vùng nhỏ ở điện cực quầng và dE/dx nhận trị số âm. Vì vậy chỉ nơi gián tiếp gần cực quầng ,có thể xuất hiện tác dụng của các lực này nên các hạt lớn. Đối với hạt lớn ,bên ngoài vùng tích điện quầng ,cường độ điện trường thay đổi yếu và có thể coi là không đổi nghĩa là các hạt lớn tích điện ở giữa dE/dx = 0 và ảnh hưởng của lực Fu bỏ qua. Tác dụng cơ học của dòng ion lên phần tử khí trong điện trường gây nên chuyển động của khí theo hướng về cực lắng mang tên gió điện. Gió điện phát sinh khi điện tích có hình mũi nhọn và bắt đầu từ điểm cực quầng Tốc độ gió điện V' gần tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến dây quầng sáng ,đạt 0,5-1m/s và có thể tính : V'=5,34.10-7 Trong đó: E-cường độ từ trường V/m H-khoảng cách giữa cực lắng và cực quầng sáng,m Sơ đồ chuyển động của khí dưới tác động của gió điện cực lắng 2- cực quầng 4 - điểm cực quầng 3-sự chuyển động của cuộn của phần tử khí Gió điện gây tập trung ion và hạt trong bộ khử bụi, gió điện ảnh hưởng lớn đến hạt nhỏ so với hạt lớn. Như hạt r =1mm có cường độ 10.104V/m ,chịu tốc độ gió 0,2m/s còn tốc độ của nó do điện trường gây ra (lực Culông) là 0,015m/s, khi cũng điều kiện như vậy hạt có r = 250mm có tốc độ 0,2m/s và 1,36m/s. Tốc độ mang hạt theo gió với r=1mm có thể có tốc độ chuyển động lớn dưới ảnh hưởng của điện trường. Đối với hạt thô (r>50mm) thì ảnh hưởng gió điện tới tốc độ chuyển động là không đáng kể. Lực cơ bản tác dụng lên hạt là lực cu lông, tác động của điện trường nên điện tích hạt (Lực Niutơn): F= qn.Eoc=n.e.Eo c=4pe0E0Eo c r2d Trong đó: Eo c - Cường độ điện trường cực lắng ,V/m E0 - Cường độ điện trường tích điện ,V/m n-Số điện tích trên hạt e-điện tích cực quầng (Culông) r-Bán kính hạt,m d-Chỉ số tính chất điện môi của hạt Lực này ngoài vùng cực quầng hướng tới cực lắng. Ngoài vùng cực quầng một số hạt tích điện dương và chuyển động về phía cực quầng. Khi chuyển động trong điện trường ,các hạt tích điện gặp trở lực phụ thuộc vào kích thước ,tốc độ chuyển động cũng như độ nhớt. Theo định luật Stốc tác động với hạt có d =2-50mm và tốc độ chuyển động bình thường trong bộ lọc ,trở lực bằng: Fc=6pmrwn (6) m- hệ số nhớt động của khí (N.s)/m2 r-bán kính hạt ,m wn - tốc độ hạt ,m/s Đối với hạt d = 0,1-2 mm cần theo phương trình (6) w'n = wn(1+ASM/r) Trong đó: A- hằng số (0,815-1,63) SM- Đường đi tự do trung bình của phần tử ,m,đối với khí SM=107m Khi các hạt tích điện chuyển động ,lực tác động lên nó của điện trường nhanh chóng cân bằng với trở lực của môi trường : 6pmrwn = 4pe0E0 Eocr2d suy ra: wn Đối với thiết bị lọc điện một vùng(một gian đoạn) thì E0=Eoc=E và d=2 chúng ta nhận được công thức tính toán để xác định tốc độ chuyển động chuyển động hạt có kích thước từ 2-50mm trong bộ khử bụi (m/s) 3.3-Phương trình của thiết bị lọc bụi bằng điện: Đầu tiên xét trường hợp thiết bị lọc bụi điện kiểu ống, bán kính ống cực dương hút bụi là R, đường kính dây kim loại cực quầng sáng ở giữa rất nhỏ so với bán kính R ta có thể bỏ qua. Ta chọ trục x trùng với dây điện cực quầng sáng – tức trục của ống hình trụ và trục y là trục vuông góc theo phương bán kính của hình trụ. H.vẽ 9.5(p175) Nếu dòng khí chuyển động trong ống với vận tốc trung bình tương đối nhỏ tức là chế độ chuyển động của khí mang tính chất chảy tầng thì trường vận tốc trên mặt cắt ngang của ống sẽ có dạng gần như parabol. Lúc đó vận tốc dòng khí chảy dọc theo trục x tại tung độ y bất kỳ sẽ được biểu diễn bằng phuương trình sau đây: Trong đó: vmax- vận tốc cực đại ở tâm của tiết diện ống.Có thể chứng tỏ được rằng vmax đúng bằng 2 lần vận tốc trung bình của dòng khí trong ống ,tức là: vmax=2vtb= Trong đó: L-lưu lượng của dòng khí đi qua ống ,m3/s R-bán kính tiết diện ngang của ống , Vận tốc của hạt bụi dưới tác dụng của của lực tĩnh điện: Từ đó ta có : Tích phân phương trình trên với lậ luận rằng giới hạn cuói cùng cua rhạt bụi để nó bị giữ lại thiết bị là nó đi hết chiều dài l của ống hình trụ thì nó cũng vừa chạm vào thành ống : Kết quả ta có: l = Khi chế độ chuyển động của khí trong ống là chảy rối thì trường vận tốc trên mặt cắt ngang của ống gần như hình chữ nhật,tức là ở tâm cũng như ở cách xa tâm đều bằng nhau ,lúc đó sẽ có : l = R Trường hợp thiết bị lọc kiểu tấm bản, khi các tấm bản đặt cáhc nhau 2a và có chiều cao h với chế độ chảy rối của khí giữa các tấm bản ,biểu thức trên sẽ trở thành : l = a Cần lưu rằng chuyển động của dòng khí trong thiết bịlọc bụi bằng điện trên thực tế thường mang tính chất chảy rối. Bởi vì w là hàm số của đường kính hạt bụi d, nên các phương trình nêu trên cho phép ta xác định được chiều dài l của thiết bị lọc ứng với các thông số khác đã cho để toàn bộ cỡ hạt bụi đường kính d nào đó cho trước đều bị giữ lại trong thiết bị lọc ,nói cách khác là để thiết bị đạt hiệu quả lọc 100% đối với cỡ hạt bụi cho trước. Ngược lại ,khi mọi thông số của thiết bị lọc đã biết ,các phương trình trên cho phép ta xác định được cỡ hạt bụi d0 mà tất cả các hạt có đường kính ³ d0 sẽ bị giữ lại hoàn toàn trong thiết bị. Các cỡ bụi nhỏ hơn d0 cũng có thể bị giữ lại trong thiết bị nhưng ở mức hiệu quả dưới 100% Chương III đặc tính điện trường của bộ lọc hiện đại I-đặc tính điện trường Xét trường hợp điện cực hình kim giữa các mặt phẳng song song.Việc xác định đặc tính điện trường được thực hiện bằng thực nghiệm.Để tạo điện trường trong hai trường hợp dây dẫn phẳng và điện cực hình kim, điện cực hình kim có điện áp 28,50,65kV và các điểm gần với dây dẫn phẳng có điện áp tương ứng 50,65,80kV. Xét trong mặt phẳng của đường sức trung tâm (đường sức giữa) điện trường trung bình của điện cực hình kim Etb 50kV là 3,26kV/cm và 65kV là 4,6kV/cm, cao hơn trị số dây dẫn phẳng. Trị số điện trường trong mặt phẳng trung tính là 2,08 và 3,55kV/cm, như vậy ngay cả trong mặt phẳng trung tính cường độ điện trường trong trường hợp cực hình kim cũng gần bằng cường độ điện trường của dây dẫn phẳng ở đường sức trung tâm,tỉ số (Etbk/Etbp)50 =1,57 và (Etbk/Etbp)60 = 1,5 nghĩa là điện trường trung bình hình kim cao hơn 1 chút so với dây dẫn phẳng đối với sự gây biến dạng của điện trường. Việc xác định hợp lý trị số điện trường xu