WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ Л.И. Колтунов, А.В. Белоусов, ...»

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ

Л.И. Колтунов, А.В. Белоусов, А.Н. Потапенко

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Тел.: (4722) 54-93-10, e-mail: koltunov@intbel.ru, ntk@intbel.ru

Представлена математическая модель исследования особенностей электростатических полей

электродных систем электростатических процессов фильтрации. Определено влияние расположения коронирующего электрода для процессов фильтрации Электрофильтры для очистки запыленных газов в промышленности строительных материалов, в черной металлургии и в других отраслях применяются, как правило, в виде однозонных [1, 2]. Для очистки воздуха в системах кондиционирования и вентиляции в основном используются двухзонные электрофильтры [3, 4]. При этом двухзонные электрофильтры фирмы «Plymoth» (Швеция) [5], предназначенных для очистки воздуха от сварочных, масляных и других высокодисперсных аэрозолей. Среди отечественных разработок следует отметить ООО «Элстат» (г. Москва) [6], НПП «Экоюрус-Венто» (г. Санкт-Петербург) и др.

В настоящее время широко применяются автономные воздухоочистители в основном 4 видов [7]:



электростатические заряженные фильтры, двухзонные электростатические фильтры, фильтры типа HEPA и фильтры с фотокатализатором, включающие помимо электростатической ионизации и систему фотокаталитической фильтрации.

1. Устройство двухзонных электрофильтров и автономных воздухоочистителей и их особенности Двухзонный электрофильтр, схема которого показана на рис. 1, содержит: 1 – корпус; 2 и 3 – входной и выходной патрубки; 4 – ионизационная камера; 5 – пластины (плоские электроды); 6 – коронирующие электроды; 7 – осадительная камера; 8 – электроды заземленные; 9 – потенциальные электроды.

Рис. 1. Схема конструкции двухзонного электрофильтра Ионизационная камера (КИ1) состоит из параллельных заземленных пластин 5 и коронирующих электродов 6, расположенных между пластинами 5. Камера осадительная (КО1) состоит из набора параллельных чередующихся заземленных пластин 8 и потенциальных электродов 9, расположенных на равном расстоянии друг от друга. Высокое напряжение на электроды 6 подается от источника U1, а на электроды 9 – от источника U2, причем U1 U2. Камеры КИ1 и КО1 установлены с некоторым зазором в направлении потока газа. Расстояние между заземленными пластинами камеры КИ1 равно L0, а их длина по потоку газа равна L1. Для электродов ЭК1 в основном используется тонкая проволока [6].

Автономные воздухоочистители, как правило, содержат два блока: вентилирующий и фильтрующий [7], причем во включенном состоянии воздухоочиститель непрерывно фильтрует и ионизирует воздух, а также с помощью многоскоростного вентилятора обеспечивает принудительную циркуляцию воздуха.

В отечественных разработках, например, в автономных воздухоочистителях типа «Супер-Плюс-Эко» [8] вместо вентилирующих и фильтрующих блоков применяется одно электростатическое устройство как для процессов фильтрации, так и для создания потока воздуха через это устройство. В других типах автономных воздухоочистителей этой же фирмы, например, «Супер-Плюс-Турбо» применяются два вида электростатических устройств: один для процессов электрической фильтрации запыленного воздуха (в различных моделях используются различные виды коронирующих электродов), а другой для принудительной циркуляции воздуха.

В процессах электрической фильтрации на специальных электродах электростатических устройств осаждаются заряженные частицы, получившие заряд в электростатическом поле межэлектродного пространства. При этом коронный разряд возникает в воздухе или аэрозолях при атмосферном давлении за счет неоднородного электростатического поля вблизи коронирующих электродов (например, в виде тонкой проволоки), расположенных между параллельными заземленными пластинами. В электростатических устройствах для фильтрации применяют постоянное напряжение. Униполярная корона возникает при положительном или отрицательном высоковольтном потенциале на коронирующем электроде, причем во внешней зоне ее движутся заряженные частицы того же знака, что и на ЭК1. В воздухоочистителях типа «Супер-Плюс-Турбо» корона возникает одновременно на коронирующих электродах высоковольтных потенциалов как положительного, так и отрицательного знаков, но находящихся в различных зонах электростатического устройства, поэтому соответственно во внешних зонах этих корон движутся заряженные частицы тех же знаков. Особенность процессов фильтрации в электростатических устройствах заключается в том, что в них имеются как зоны ионизации для зарядки частиц, так и зоны электростатического осаждения заряженных частиц. Кроме того, в этих устройствах создается принудительная циркуляция воздуха, как с помощью вентиляторов, так и за счет создания неоднородных электростатических полей.

При выборе рациональных параметров электростатических устройств важное значение приобретает возможность определения поля распределения электрического потенциала в межэлектродном промежутке этих устройств.

2. Постановка задачи С учетом конструктивных особенностей электростатических устройств типа автономных воздухоочистителей и двухзонных электрофильтров рассмотрим схему для определения поля распределения электрического потенциала в межэлектродном промежутке этих устройств.





Схема для моделирования на примере двухзонного электрофильтра с учетом симметрии исследуемой задачи показана на рис. 2. Для двухзонных электрофильтров характерно применение проволочных коронирующих электродов.

Г1 Г2 Г3 Г4 Г5 Г11 В1(Г) Г6 Г8 Г7 Г9 Г10 К1

–  –  –

E i Ex Ey.

(9) Из (7) определяется величина плотности свободного электрического заряда на электродах K1 и Г8.

После определения св можно вычислить другие линейные электрические параметры систем электродов исследуемых объектов по аналогии с [10].

При определении электрических полей для исследуемых объектов используется подход [11], основанный на применении прямой и обращенной моделей для плоскопараллельного электростатического поля с целью построения полной картины исследуемого поля электрофильтра в виде распределения эквипотенциальных линий и линий электрической функции потока. Этот подход позволяет исследовать особенности электрических полей двухзонного электрофильтра и электростатического устройства воздухоочистителя.

3. Результаты численных расчетов В относительных величинах зависимость эффективной площади ионизации F*е для камеры КИ1 электрофильтра от величины перемещения коронирующего электрода L*х по оси симметрии и от изменения зазора между камерами показана на рис. 2 при следующих соотношениях размеров: L1 = 78 мм, U1/U2=2, L0 = 48 мм. При этом учитываются соотношения эффективной площади ионизации Fе камеры КИ1 с относительно высокой напряженностью поля Е (от Еmin = 2Еko/3 до Еmах, причем Еko – напряженность однородного поля камеры КО1) к общей площади Fмах камеры КИ1.

Типовые результаты расчета плоскопараллельного электростатического поля исследуемого электрофильтра в случае перемещения электрода К1 по оси симметрии между заземленными пластинами показаны на рис. 3, причем на рис. 3а приведено распределение эквипотенциальных поверхностей этого поля, а на рис. 3б приведено распределение равных поверхностей электрической функции потока.

Полная картина плоскопараллельного электростатического поля двухзонного электрофильтра дает представление об основных особенностях распределения эквипотенциальных поверхностей и равных поверхностей электрической функции потока с учетом перемещения электрода К1 по оси исследуемого электрофильтра.

–  –  –

Особенности изменения эффективной площади ионизации электрофильтра от L*x при разных между электродами Г2 и Г4 (F*е = Fе/Fмах, L*x = Lx/L0) показаны на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость эффективной площади ионизации электрофильтра

–  –  –

Анализ характеристик 1–3 (см. рис. 4) показывает, что с уменьшением зазора между камерами от 30 мм до 5 мм увеличивается относительная величина эффективной площади ионизации F*е для камеры КИ1 электрофильтра. При этом следует отметить, что представленные на рис. 4 зависимости F*е(L*х) имеют по два экстремальных значения, причем максимальная величина F*е наблюдается для характеристики 1 при L*х = 1 и при = 5 мм.

Для сравнительного анализа схем (рис. 1) были выполнены расчеты при следующих условиях:

в схеме на рис. 1 коронирующий электрод К1 был расположен относительно начала заземленных электродов соответственно Г2 и Г02 на расстоянии 30 мм от начала этих электродов и с учетом = 5 мм;

второе условие аналогичное предыдущему, но в схеме на рис. 1, в камерах КО1 были дополнительно установлены по два плоских электрода.

При этом было выявлено, что в схеме на рис. 1 с увеличением количества электродов в камере КО1 уменьшается величина эффективной площади ионизации F*е в камере КИ1;

Заключение. В работе представлены особенности математического моделирования электростатических устройств на основе расчета распределения эквипотенциальных поверхностей и равных поверхностей электрической функции потока, необходимые для исследования эффективности ионизации в процессах электрической фильтрации. Численные расчеты позволили установить, что имеется возможность повысить эффективную площадь ионизации в электростатических устройствах за счет выбора оптимальных соотношений размер этих устройств, причем без увеличения высоковольтного потенциала на коронирующих электродах.

Литература Очистка промышленных газов от пыли/ В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков, И.К. Решидов. – 1.

М.: Химия, 1981. – 392 с.

Банит, Ф.Г. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов/ Ф.Г.

2.

Банит, А.Д. Малыгин. – М.: Стройиздат, 1979. – 359 с.

Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Учебное пособие/ В.А. Ананьев, 3.

Л.Н. Балуева, А.Д. Гальперин и др. – : М.: «Евроклимат», Изд-во «Арина», 2000. – 416 с.

Сеппанен, О. Энергоэффективные системы вентиляции для обеспечения качественного 4.

микроклимата помещений/ О. Сеппанен //Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК), № 5, 2000. – С. 23–28.

Каталог электрических фильтров фирмы «Plymoth» (Швеция). 1988. – 55 с.

5.

Патент №2145910 (Россия). Двухзонный электрофильтр для очистки газов /Гоник А.Е., Жуков 6.

Н.Н., Потапенко А.Н., Белоусов А.В., Штифанов А.И. – Опубл. в Бюл. №6, 2000 г.

7. Кози, К. Автономные воздухоочистители: новые идеи / К. Кози //Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК). 2002. № 5. – С. 56-59.

8. Электронный воздухоочиститель «Супер-Плюс-Эко». Руководство по эксплуатации.– Орел: Издво ООО «Чистый воздух от Геннадия Котлярова», 2005. – 6 с.

9. Мирзабекян, Г.З. Влияние питающего напряжения на электрические силы, действующие на осажденный слой пыли/ Г.З. Мирзабекян, З.Т. Тениешвили // Электричество,1989, №9. – С.26-30.

10. Саввов, В.М. Анализ экранированной несимметричной полосковой линии методом граничных элементов/ В.М. Саввов, Е.С. Богданов, Ж.Д. Георгиев // Электричество. 1991, № 5. – С. 42-46.

11. Канунникова, Е.А. Численное моделирование электротехнических систем в полубезграничных областях методом инверсии/ Е.А. Канунникова, Л.И. Колтунов, А.Н. Потапенко// Научнотехнические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

Информатика. Телекоммуникации. Управление – 2008. № 5(65). – С. 189-198.



Похожие работы:

«УТВЕРЖДЕН ПРЕДВАРИТЕЛЬНО УТВЕРЖДЕН на годовом общем собрании на заседании совета директоров акционеров ПАО «Ашинский метзавод» ОАО «Ашинский метзавод» Протокол № 1 от 02 июня 2015г. Протокол № 12 от 28 апреля 2015г. Председатель совета директоров Председатель совета директоров _ _ Евстратов Владимир Григорьевич Евстратов Владимир Григорьевич ГОДОВОЙ ОТЧЕТ за 2014 год СОВЕТ ДИРЕКТОРОВ ПРЕДСТАВЛЯЕТ ОТЧЕТ О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВА ЗА 2014 ФИНАНСОВЫЙ ГОД. Генеральный директор _ Владимир Юрьевич...»

«1. Цели, задачи и результаты изучения дисциплины Цель изучения дисциплины – формирование умений обоснованно и результативно применять существующие и осваивать новые экспериментальные методы исследования за счет получения знаний об экспериментальных методах, о принципах работы приборов и установок, о способах обработки экспериментальных данных и умения активно использовать эти знания применительно к своей специальности. Основное внимание уделяется углублению и расширению научно-технического...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Закрытое акционерное общество Лысьвенский металлургический завод Код эмитента: 30412-D за 1 квартал 2015 г. Место нахождения эмитента: 618900 Россия, Пермский край, г.Лысьва, Металлистов 1 Информация, содержащаяся в настоящем ежеквартальном отчете, подлежит раскрытию в соответствии с законодательством Российской Федерации о ценных бумагах А.Д. Дейнеко Генеральный директор ООО УК ЛМК подпись Сведения о договоре, по которому переданы полномочия единоличного исполнительного...»

«1. Цели освоения дисциплины Цели освоения дисциплины: бакалавр приобретает знания основ теории и практики в области металлургии чугуна. Профессиональная ориентация будущего инженера-металлурга, широко образованного специалиста, хорошо знающего свою специальность, умеющего творчески использовать знания в практической деятельности.2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Производство чугуна и прямое получение железа» относится к вариативной части.Дисциплине «Производство чугуна и прямое...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество “Магнитогорский металлургический комбинат” (указывается полное фирменное наименование (для некоммерческой организации – наименование) эмитента) Код эмитента: 00078–А за I квартал 20 08 года Место нахождения эмитента: Россия, 455000, Челябинская область, г. Магнитогорск, ул. Кирова,93 (указывается место нахождения (адрес постоянно действующего исполнительного органа эмитента (иного лица, имеющего право действовать от имени эмитента без...»





Загрузка...


 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.