Способ определения эффективности работы аппаратов электронно-ионной технологии в условиях обратного коронного разряда Советский патент 1988 года по МПК G01R29/24 

Изобретение относится к области электронно-ионной технологии, а именно к способам определения эффективности работы аппаратов электронно- , ;ионной технологии в условиях существования обратного коронного разряда, и может быть использовано при выборе оптимального рабочего режима -работы аппаратов электрогазоочистки, элект- ю росепараторов и устройств электростатического напыления порошкооб раз- ных материалов, в электрофильтрах.

Целью изобретения является упрощение и повьшение достоверности.про- 15 гнозирования эффективности работы путем уменьшения погрешности измерения электрических характеристик поля и снижение трудоемкости зондовых измерений, а также повышение точное- 20 ти измерений путем устранения влияния области, в которую не попадают ионы основной короны.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего 25 способ; на фиг. 2 - вольт-амперные характеристики зонда при униполяр- HOM-IV и биполярном-1 коронном разряде.

Устройство содержит зонд 1, раз- зо деленный на секции 2 и 3. Зонд 1 по- мещают в промежуток между электрода- ми коронирующим 4 и осадительным 5. Секции 2 и 3 зонда 1 соединены изоли- рованными заэкранированными проводами с блоком 6 коммутации и измерения токов, который в свою очередь соединен с регулируемым источником 7 вы- сокого напряжения. Параллельно источнику 7 включен киловолътметр 8. AQ Осадительньй электрод 5 покрыт высо- коомным порошковым слоем 9. На участке поверхности слоя 9, расположенном под зондом 1, находится область 10 тени, в которую не попадают основной короны. г ;

Устройство работает следующим образом.

До начала измерений выбирают оптимальное с точки зрения устранения влияния теневого эффекта место ус- .тановки зонда. Для этого измеряют скорость пылегазового потока в междуэлектродном промежутке, образованном электродами 4 и 5, устанавливают зонд 1 на расстоянии h от. осадительного электрода 5, регулируют потенциал зонда с помощью источника 7 высокого напряжения, измеряют токи зонда при .

35

50

55

,

5 0

5

о Q с

5

0

5

различных значениях потенциала на нем и строят вольт-амперную характеристику зонда при униполярном коронном разряде (фиг. 2, кривая 11). По пересечению продолжения прямолинейного участка характеристики 11 с осью абсцисс определяют значение потенциала поля и до возникновения обратного коронного разряда.

Проверяют возможность устранения теневого эффекта в данной точке расположения зонда по формуле

ь. (-Ь11л4.ыу,)7х1)

где k - подвижность положительных

ионов (в поле коронного разряда k обычно принимают 1,6-Ю мг/В-с); 1 - размер зонда в направлении

технологического потока газа; V - скорость технологического

потока газа;.

UjMc,Kc и„ + 0,1( и) - максимальное значение потенциала зонда в процессе экспери , мента; кор потенциал коронирующего

электрода;

DO - потенциал поля в месте расположения зонда.

В случае невыполнения условия (1) зонд необходимо -удалить от осадительного электрода 5. .

Такое расположение зонда в междуэлектродном промежутке обеспечивает максимальное снижение теневого эффекта на результаты зондовых измерений, сущность которого заключается в том, что на участке высокоомного слоя под зондом существует область, в которую не попадают ионы основной короны (эта область названа областью тени), в результате чего обратная корона на этом участке не возникает или имеет существенно меньшую, интенсивность, чем вне этой области, что искажает результаты измерений.

Устранить влияние тени можно при наличии в междуэлектродном промежутке газового потока размещением зонда на расстоянии, достаточном для того, чтобы ионы, возникшие в результате действия обратного коронного разряда вне области тени, успели

сместиться до поверхности зонда за время их дрейфа в электрическом поле.

Устанавливают зонд 1 в выбранной таким образом оптимальной точке междуэлектродного промежутка. Определяют геометрическую емкость зонда 1 относительно заземленного коронирующе- го 4 и осадительного 5 электродов. Это может быть сделано, например, пу- тем подачи на электроды 4 и 5 синусоидального напряженкя высокой частоты и измерения емкостного тока зонда.

Подают напряжение на коронирующий электрод 4 и пускают поток пьшегазо- вой смеси в междуэлектродный промежуток. Подают напряжение на зонд 1, измеряют токи всего зонда 1 и отдельных его секций 2 и 3 при различных значениях потенциала. Появление ветви зон- довой характеристики, знак которой противоположен знаку основной короны, свидетельствует о появлении обратного коронного разряда. По измеренным зна- чениям токов при различных потенциа- лах зонда строят вольт-амперные характеристики всего зонда (фиг. 2, кривая 12) и отдельных его секций (фиг.2 кривая |3). Затем по вольт-амперной характеристике 11 определяют потен- циал поля в точке расположения зонда при обратном коронном разряде, для . чего строят продолжение линейных уиостков этой характеристики до пересечения с осью абцисс, точка пересече

ния и соответствует потенциалу поля По характеристикам 13 и 14 определяют токи отдельных секций зонда (фиг. 2, 1 и 1 соответственно) при потенциале зонда, равном потенциалу

поля.

fРассчитывают плотности тока положительных и отрицательных ионов из выражения

It

Ъ

(2)

де 1 - токи отдельных секций зонда, определяемые по его вольт-амперным характеристикам;

Кц - коэффициент тока зонда, определяемый формой и геометрическими размерами зонда: для сферического зонда К,, 3 ir а2 ;.

для цилиндрического зонда k 4 al;

а - радиус сферы или цилиндра;

1 - длина рабочей части цилиндрическогд зонда.

Коэффициент Кц может быть определен также экспериментально для любой формы и размеров зонда. Установлено, что по величине углов наклона линейных участков зондовой характеристики 12 oi и ty; (фиг. 2), а также по величине предварительно определенной геометрической емкости зонда Ср, можно определить напряженность поля в заданной точке из выражения

Сг / Ji j ) CgnT

(3)

где 6..

J, HJJ

-диэлектрическая проницаемость;

-определяются из выражения (2) .

Для расчета степени снижения эф- фективности работы аппарата электронно-ионной технологии при наличии обратного коронного разряда справедливо выражение

4/«.

Р 1 - (

T(.)

где Е,

напряженность поля в данной точке до возникновения об- . ратного коронного разряда. Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить эффективность работы аппарата электронно-ионной технологии по измерению, производимому в одной точке междуэлектродного промежутка, в то время как известный способ требует производить измерения в двух и более точках, а следовательно, является трудоемким.

Кроме того, в предлагаемом способе отпадает необходимость производить дифференцирование потенциала при расчете напряженности поля, а выбор оптимальной точки расположения зонда в

еждуэлектродном промежутке сводит

.

к минимуму погрешность от эффекта.

теневого

Формула изобретения

1. Способ определения эффективности работы аппаратов электронно-ионной технологии в условиях обратного коронного разряда, состоящий в том, что с помощью установки в технологическом потоке пьшегазовой смеси между коронирующим и заземленным осади- тельным электродом секционированного

5

зрнда измеряют токи на каждой из секций зонда при различных значениях потенциала на нем, определяют эффективность на основании полученных йольт-амперных характеристик, о т- Личающийся тем, что, с це- 4ью упрощения и повышения достовер- ости прогнозирования эффективности аботы путем уменьшения погрешности ;змерения электрических характерис- ик поля и снижения трудоемкости, зон ,овых измерений, измеряют общий ток онда при различных значениях потен- диала, а эффективность работы определяют по степени ее снижения за сче возникновения обратного коронного разряда из выражения

е (Ez)2. .Ut/Jal l /

с -п J , / т ; т /г

Е,

1 + (J4./J)

де Лд. - плотность тока положительных и отрицательных ионов, определяемая из выражения

J. i Г t К

де I, - токи отдельных секций зонда, определяемые по его вольт- амперным характеристикам,

KU - коэффициент тока зонда, определяемый его формой и гео- метрическийи размерами;

Е, - напряженность электрического поля места расположения зонда до возникновения обратной короныJ

Е - напряженность электрического йоля в месте расположения зонда после возникновения

70

обратной короны определяемой из выражения

К г.(-J± + с) 2 26„ 4got tge/.

где С - величина геометрической

емкости зонда ;

eg вб J. - тангенсы углов наклона линейных участков общей вольт-амперной характеристики зонда;

Е - диэлектрическая проницаемость,

2. Способ по п. 1,отлича- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, определяют скорость потока пылегазовой смеси, потенциалы поля в точках предполагаемой установки зонда и по измеренным значениям потенциала и скорости определяют высоту зонда над осадительным электродом

h - (b Ia lii::-yt-«c)

- V

где Кц. - подвижность положительных

ионов (в поле коронного разряда К4 обычно принимают 1,6-10 м2/В-с);

Ij - размер зонда в направлении технологического потока газа; V - скорость технологического

потока газа;

U.,- максимальное значение потенциала зонда в процессе эксперимента.

-J.

/г ч

фиг. г

Изобретение относится в области электронно-ионной технологии и может быть использовано при выборе опти-г мального рабочего режима аппаратов электрогазоочистки, электросепараторов, устройств электростатического напыления порошкообразных материалов и в электрофильтрах. Изобретение- упOomagwat ///////////////////////////////////////м рощает и повьшает достоверность прогнозирования эффективности работы, что достигается путем уменьшения погрешности измерения электрических характеристик поля. Предложенный способ понижает трудоемкость зондовых измерений и повьппает точность измерений в результате устранения влияния области, в которую не попадают ионы основной короны. Устройство, реализующее способ, содержит зонд 1, разделенный на секции 2 и 3. Зонд помещают в промежуток между корониру- ющим 4 и осадительным 5 электродами. На чертеже также показаны блок 6 коммутации и измерения токов, регулиру емый источник 7 высокого напряжения, киловольтметр 8. Осадительный электрод 5 покрыт высокоомным порошковым слоем. На участке поверхности слоя 9, расположенном под эондом 1, находится область тени 10, в которую не попадают ионы основной короны. 1 3.п. ф-лы, 2 ил. (Л с со со 4: 1 ± V ffoil